NO179266B

NO179266B - Apparatus for testing fluids

Info

Publication number: NO179266B
Application number: NO921227A
Authority: NO
Inventors: Tommy Engan; Per Johan Strand
Original assignee: Statoil As; Petroleum Recovery Consultants
Priority date: 1992-03-30
Filing date: 1992-03-30
Publication date: 1996-05-28
Also published as: NO921227L; NO179266C; NO921227D0

Description

Oppfinnelsen gjelder et apparat som angitt i innledningen til patentkrav 1, for testing av fluider, eventuelt blandinger av fluider og kornformete materialer. The invention relates to an apparatus as stated in the introduction to patent claim 1, for testing fluids, possibly mixtures of fluids and granular materials.

Bakgrunn Background

Det foreligger et behov for å simulere strømninger i rør, hvor det skal testes fysikalske egenskaper på sammensatte medier. Dette behovet foreligger såvel i forbindelse med petrokjemiske råvarer, som i forbindelse med forskjellig andre fluid-sammensetninger som skal overføres gjennom rør. Det er særlig aktuelt å undersøke sammenblanding, viskositet og endring i friksjonsforholdene for flerfasemedier. There is a need to simulate flows in pipes, where the physical properties of composite media are to be tested. This need exists both in connection with petrochemical raw materials and in connection with various other fluid compositions to be transferred through pipes. It is particularly relevant to investigate mixing, viscosity and changes in the friction conditions for multiphase media.

Det er også aktuelt å teste utstyrsenheter som skal plasseres i et rør. Et eksempel på en slik utstyrsenhet er skrape- og renseanordninger eller "pigger" som skal føres gjennom rør. It is also relevant to test equipment units that are to be placed in a pipe. An example of such an equipment unit is scraping and cleaning devices or "spikes" to be passed through pipes.

Fra norsk patentskrift 157.676 er det kjent å gjennomføre testing av fluider med et hjulformet, roterbart organ, hvor mediet er opptatt i et sirkelbuet rørsegment som kan roteres om en akse, og hvor friksjonen fastlegges med en dreiemomentmåling. From Norwegian patent document 157,676, it is known to carry out testing of fluids with a wheel-shaped, rotatable body, where the medium is taken up in a circular curved pipe segment that can be rotated about an axis, and where the friction is determined with a torque measurement.

Dette grunnkonseptet har vist seg meget tilfredsstillende i den forstand at det har tillatt simuleringer som ellers bare har vært mulig i kostbare og plasskrevende anlegg. This basic concept has proven to be very satisfactory in the sense that it has allowed simulations that would otherwise only have been possible in expensive and space-consuming facilities.

En ulempe ved det kjente apparatet er at hjulformen brukt slik det er angitt i utførelseseksemplet gir store dimensjoner og dermed en plasskrevende løsning. En annen ulempe ligger i at den beskrevne løsningen med rørsegmenter ikke har gitt tilfredsstillende frihet for gjennomføring av ulike tester. A disadvantage of the known device is that the wheel shape used as indicated in the design example results in large dimensions and thus a space-consuming solution. Another disadvantage lies in the fact that the described solution with pipe segments has not provided satisfactory freedom for carrying out various tests.

Fra US-patentskrift 3.518.057 er det kjent et blodmåleapparat med ei lukket, ringformet sløyfe, men dette apparatet er basert på visuell overvåkning av strømningen og den har derfor begrenset verdi for kvantifisering av måleresultatet og tilrettelegging for maskinell resultatbehandling. From US patent 3,518,057 a blood measuring device with a closed, ring-shaped loop is known, but this device is based on visual monitoring of the flow and therefore has limited value for quantifying the measurement result and facilitating mechanical result processing.

Formål Purpose

Hovedformålet med oppfinnelsen er derfor å videreutvikle det kjente konseptet, slik at det kan realiseres på en enklere, og mindre plasskrevende måte. Et særlig formål er å komme fram til et apparat for testing av fluider som gjør det mulig å lage lange teststrekninger med minst mulig plassbehov. The main purpose of the invention is therefore to further develop the known concept, so that it can be realized in a simpler and less space-consuming way. A particular purpose is to arrive at an apparatus for testing fluids that makes it possible to create long test stretches with the least possible space requirement.

Oppflnnelsen The invention

I samsvar med oppfinnelsen kan dette oppnås ved at rørsegmentet er en del av et ringformet fleksibelt rør, så som en slange, som er integrert med et tilsvarende båndformet, bøyelig drivorgan som løper over to føringshjul med parallelle horisontalt opplagrede aksler idet ett av føringshjulene er drevet av en motor for å skape en strømning i rørsegmentet. In accordance with the invention, this can be achieved by the pipe segment being part of a ring-shaped flexible pipe, such as a hose, which is integrated with a corresponding band-shaped, flexible drive member that runs over two guide wheels with parallel horizontally supported axles, one of the guide wheels being driven by a motor to create a flow in the pipe segment.

Ytterligere fordelaktige trekk ved oppfinnelsen er angitt i de øvrige patentkravene. Further advantageous features of the invention are indicated in the other patent claims.

Eksempel: Example:

Oppfinnelsen vil nedenfor bli beskrevet nærmere under henvisning til figurene, hvor The invention will be described in more detail below with reference to the figures, where

fig. 1 viser et frontriss av et apparat utformet i samsvar med oppfinnelsen, fig. 1 shows a front view of an apparatus designed in accordance with the invention,

fig. 2 viser et sideriss av apparatet i fig. 1, mens fig. 2 shows a side view of the apparatus in fig. 1, while

fig. 3 viser et snitt gjennom rørsegmentet som illustrerer bærestrukturen og en ventilanordning. fig. 3 shows a section through the pipe segment illustrating the support structure and a valve device.

I fig. 1 og 2 er det på et maskinstativ 11 med vertikale bæreføtter 12 montert ei nedre monteringsplate 13 og på oppragende søyler 14 festet ei øvre monteringsplate 15. På den nedre monteringsplata 13 er det plassert en drivaksel 16 båret av to lager 17 og tilkoblet en drivmotor 18. In fig. 1 and 2, a lower mounting plate 13 is mounted on a machine stand 11 with vertical support feet 12 and an upper mounting plate 15 is attached to protruding columns 14. On the lower mounting plate 13 is placed a drive shaft 16 supported by two bearings 17 and connected to a drive motor 18 .

På den øvre monteringsplata 15 er det tilsvarende montert en bæreaksel 19 på to lager 20. Drivakselen 16 og bæreaksel en 19 er parallelle og bærer hver sin føringsskive 21 og 22, idet den nedre føringsskiva 21 samtidig er drivskive for ei tannrem 23 som er lagt i ei sløyfe rundt de to føringsskivene. On the upper mounting plate 15, a support shaft 19 is similarly mounted on two bearings 20. The drive shaft 16 and support shaft 19 are parallel and each carries its own guide pulley 21 and 22, the lower guide pulley 21 being at the same time the drive pulley for a toothed belt 23 which is placed in a loop around the two guide discs.

Tannremma 23 er festet til en endeløs slange 24 som dermed vil danne ei lukket sløyfe som roterer rundt de to akslene 16 og 19, drevet av motoren 18. The timing belt 23 is attached to an endless hose 24 which will thus form a closed loop which rotates around the two shafts 16 and 19, driven by the motor 18.

Slangen 24 kan være en høytrykks, fleksibel slange som på hensiktsmessig måte er tildannet av et ekstrudert forsterket materiale og satt sammen med en skjøt som gir glatt innside. I eksemplet er tannremma 23 og slangen 24 to adskilte elementer som er sammenføyd, f. eks. ved klebing. Det er også mulig å tilvirke et slikt sammensatt element som en integrert enhet, eventuelt skjøtfritt. The hose 24 may be a high-pressure, flexible hose suitably formed from an extruded reinforced material and assembled with a joint which provides a smooth interior. In the example, the timing belt 23 and the hose 24 are two separate elements which are joined together, e.g. by gluing. It is also possible to manufacture such a composite element as an integrated unit, possibly without joints.

Slangen 24 kan være utformet med deling eller annen innføringsåpning for innsetting av en "pigg" eller et måleapparat. Det innsatte utstyret kan holdes fast med en elektromagnet 33. Ved å justere strømmen gjennom elektromagneten 33 ned til "piggen" beveger seg, kan kraften som skal til for å bevege "piggen" måles. Drenering av fluid før og etter piggingen The hose 24 can be designed with a split or other insertion opening for inserting a "spike" or a measuring device. The inserted equipment can be held in place by an electromagnet 33. By adjusting the current through the electromagnet 33 down until the "spike" moves, the force required to move the "spike" can be measured. Drainage of fluid before and after the needling

gir opplysning om piggens renseeffekt. provides information on the cleaning effect of the spike.

I fig. 3 er det vist et snitt gjennom en slange som er utformet som en integrert enhet med et profil som er tilpasset føringsskivene. Her er det vist en slangekonstruksjon med en hoveddel 26 som er integrert med en sideveis utragende ribbedel 27 beregnet for å gripe inn i føringsskivene 21 og 22. Utvendig på slangen er det på minst et sted påsatt en ventilstuss 28 med åpning 29 inn mot slangens indre hulrom 30. Åpningen 29 kan under drift lukkes med en plugg 31 som danner glatt innside mot røråpningen 30. In fig. 3 shows a section through a hose which is designed as an integrated unit with a profile adapted to the guide discs. Here, a hose construction is shown with a main part 26 which is integrated with a laterally projecting rib part 27 designed to engage in the guide discs 21 and 22. On the outside of the hose, a valve nozzle 28 with an opening 29 towards the inside of the hose is fitted in at least one place cavity 30. The opening 29 can be closed during operation with a plug 31 which forms a smooth inside against the pipe opening 30.

For å gjennomføre målinger med dette apparatet kan det knyttes hensiktsmessig måleutstyr til rørsløyfa 24. In order to carry out measurements with this device, appropriate measuring equipment can be connected to the pipe loop 24.

Det er særlig aktuelt å bruke en målesonde festet til slangen, som registerer høyden på mediesøyla under drift. Denne sonden kan være en kapasitansmåler, en ultralyd-måler eller en termisk måler. Alternativt kan det brukes et gammadensitometer 32, som er plassert faststående opptil sløyfebanen, eller en faststående fotocelle-oppstilling. Felles hensikt er å fastlegge plugglengden, det vil si nivåforskjellen mellom væskesøylene i de to sløyfegrenene. Med utgangspunkt i denne søylehøydeforskjellen h og spesifikk vekt for fluidet p, kan en beregne trykket fra væskesøyla: It is particularly relevant to use a measuring probe attached to the hose, which registers the height of the media column during operation. This probe can be a capacitance meter, an ultrasonic meter or a thermal meter. Alternatively, a gamma densitometer 32 can be used, which is placed fixed up to the loop path, or a fixed photocell arrangement. The common purpose is to determine the plug length, that is, the level difference between the liquid columns in the two loop branches. Based on this column height difference h and specific weight of the fluid p, the pressure from the liquid column can be calculated:

p = p g . h. p = p g . h.

Utregningen kan skje med hensiktsmessig, kjent elektronisk utstyr. The calculation can be done with appropriate, known electronic equipment.

Ved en alternativ utførelsesform kan bæreakslene vær slik opplagret at det er mulig å variere helningen på slangesløyfa. Dermed blir det mulig å tilpasse et anlegg bedre til testing av forskjellige fluid-sammensetninger. In an alternative embodiment, the support shafts can be stored in such a way that it is possible to vary the inclination of the hose loop. This makes it possible to better adapt a plant to testing different fluid compositions.

Det kan være aktuelt å forlenge rørsløyfa til en høydedimensjon på 10-15 meter eller mer. Dette kan med det beskrevne konseptet skje med enkle midler og uten stort plassbehov i bredden. It may be relevant to extend the pipe loop to a height dimension of 10-15 meters or more. With the described concept, this can be done with simple means and without requiring a lot of space in width.

Rørsløyfa kan plasseres med lengdeaksen vertikalt eller i alle stillinger ned mot horisontal plassering. I det siste tilfelle kan en simulere horisontal strømninger, for eksempel slik det foreligger i de tilfeller at et transportrør er forlagt på havbunnen. Ved lengre rørsløyfer kan det da være aktuelt å la røret ved den nedre langside løpe over en rulle som skaper en oppbuktning, for på denne måten å simulere en stigning. The pipe loop can be placed with the longitudinal axis vertical or in all positions down to a horizontal position. In the latter case, one can simulate horizontal flows, for example as is the case in cases where a transport pipe is laid on the seabed. In the case of longer pipe loops, it may then be relevant to let the pipe at the lower long side run over a roller which creates a bulge, in order to simulate a rise in this way.

Densiometeret 32 og elektromagneten 33 er fortrinnsvis plassert i den nedre delen av den oppstigende rørbanen, utenfor fluidsøyla. The densiometer 32 and the electromagnet 33 are preferably located in the lower part of the ascending pipe path, outside the fluid column.

Claims

1. Apparatus for testing fluids, possibly mixtures of fluids and granular materials, which flow in a pipe segment, in that there are means (32) for evaluating the properties of the fluid during the flow, characterized in that the pipe segment is part of an annular flexible pipe (24), such as a hose, which is integrated with a corresponding band-shaped, flexible drive member (23) which runs over two guide wheels (21, 22) with parallel horizontally supported shafts ( 16, 19) as one of the guide wheels is driven by a motor (18) to create a flow in the pipe segment.

2. Apparatus in accordance with patent claim 1, characterized in that the drive member (23) is V-belt-shaped (27).

3. Apparatus in accordance with patent claim 1, characterized in that the pipe (24) is provided with filling and draining nozzles (28A, B) on opposite sides of the circumference.

4. Apparatus in accordance with patent claim 1, characterized in that the pipe (24) is provided with a separable joint, for inserting a scraper device.

5. Apparatus in accordance with patent claim 4, characterized in that it comprises an electromagnet (33) placed next to the pipe (24) to create an electromagnetic force field against a scraping device with ferromagnetic elements, and that an adjustable current is applied to the electromagnet.

6. Apparatus in accordance with claim 1, characterized in that the storage of at least one shaft (16, 19) is made adjustable, so that the longitudinal axis of the ring shape of the pipe (24) can be set between a vertical and a horizontal position, possibly with rollers placed towards the lower long side to simulate a rise along a straight line.

7. Method for measuring the flow resistance of a scraper with a ferromagnetic element, which is affected by the fluid flow of the device specified in claims 1-6, characterized in that a measurement is made of the electromagnetic field strength needed to slow the scraper against the fluid flow.