[發(fā)明專利]一種表征管流狀態(tài)下泡沫流體流變性能的實(shí)驗(yàn)方法

有效

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• 申請日: 2020-10-08
• 公開（公告）號: CN114295775B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張磐;曹學(xué)文;郭丹;尹鵬博;李相
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提出一種表征管流狀態(tài)下泡沫流體流變性能的實(shí)驗(yàn)裝置及方法，屬于油氣集輸系統(tǒng)中的泡沫排液技術(shù)領(lǐng)域，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中缺少對泡沫流體在管道流動中性能的測試手段及表征方法。該實(shí)驗(yàn)裝置由氣液兩相流實(shí)驗(yàn)環(huán)路、泡沫性能測試模塊和數(shù)據(jù)觀測采集系統(tǒng)三部分組成。該方法通過采用泡沫性能測試模塊和數(shù)據(jù)觀測采集系統(tǒng)，測量不同泡沫質(zhì)量下泡沫的電導(dǎo)率及流變特性，進(jìn)而得到泡沫質(zhì)量與其電導(dǎo)率、流變性的關(guān)系；采用氣液兩相流實(shí)驗(yàn)環(huán)路和數(shù)據(jù)觀測采集系統(tǒng)，用于測量泡沫流體在管流狀態(tài)下的截面電導(dǎo)率分布以及流型結(jié)構(gòu)特征，結(jié)合上述得到的泡沫性能，建立不同管流狀態(tài)下泡沫流體的流變模型，實(shí)現(xiàn)對管流狀態(tài)下泡沫流體流變性能的表征。

技術(shù)領(lǐng)域:

本發(fā)明涉及油氣集輸系統(tǒng)的泡沫排液技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種表征管流狀態(tài)下泡沫流體流變性能的實(shí)驗(yàn)裝置及方法。

背景技術(shù):

天然氣井、濕氣及非常規(guī)天然氣集輸管線中易出現(xiàn)大量積液，造成氣井產(chǎn)能下降、管線輸送效率降低的情況出現(xiàn)，同時，當(dāng)天然氣中含有酸性組分時，還會加劇管線、閥件的腐蝕，降低其使用壽命，嚴(yán)重時還會引起局部穿孔，造成天然氣的局部泄漏和危險事故的發(fā)生。因此，積液的清除甚至抑制其產(chǎn)生是保障氣井及管線安全生產(chǎn)運(yùn)行的必要操作。

泡沫排液是一種運(yùn)行成本低、操作風(fēng)險小、適用于各類具有特殊閥件及彎頭的管線的清除積液技術(shù)，該方法目前已在氣井中得到了廣泛的應(yīng)用。其原理為：添加表面活性劑，促進(jìn)泡沫的生成，進(jìn)而降低了液相的密度、削弱了液相滑脫效應(yīng)，提高了氣體攜液的能力，從而實(shí)現(xiàn)泡沫排液的目標(biāo)。對于傳統(tǒng)的泡沫性能研究，大多數(shù)學(xué)者采用的裝置類似，且局限在靜止泡沫的發(fā)泡性和穩(wěn)定性的研究，這不能與實(shí)際管流狀態(tài)下的泡沫性能直接關(guān)聯(lián)。裝置及方法的局限性限制了含泡沫的多相流動領(lǐng)域的發(fā)展，泡沫排液技術(shù)缺乏相應(yīng)理論及模型的支持，截止目前，現(xiàn)場仍然局限在采用重復(fù)性試驗(yàn)的方法摸索泡沫排液的最佳方式(濃度、比例等參數(shù))，測試時間周期長，且需消耗大量的人力財力。

中國專利201010620889.5公開的泡沫性能測試方法和測試裝置，是在一豎直透明試管中進(jìn)行的水基加工液的抗泡性能和消泡性能進(jìn)行測試，其測試環(huán)境與泡沫管流狀態(tài)相差較大，因此不適用于管線中泡沫的性能測試；中國專利201510887385.2公開的一種驅(qū)油用泡沫性能的在線檢測方法，采用巖芯的泡沫驅(qū)實(shí)驗(yàn)，與其驅(qū)油環(huán)境相近，能夠得到驅(qū)油用泡沫的性能，但該方法不適用于管流條件下的泡沫流動性能的測試；中國專利201810871221.4公開的一種高溫高壓泡沫流變測試系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)方法，采用高溫高壓流變測量單元對泡沫進(jìn)行流變性測試，得到了不同壓力溫度條件下的泡沫流變性能，但因缺乏管流的環(huán)境條件，無法將其測試結(jié)果應(yīng)用在含泡沫的多相流動中；中國專利201911067678.0公開的一種測試泡沫流體性能和消泡分離效果的實(shí)驗(yàn)裝置及方法，采用了氣液兩相流的環(huán)路實(shí)驗(yàn)裝置，但其泡沫性能測試模塊的主體為分析罐，在該環(huán)境下對泡沫性能的測試并非是在實(shí)際的管流過程中進(jìn)行，因此其測試結(jié)果可能與實(shí)際流動中的泡沫流體性能存在差異，綜上所述，現(xiàn)有的泡沫性能測試裝置及方法均不適用于在管流條件下的泡沫性能測試。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明為了解決上述問題，提出一種表征管流狀態(tài)下泡沫流體流變性能的實(shí)驗(yàn)裝置及方法。

本發(fā)明的第一目的是提供一種表征管流狀態(tài)下泡沫流體流變性能的實(shí)驗(yàn)裝置，該實(shí)驗(yàn)裝置能夠測量不同泡沫質(zhì)量的泡沫的電導(dǎo)率特性、流變特性以及發(fā)泡能力和穩(wěn)定性的性能評估。

本發(fā)明的第二目的是提供一種表征管流狀態(tài)下泡沫流體流變性能的實(shí)驗(yàn)方法，按照實(shí)驗(yàn)方法可以實(shí)現(xiàn)對管流狀態(tài)下泡沫流體流變性能的表征。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：