[發明專利]氣液固三相分離特性試驗自動供給系統

有效

• 申請號: 201910311906.8
• 申請日: 2019-04-18
• 公開（公告）號: CN109939578B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 劉新福;王優強;張平;周超;王亞瑩;何鴻銘
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: B01F3/12
• 分類號: B01F3/12;B01F7/26;B01F15/00;B01F3/00
• 代理公司: 深圳國海智峰知識產權代理事務所(普通合伙) 44489
• 代理人: 王慶海;劉軍鋒

本發明提供了一種氣液固三相分離特性試驗自動供給系統，應用于石油工程領域模擬多相分離試驗的供給。該試驗自動供給系統依據氣體模擬器、固液攪拌器、固液增壓器、三相混流器和自動供給控制系統，實施油氣開采多相分離特性試驗的氣液固三相流供給作業流程，氣體模擬器依據氮氣調壓閥并結合高壓氮氣模擬試驗控制系統自動供給連續穩定和流壓可調的高壓氮氣，固液攪拌器依據固粒攪拌泵并結合常壓固液供給控制系統供給連續穩定的常壓固液流，固液增壓器依據固液增壓泵和固液調控閥并結合高壓固液模擬試驗控制系統自動供給連續穩定和流壓可調的高壓固液流，三相混流器依據三相混流管并結合高壓混流模擬試驗控制系統自動供給連續穩定的三相模擬流。

技術領域

本發明涉及一種石油工程領域模擬多相分離試驗用的供給系統，特別是涉及一種氣液固三相分離特性試驗自動供給系統及其工藝流程。

背景技術

分析油氣開采多相流動及其分離特性是一個極其復雜的過程，目前對多相流的流型、壓降、持液率等多相流動機理研究仍未達到明確透徹的地步，現有的多相流動模型包括分相流動模型、均相流動模型和流動型態模型等，都是依托一定的假設條件提出的，并經現場測試數據或者室內實驗數據進行一定的修正后而得出的簡化模型。

目前，油氣開采多相分離特性試驗裝置主要有傾斜氣液兩相管流試驗裝置和垂直油氣井模擬試驗裝置等，其中傾斜氣液兩相管流試驗裝置由試驗管段、供液系統、排液系統和控制系統組成，試驗管段由有機玻璃制成，且其試驗管架上裝配有角度測量器，并指示管段的傾斜程度；供液系統由泵和空壓機供給，氣液混合計量和實驗后經試驗管段進入氣液分離器進行分離處理，分離出的氣體經排液系統排空，同時液體經排液系統送儲液罐循環利用；控制系統實施實驗液體的控制和計量配比，其控制閥和指示性儀表布置在集中的控制面板上。垂直油氣井模擬試驗裝置的試驗管段選用透明有機玻璃管材并模擬真實井身結構而制成，其控制系統中，試驗管段的進口和出口安裝了壓力傳感器、渦輪流量計和流量積算儀，試驗管段的兩端及其中部均裝有電阻傳感器，并設有數據采集電路和處理軟件實現數據的采集和存儲，該試驗裝置的供液系統和排液系統與傾斜氣液兩相管流試驗裝置相似。

綜上所述，目前的油氣開采多相分離特性試驗系統主要為傾斜氣液兩相管流試驗裝置和垂直油氣井模擬試驗裝置，用于研究油氣開采氣液兩相流動等試驗，而針對油氣開采多相分離的模擬試驗裝置則較少。同時，傾斜氣液兩相管流試驗裝置和垂直油氣井模擬試驗裝置中供液系統的氣體由空壓機供給，沒有設置氣體調壓閥和氣體流量計，由此將造成高壓氣體的流壓不穩定且計量誤差較大；而且其供液系統的液體由泵供給，沒有設置液體調控閥和變頻電機，會使得供液壓力范圍有限且供液流壓不穩定。此外，供液系統沒有設置專門的混流器，氣液混合計量后沒有充分混合均勻即進行相關試驗，由此難以模擬出真實的氣液固三相流。

發明內容

為了有效解決油氣開采多相流模擬技術問題并克服現有氣液固三相分離試驗裝置的供液系統存在的缺陷和不足，本發明的目的是提供一種油氣開采多相分離特性試驗用的氣液固三相流自動供給系統及其相關控制流程。該試驗自動供給系統依據氣體模擬器、固液攪拌器、固液增壓器、三相混流器和自動供給控制系統，遠程自動調控高壓氮氣、高壓固液流和三相模擬流的供給，實施油氣開采多相分離特性試驗的氣液固三相流供給作業流程。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是開發一種氣液固三相分離特性試驗自動供給系統，主要由氣體模擬器、固液攪拌器、固液增壓器、三相混流器和自動供給控制系統組成。氣體模擬器結合自動供給控制系統遠程自動調控高壓氮氣的供給，且固液攪拌器和固液增壓器結合自動供給控制系統自動調控高壓固液流的供給，同時三相混流器結合自動供給控制系統遠程自動調控三相模擬流的供給。