[實(shí)用新型]一種評(píng)價(jià)管輸剪切效應(yīng)對(duì)蠟沉積影響的試驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720146589.5
• 申請(qǐng)日: 2017-02-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN206431116U
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉揚(yáng);王志華;林新宇;王洪弢
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北石油大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N33/00
• 分類(lèi)號(hào): G01N33/00
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務(wù)所23118
• 代理人: 曹愛(ài)華

技術(shù)領(lǐng)域：

本實(shí)用新型涉及的是用于評(píng)價(jià)含蠟原油管輸過(guò)程中流場(chǎng)剪切效應(yīng)對(duì)蠟沉積影響的試驗(yàn)裝置，具體涉及的是一種評(píng)價(jià)管輸剪切效應(yīng)對(duì)蠟沉積影響的試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

含蠟原油管輸過(guò)程中，作為原油中蠟質(zhì)主要組成的重鏈烷烴和一些環(huán)烷烴，將在體系溫度低于析蠟點(diǎn)溫度時(shí)從原油相中不斷析出、結(jié)晶，并粘附在與其自身存在溫差的管壁上，進(jìn)而提供結(jié)晶核心而在管道沿線不斷形成蠟沉積層。原油管道中蠟質(zhì)組分的析出、交聯(lián)、結(jié)晶、沉淀所形成的這種沉積將增加管輸壓降、降低流速、提高運(yùn)行成本，并導(dǎo)致一些生產(chǎn)操作問(wèn)題的出現(xiàn)，如原油管輸過(guò)程中在管線初凝前或初凝時(shí)未及時(shí)采取措施，隨著溫度的進(jìn)一步降低，蠟晶空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)強(qiáng)度將進(jìn)一步增加，此時(shí)若管道所能提供的最大剪切力不能克服該強(qiáng)度，就會(huì)發(fā)生凝管事故。因此，開(kāi)展原油管道蠟沉積影響因素及作用機(jī)制等方面的研究一直以來(lái)是石油工業(yè)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。對(duì)于這一蠟沉積過(guò)程的機(jī)理，普遍提出其主要涉及到分子擴(kuò)散和剪切彌散的綜合作用，且前者在蠟沉積過(guò)程中占據(jù)主導(dǎo)作用的觀點(diǎn)也形成了共識(shí)。然而，伴隨蠟沉積機(jī)理研究的不斷深入及蠟沉積動(dòng)力學(xué)理論的發(fā)展，對(duì)于剪切效應(yīng)的作用機(jī)制已引起了廣泛關(guān)注，并發(fā)展了相關(guān)的理論解釋方法和實(shí)驗(yàn)描述手段，但即便部分基于實(shí)驗(yàn)研究的量化討論（Huang Qiyu（黃啟玉），Li Li（李立），Oil & Gas Storage and Transportation（油氣儲(chǔ)運(yùn)），2002，21（12）：30～33），其試驗(yàn)裝置也是控制了油壁不存在溫差而完全消除了分子擴(kuò)散作用的影響，而實(shí)際含蠟原油管輸過(guò)程中的結(jié)蠟外因是水動(dòng)力條件和熱力條件等的共同作用。因此，開(kāi)發(fā)具有管輸油壁溫差、未消除分子擴(kuò)散作用，但可控制其傳熱效應(yīng)一致，也就是分子擴(kuò)散作用存在但在管輸過(guò)程中等效的試驗(yàn)裝置，進(jìn)而用以評(píng)價(jià)剪切效應(yīng)對(duì)蠟沉積的影響，無(wú)疑是再現(xiàn)含蠟原油管輸過(guò)程中真實(shí)蠟沉積情況的科學(xué)與有效手段，對(duì)于可靠描述含蠟原油管輸蠟沉積規(guī)律，以及促進(jìn)含蠟原油流動(dòng)保障工藝技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用均具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容：

本實(shí)用新型的目的是提供一種評(píng)價(jià)管輸剪切效應(yīng)對(duì)蠟沉積影響的試驗(yàn)裝置，這種評(píng)價(jià)管輸剪切效應(yīng)對(duì)蠟沉積影響的試驗(yàn)裝置用于解決現(xiàn)有蠟沉積試驗(yàn)裝置在評(píng)價(jià)剪切效應(yīng)影響時(shí)只能控制油壁不存在溫差而消除分子擴(kuò)散的作用、尤其是忽略了原油管輸結(jié)蠟外因是密切于水動(dòng)力條件和熱力條件的相關(guān)問(wèn)題。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：這種評(píng)價(jià)管輸剪切效應(yīng)對(duì)蠟沉積影響的試驗(yàn)裝置包括含蠟原油儲(chǔ)罐、蛇形管道、階梯式程控浴槽、螺桿泵、自動(dòng)控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，含蠟原油儲(chǔ)罐罐壁設(shè)置內(nèi)嵌式螺旋恒溫加熱盤(pán)管，罐體內(nèi)設(shè)置攪拌裝置，含蠟原油儲(chǔ)罐底部通過(guò)螺桿泵連接蛇形管道的起始端，蛇形管道的終端連接至含蠟原油儲(chǔ)罐上部；階梯式程控浴槽具有等規(guī)格于蛇形管道每一迂回輪廓的多個(gè)集控單元，蛇形管道的每一個(gè)迂回段置于階梯式程控浴槽的各集控單元中，且沿程蛇形管道的所述迂回段間隔設(shè)有溫度傳感器和壓力傳感器，蛇形管道的起始端和終端均設(shè)置有流量計(jì)；內(nèi)嵌式螺旋恒溫加熱盤(pán)管、攪拌裝置、螺桿泵、流量計(jì)、溫度傳感器、壓力傳感器及階梯式程控浴槽均連接到自動(dòng)控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

上述方案中螺桿泵的電機(jī)采用變頻器控制，實(shí)現(xiàn)按試驗(yàn)所需的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。

上述方案中階梯式程控浴槽還包括加熱系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、多段式程序溫控儀、內(nèi)循環(huán)泵，能夠結(jié)合不同工況流動(dòng)中對(duì)含蠟原油的溫度監(jiān)測(cè)，設(shè)置不同程度的升、降溫斜率，還能通過(guò)多段式程序溫控儀及內(nèi)置的內(nèi)循環(huán)泵控制各集控單元的溫度，保證油壁溫差的一致。

上述方案中溫度傳感器和壓力傳感器連接處設(shè)有旁通管道，實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中傳感器的方便更換和清洗。

上述方案中蛇形管道穿越相應(yīng)的集控單元處采用O型圈徑向密封，保證各集控單元浴溫的獨(dú)立控制。

本實(shí)用新型具有以下有益效果：

本實(shí)用新型與已有評(píng)價(jià)剪切效應(yīng)的蠟沉積試驗(yàn)裝置相比，既避免了油壁間零溫差的構(gòu)建，也就是分子擴(kuò)散效應(yīng)的消除，同時(shí)采用階梯式的溫度控制可保證試驗(yàn)管道傳熱效應(yīng)一致，也就是分子擴(kuò)散作用存在但在管輸過(guò)程中等效，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)剪切效應(yīng)影響蠟沉積的科學(xué)評(píng)價(jià)。

2、本實(shí)用新型與已有評(píng)價(jià)剪切效應(yīng)的蠟沉積試驗(yàn)裝置相比，采用蛇形管道代替環(huán)道，既能夠充分再現(xiàn)含蠟原油實(shí)際復(fù)雜管網(wǎng)的布置，又便于和階梯式程控浴槽的集控單元相匹配而對(duì)沿程同級(jí)別油壁溫差進(jìn)行精準(zhǔn)控制。