[發明專利]模擬煤層氣集輸管道流動特性的實驗裝置及方法

無效

• 申請號: 201310075200.9
• 申請日: 2013-03-08
• 公開（公告）號: CN103149012A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 宮敬;傅小康;李曉平;陳仕林;周軍;吳海浩;李杰
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京);中聯煤層氣有限責任公司
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 韓嫚嫚

技術領域

本發明有關于一種模擬煤層氣田集輸管道中存在的多相流動實驗裝置及方法，尤其有關于一種模擬煤層氣集輸管道中存在的氣液、氣固、氣液固流動過程的模擬煤層氣集輸管道流動特性的實驗裝置及方法。

背景技術

煤層氣開采過程中，由于煤層井壁失穩、基質破裂等原因產生煤粉，井底的水和煤粉在排水采氣過程中到達地面，大部分煤粉懸浮于水中在井口排出，但仍然有部分水和煤粉隨氣體進入集輸管道。這就使得氣體集輸管道中存在著液體和固體雜質，根據氣井開發時期和管道位置的不同，在煤層氣管道中存在著氣液、氣固、氣液固多相流動狀態。

氣體集輸管道的多相流動給管道設計者和管道運行管理者都帶來了難題。含有固體顆粒和液體水的多相流動使管道壓力損失增大且變化范圍大、準確預測困難，在運行過程中可能形成煤泥沉積堵塞管道等問題。

多相流實驗環道作為流體管流特性、流型、壓降規律等方面的主要實驗研究手段，其實驗結果對實際管道的設計和運行操作具有很強的適用性和指導作用，在國內外有著較多的應用，比如蠟沉積實驗環道，水合物實驗環道和氣液兩相流環道等。但這些環道都不能模擬煤層氣集輸管道中存在的水和固體顆粒這種含多種介質，即，存在著氣液、氣固、氣液固等多種工況的流動情況。

因此，有必要提供一種能模擬煤層氣集輸管道這種存在著多種流動工況的實驗裝置和方法，來克服上述缺陷。

發明內容

本發明的目的是提供一種模擬煤層氣集輸管道流動特性的實驗裝置，能進行氣液、氣固、氣液固多相流動實驗，其能夠描述和預測煤層氣集輸管道的多相流動狀態、影響因素及壓降規律。

本發明的目的是提供一種模擬煤層氣集輸管道流動特性的實驗方法，通過該實驗方法可進行氣液、氣固、氣液固多相流動實驗，其能夠準確描述和預測煤層氣集輸管道的多相流動狀態、影響因素及壓降規律。

本發明的上述目的可采用下列技術方案來實現：

本發明提供一種模擬煤層氣集輸管道流動特性的實驗裝置，所述模擬煤層氣集輸管道流動特性的實驗裝置包括：

實驗管道系統，其具有測試管，所述測試管的進口端連接有混合器，所述測試管上設有觀察管；

供水系統，其具有供水管，所述供水管的一端連接有儲水罐，其另一端與所述混合器相連，所述供水管上連接有水泵；

供氣系統，其具有供氣管，所述供氣管的一端連接有空氣壓縮機，其另一端與所述混合器相連，所述供氣管上連接有緩沖罐；

加料系統，其具有加料器，所述加料器連接在與所述供氣管并聯相連的加料管上。

在優選的實施方式中，所述模擬煤層氣集輸管道流動特性的實驗裝置還包括過濾系統，所述過濾系統具有過濾罐和與所述過濾罐相連的污水池，所述過濾罐與所述測試管的出口端相連。

在優選的實施方式中，在所述測試管的進口端與所述測試管的出口端之間連接有壓差傳感器。

在優選的實施方式中，所述測試管上設有壓力傳感器、溫度傳感器和電導探針。

在優選的實施方式中，所述觀察管為有機玻璃透明管，所述觀察管的外側設有高速攝像機，所述高速攝像機與計算機相連。

在優選的實施方式中，所述供水系統的儲水罐與所述水泵之間連接有液體過濾器。

在優選的實施方式中，所述供水系統的水泵為多個，所述多個水泵并聯設置在所述供水管上。

在優選的實施方式中，所述水泵的出口端連接有相互并聯設置的兩條水管，一條所述水管與所述混合器相連，另一條所述水管通過截止閥與所述儲水罐相連。

在優選的實施方式中，與所述混合器相連的所述水管上設有兩個液體流量計，所述兩個液體流量計相互并聯設置。

在優選的實施方式中，所述供氣系統的緩沖罐包括多個一級緩沖罐和多個二級緩沖罐，所述多個一級緩沖罐并聯設置在所述供氣管上，所述多個一級緩沖罐的一端與所述空氣壓縮機相連，其另一端分別與所述二級緩沖罐串聯相連。

在優選的實施方式中，在所述緩沖罐與所述混合器之間的所述供氣管上設有氣體過濾器、溫度傳感器和壓力傳感器。

在優選的實施方式中，所述供氣管上設有兩個氣體流量計，所述兩個氣體流量計相互并聯設置在所述緩沖罐與所述混合器之間。

在優選的實施方式中，所述加料器上連接有平衡管道，所述平衡管道連接在所述加料管上。