[發(fā)明專利]一種模擬主分支管比可變的水合物生成的實驗裝置及方法

在審

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• 申請日: 2018-01-14
• 公開（公告）號: CN108226397A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設計）人: 何巖峰;夏一程;王相;竇祥驥;徐慧;張世峰;鄧嵩;浮歷沛;曹文科
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G01N21/84
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種模擬主分支管比可變的水合物生成的實驗裝置及方法，包括：實驗模擬系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)、流體注入系統(tǒng)、壓力測量系統(tǒng)、管徑調節(jié)系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、進排水系統(tǒng)和監(jiān)控存儲系統(tǒng)，管徑調節(jié)裝置同軸設置在分支管內，管徑調節(jié)裝置包括N個三棱體，分支管的內壁上圓周均布有N個推動缸，N個所述推動缸同時推動三棱體逐漸遠離分支管內壁時，相鄰的兩個所述三棱體相互靠近，滑動貼合的兩個側面的重疊面積逐漸增大，流體通道橫截面邊長逐漸減小。本發(fā)明通過控制主管和分支管的流動速度，以及通過調節(jié)分支管直徑控制主管道和分支管道內徑比，研究匯流流動的機理，并模擬研究水合物形成后在金屬管道粘附聚集的形成機理。

技術領域

本發(fā)明涉及汽油生產工程技術領域，尤其是涉及一種模擬主分支管比可變的水合物生成的實驗裝置及方法。

背景技術

隨著陸地石油資源的日益匱乏，以及人們對海洋油氣資源的勘探越來越多，天然氣水合物資源豐富，特別重視對深水油氣資源的開發(fā)。水下開采尤其是在深水條件下開采和生產輸送油氣資源已經成為可能，但是在深水油氣開采中存在著很多重要的問題和對環(huán)境的危害，其中最明顯也是最嚴重的就是深水區(qū)水下運輸管道的堵塞事故。深水區(qū)水下運輸管道的堵塞會造成運輸?shù)闹袛?，造成泄漏，污染海洋環(huán)境，使油氣運輸工業(yè)難以正常運作，后果非常嚴重。

但是長期以來，由于受深水環(huán)境、管道堵塞以及出砂問題等條件的限制，人們對水下特別是深水環(huán)境下油管完井段的流動狀況以及管道內壓降變化研究并不多，并且對深水環(huán)境下水合物形成的研究形成過程也不夠深入，目前國內外尚未有模擬管道與可調節(jié)變徑分支管內的多相流動以及水合物生成的實驗裝置及方法。這些都對我們全面了解井下完井孔眼處流動狀況和不同管道徑下水合物的堵塞以及如何應對這種堵塞造成了很大的困難。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題是：為了克服現(xiàn)有技術中未有模擬管道與可調節(jié)變徑分支管內的多相流動以及水合物生成的實驗裝置及方法，對我們全面了解井下完井孔眼處流動狀況和不同管道徑下水合物的堵塞以及如何應對這種堵塞造成了很大的困難的問題，提供一種模擬主分支管比可變的水合物生成的實驗裝置及方法。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種模擬主分支管比可變的水合物生成的實驗裝置，包括：實驗模擬系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)、流體注入系統(tǒng)、壓力測量系統(tǒng)、管徑調節(jié)系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、進排水系統(tǒng)和監(jiān)控存儲系統(tǒng)，其中：壓力控制系統(tǒng)為實驗模型系統(tǒng)提供壓力，流體注入系統(tǒng)為實驗模型系統(tǒng)的分支管注入多相流，壓力測量系統(tǒng)為測量立管和支管匯流前后的壓力，實驗模擬系統(tǒng)為實驗提供模擬高壓、低溫下水合物堵塞形成的金屬管道環(huán)境，溫度控制系統(tǒng)為實驗模型系統(tǒng)提供所需的溫度環(huán)境，循環(huán)系統(tǒng)為實驗模型系統(tǒng)提供模擬管道液體流動環(huán)境，進排水系統(tǒng)為實驗模型系統(tǒng)提供進裝液體及實驗結束后的污水排放，監(jiān)控存儲系統(tǒng)監(jiān)控實驗模型系統(tǒng)的運轉并將數(shù)據(jù)進行存儲。

所述實驗模擬系統(tǒng)包括垂直設置的主實驗管道和分支管，所述管徑調節(jié)系統(tǒng)包括管徑調節(jié)裝置，所述管徑調節(jié)裝置同軸設置在所述分支管內，所述管徑調節(jié)裝置包括N個三棱體，N個所述三棱體沿分支管的中心圓周陣列設置，相鄰兩個三棱體的側面滑動貼合，N個三棱體的側面圍成供流體通過的流體通道，流體通道的橫截面形狀為正N邊形，流體通道的中心軸線與所述分支管的中線軸線重合，所述分支管的內壁上圓周均布有N個推動缸，N個所述推動缸與N個所述三棱體一一對應，所述推動缸的中心軸線與其對應的三棱體中圍布成流體通道的面之間的夾角為α，流體通道橫截面的內角角度為β，α＝1/2β，N個所述推動缸同時推動三棱體逐漸遠離分支管內壁時，相鄰的兩個所述三棱體相互靠近，滑動貼合的兩個側面的重疊面積逐漸增大，流體通道橫截面邊長逐漸減小。

為了使相鄰兩個滑塊之間的運動更加平穩(wěn)，所述三棱體中圍布成流體通道的面上沿三棱體的移動軌跡上固定安裝有滑塊，與該面滑動貼合的三棱體面上開設有導軌，所述滑塊滑動安裝在所述導軌內。

為了防止流體從相鄰三棱體的貼合面流出，所述流體通道內固定安裝有伸縮橡膠軟管，所述伸縮橡膠軟管與三棱體中圍布成流體通道的面相切且固定設置。