[發明專利]一種管道持液減排的測試裝置及測試方法

無效

• 申請號: 200910218502.0
• 申請日: 2009-10-23
• 公開（公告）號: CN101699264A
• 公開（公告）日: 2010-04-28
• 發明（設計）人: 劉磊;李操;郭新峰;周芳德
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N11/00
• 分類號: G01N11/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 朱海臨

技術領域

本發明涉及一種管道持液減排的測試裝置與測試方法，特別針對天然氣管道或者其它氣體管道在氣液兩相流狀態下，用于測試減阻劑對管道持液或積液的減排性能。

背景技術

多相流減阻技術不僅僅是要降低流動摩擦阻力，在一些流動工況下，多相流減阻的主要目標是降低管道持液率。

在天然氣生產與輸送系統中，持液是指管中積存的液體不能隨氣流排出而持續地在管道局部區域積留的現象，這一現象也稱為積液。氣體管道中的持液現象往往是一種特殊的局部現象，此時持液區的流動狀態為含液率較高的氣液兩相流彈狀流或塊狀流，而非持液區則為含液量非常低的氣流。持液現象發生時，持液區域的兩相流含液率要比非持液區氣流中的含液率大一個甚至幾個數量級以上。

氣體管道持液嚴重的情況會在垂直管和一些傾斜管中發生，例如，在天然氣井管、輸送管道的大傾角上升管段以及管式氣液分離器的上升管段，會存在零凈液流量氣液兩相流動這一特殊流動現象，表現為在井管或管道的某一區段有明顯的持液，該區段氣液兩相流區的含液率比較高，而管道進、出口處氣流的含液率卻非常小甚至為零。該現象若發生于天然氣井中，會嚴重影響天然氣的生產效率；若發生于分離器的氣側管道中，則會增大局部流動阻力，惡化分離器的性能；若發生于天然氣的輸送管道中，則會增大管道流動阻力和能量耗散，降低管道運力。液體可能由多種因素引起，可能是氣井的產出液、由溫度或壓力的變化而導致的凝結液、管道水壓試驗殘留水、由天然氣管道上游處理設備出現事故而帶進管道內的液體，等等。在天然氣的生產與輸送過程中，不論是干氣輸送還是濕氣輸送，管道中的持液不僅會降低管道輸送效率，同時還是引起管道內腐蝕的原因。如何對氣體管道中的持液進行減排，也因此成為多相流減阻技術要解決的一個重要問題。

減阻劑可分為兩大類，一類是聚合物減阻劑，其主要作用是減小摩擦阻力；一類是表面活性劑，其主要作用是減小表面張力，當濃度達到臨界膠束濃度之上時，也用于減小摩擦阻力。一些減阻劑，例如一些發泡類表面活性劑，可以通過產生泡沫使氣流攜液率增大，達到排液的目的，這一技術就是泡沫排液技術。泡沫排液技術通常采用泡沫攜液率來表征泡沫排液的效果。泡沫排液理論一般認為，泡沫的攜液率如果大于液體的產生率，天然氣井管就可避免持液。這一認識雖有一定的依據，卻忽略了一些非線性的因素。對天然氣管道多相流減阻機理的研究表明，在氣流攜液率或者泡沫攜液率大于液體產生率的初始一段時間內，管道中液體的含量確實會因泡沫排液而逐漸減小。但是，氣流攜液率或者泡沫攜液率與管道中的液體含量相關。隨著管道中液體含量的減小，泡沫及其攜液量也隨之減小甚至為零，而此時管道中的液體含量并不為零，而是與減阻劑濃度、氣體流速等參數處于一個新的平衡點，這一平衡點就會對應于一個新的持液狀態。泡沫攜液率只是反映泡沫攜液能力的參數，不能反映管道中液體的真實含量。因此，通過測試泡沫攜液率的大小，或者通過測試管道出口處排液量的多少，都不能準確表征管內持液被降低的真實程度。

發明內容

本發明針對現有氣流攜液率測試方法的局限性，提出一種以持液減排率測試替代氣流攜液率測試的裝置和方法，可更合理地反映減阻劑對管內持液的減排效果。本發明裝置可用于測試減阻劑對氣體管道持液或積液的減排性能，從而可優選、推薦天然氣管道持液減排劑。

為達到以上目的，本發明是采取如下技術方案予以實現的：

一種管道持液減排的測試裝置，其特征在于，包括垂直管和傾斜管，垂直管的出口通過氣液分離器連接一個存放減阻劑的貯液容器，垂直管的進口通過軟管連接傾斜管的出口，傾斜管的進口通過軟管連接注液泵和氣體流量控制裝置，所述注液泵與貯液容器連接，所述氣體流量控制裝置通過一氣體流量計與氣源連接；傾斜管的進口設置有溫度傳感器；所述垂直管和傾斜管內分別設有兩端帶有進、出單向閥的測試段，所述垂直管測試段、傾斜管測試段分別設有可產生差壓信號的液位變送器和可產生壓力信號的壓力變送器，其中傾斜管測試段還設有可調節傾斜段傾角大小的傾角調節器。

上述方案中，所述垂直管測試段、傾斜管測試段內分別設有液位刻度尺。

所述氣體流量控制裝置包括一個氣路調節閥和一個單向閥。

所述氣體流量計包括相互并聯的一個小孔板流量計和一個大孔板流量計，其流量大小由氣路調節閥控制，準確度等級為1.0。

所述液位變送器為Rosemount高精度差壓變送器，差壓量程在1kPa至100kPa范圍內連續可調，準確度等級為0.25。

所述傾斜段傾角大小可調節范圍為0～20°。

一種基于以上裝置的管道持液減排的測試方法，包括下述步驟：