[發明專利]膠凝原油水力懸浮輸送實驗裝置及其實驗方法

有效

• 申請號: 201010515821.0
• 申請日: 2010-10-22
• 公開（公告）號: CN102062296A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發明（設計）人: 劉曉燕;劉立君;譚英杰;劉殿瑋
• 申請（專利權）人: 東北石油大學
• 主分類號: F17D1/14
• 分類號: F17D1/14
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務所 23118
• 代理人: 曹愛華

一、技術領域：

本發明涉及的是油田低溫膠凝原油水力懸浮輸送技術，具體涉及的是膠凝原油水力懸浮輸送實驗裝置及其實驗方法。

二、背景技術：

膠凝原油水力懸浮輸送的研究是以流體力學為基礎，與傳熱學、力學、材料、計算機等學科相互交叉的一門跨學科復雜問題。屬于動力工程及工程熱物理之多相流領域。對于兩相流和多相流而言，流型指的是相分布狀況和結構特性，這是一個很重要的流動參數，影響著流動的力學性質和傳熱、傳質特性，可見流型的研究是安全混輸技術界限及壓降溫降計算方法研究的基礎。

大慶油田所進行的不加熱集輸，除少數油井加低溫原油分散減阻劑外，絕大部分加熱集油進站溫度控制在回油不低于32～35℃的技術界限。但隨著油田進入高含水采油期，油井產液的綜合含水已達到甚至超過90％，隨著油井綜合含水的上升，中轉站加熱爐耗氣量呈急劇上升的趨勢，主要是在原油加熱輸送的同時把大部分熱能用于加熱水上，造成了很大的熱能浪費。由于水包油流型可以降低管道中的壓降，不加熱集輸技術又可以節能，能否使得水包油流型與以往的不加熱技術相結合，開發一種新型的油田不加熱集輸技術成為油田節能的目標。

三、發明內容：

本發明的目的是提供一種膠凝原油水力懸浮輸送實驗裝置，它用于解決目前膠凝原油顆粒水力懸浮輸送缺乏技術理論支持的問題，本發明的另一個目的是提供這種膠凝原油水力懸浮輸送實驗裝置的實驗方法。

本發明解決其問題所采用的技術方案是：這種膠凝原油水力懸浮輸送實驗裝置由油井產出液管路、控溫摻水支路、靜態混合器、回油分離管路、內循環環路構成，油井產出液管路安裝有入口段制冷外套管和靜態混合器，控溫摻水支路安裝有控溫水箱，控溫水箱內的水與來自靜態混合器的整形后的顆粒狀原油各自通過管線匯集到內循環環路；內循環環路安裝有可觀察混合物流型的透明玻璃管和用于控制原油和水的懸浮液在回路中進行循環的泵和閥門；回油分離管路連接至內循環環路末端，回油分離管路上安裝有垂直玻璃管；油井產出液管路、控溫摻水支路、內循環環路、回油分離管路構成模擬原油輸送裝置，內循環環路還是觀測膠凝原油——水懸浮液的穩定性的能夠獨立循環的回路。

上述方案中內循環環路由水平玻璃管、彎頭玻璃管、塑料軟管、壓力表、螺桿泵、蛇形管、溫度計通過管線連接而成。內循環環路的末端是彎曲的蛇形鋼管，蛇形管后安裝閥門，蛇形管前安裝有螺桿泵和螺桿泵旁通管，螺桿泵旁通管安裝有旁通閥，螺桿泵前的管路上還安裝有水平玻璃管和彎頭玻璃管，彎頭玻璃管安裝在管路的拐角處，前面和管線上安裝有壓力表和溫度計，水平玻璃管后面的管線上安裝壓力表。彎曲的蛇形管相比于相同長度的直管來說，可以減少占地面積。

更進一步的是，內循環環路是水平安裝的框形回路，水平玻璃管前、后的管路上各安裝一段塑料軟管，其中一段塑料軟管與水平玻璃管在同一邊上，另一段塑料軟管與螺桿泵在同一邊上。這樣，可將兩段塑料軟管之間的管路及水平水平玻璃管向上傾斜，使水平玻璃管變為向上傾斜的玻璃管，如此，可模擬實際油田生產中因地勢不平導致的管線傾斜情況，觀察到管線傾斜時，油液的流型情況。

更進一步的是，水平玻璃管向上傾斜的范圍在0～45度之間，水平玻璃管前后安裝閥門，可以觀測調節閥門對管道中流體流動的影響。

更進一步的是，水平玻璃管可以是漸縮漸擴玻璃管。

更進一步的是，內循環環路的蛇形管處并聯安裝一個旁通管，旁通管上設置閥門，這樣，內循環環路即可實現通過蛇形管進行循環，以便于測壓，而當在不測壓時，內循環環路又可實現通過上述的旁通管進行循環，此時無需經過蛇形管，也方便了對蛇形管的更換或維修。

上述方案中控溫摻水支路由控溫水箱、溫控裝置、摻水泵、溫度計、流量計、水閥通過管線連接構成，控溫摻水支路連接至油井產出液管路的控制閥之前。

上述方案中油井產出液管路由油井采出水箱、油井采出油箱、空氣壓縮機、油泵、水泵、流量計、三相混合器、溫度計、靜態混合器通過管線連接構成，靜態混合器安裝在油井產出液管路的末端，靜態混合器前端的管線帶有入口段制冷外套管，靜態混合器與入口段制冷外套管之間安裝有壓力表和溫度計，靜態混合器后端的管線上安裝有壓力表、油井產出液管路的控制閥和入口玻璃管，入口玻璃管的另一端連接可觀察混合物流型的內循環環路；油井采出油箱的出口管線外包有電加熱裝置，入口段制冷外套管與溫控裝置通過管線連接成制冷回路。

上述方案中回油分離管路由垂直玻璃管、閥門、油水分離器通過管線連接構成，回油分離管路連接至內循環環路末端的閥門前面，垂直玻璃管的前、后均安裝有壓力表。