[發(fā)明專利]一種測定氣體水合物和管道壁面粘附力的裝置及方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110035492.8 | 申請日： | 2021-01-12 |
| 公開（公告）號： | CN112858161B | 公開（公告）日： | 2022-03-11 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 劉煌;李瑞景;姚德松;郭平;杜建芬;汪周華;龐維新;張萬博 | 申請（專利權(quán)）人： | 西南石油大學(xué) |
| 主分類號： | G01N19/04 | 分類號： | G01N19/04 |
| 代理公司： | 成都金英專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51218 | 代理人： | 袁英 |
| 地址： | 610500 四*** | 國省代碼： | 四川;51 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 測定 氣體 水合物 管道 粘附 裝置 方法 | ||
1.一種測定氣體水合物和管道壁面粘附力的裝置，包括高清攝像機(jī)(1)、高壓反應(yīng)釜(9)、高壓水箱(18)、輸送泵(16)、原料氣瓶(21)、壓力傳感器(13)、壓力顯示器(22)、計(jì)算機(jī)(23)和高低溫試驗(yàn)箱(2)，其特征在于，所述高壓反應(yīng)釜(9)位于高低溫試驗(yàn)箱(2)中，其內(nèi)腔上部和下部分別設(shè)置可移動(dòng)活塞(4、10)，其外體頂部和底部分別連接高壓驅(qū)替泵(12、19)；上部活塞底面焊接彈簧，彈簧最下端連有豎直的鋼制頂針(6)；反應(yīng)釜側(cè)壁有一藍(lán)寶石可視窗(7)，該可視窗正對反應(yīng)釜外的高清攝像機(jī)(1)；反應(yīng)釜內(nèi)壁中段正對可視窗的位置有一鐵塊(8)，鐵塊表面與彈簧下端的頂針相切；所述高壓反應(yīng)釜內(nèi)壁除可視窗和鐵塊外的地方均涂有一層疏水親油涂料；高壓反應(yīng)釜側(cè)壁設(shè)置注水口和注氣口，注水口連接輸送泵(16)、高壓水箱(18)，注氣口連接原料氣瓶(21)；高壓反應(yīng)釜內(nèi)腔連接壓力傳感器(13)、壓力顯示器(22)，高壓驅(qū)替泵與計(jì)算機(jī)(23)相連。
2.如權(quán)利要求1所述的一種測定氣體水合物和管道壁面粘附力的裝置，其特征在于，所述鐵塊的材質(zhì)與輸氣管道壁面材質(zhì)一樣。
3.如權(quán)利要求1所述的一種測定氣體水合物和管道壁面粘附力的裝置，其特征在于，所述原料氣瓶內(nèi)裝有原料氣，原料氣為天然氣、CO2或煤層氣。
4.如權(quán)利要求1所述的一種測定氣體水合物和管道壁面粘附力的裝置，其特征在于，所述高壓水箱內(nèi)有純水、地層水或添加化學(xué)劑的水溶液。
5.利用權(quán)利要求1、2、3或4所述的裝置測定氣體水合物和管道壁面之間粘附力的方法，依次包括以下步驟：
(1)彈簧受力測定：
將彈簧在常壓下進(jìn)行受力測定，記錄不同壓力F下彈簧表現(xiàn)出來的被壓縮程度Δx，繪制F-Δx關(guān)系曲線；將彈簧焊接到反應(yīng)釜內(nèi)腔上部活塞的底面；
(2)水合物在鐵塊壁面上形成：
①將反應(yīng)釜內(nèi)上部活塞退到頂端，通過驅(qū)替泵讓下部活塞位于鐵塊與反應(yīng)釜底端之間；
②通過輸送泵將水箱的水溶液注入反應(yīng)釜內(nèi)，直到水溶液沒過鐵塊一半的位置；
③將反應(yīng)釜抽真空，注入原料氣到設(shè)定壓力；
④通過高低溫試驗(yàn)箱設(shè)定實(shí)驗(yàn)溫度，當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi)溫度降到一定程度時(shí)水合物開始生成，由于鐵塊表面親水且相對粗糙，氣體水合物首先在鐵塊表面氣-液界面處生成并沿著鐵塊壁面生長，直至反應(yīng)釜內(nèi)壓力不再發(fā)生變化；
⑤通過高清攝像機(jī)拍攝鐵塊上生成的氣體水合物圖片，得到水合物與鐵塊的接觸面積S；
(3)水合物與鐵塊之間粘附力測定：
①給反應(yīng)釜外體的頂端和底端所連驅(qū)替泵設(shè)定相同速度，其中頂端所連驅(qū)替泵恒速進(jìn)泵推動(dòng)反應(yīng)釜內(nèi)上部活塞，底端所連驅(qū)替泵恒速退泵讓反應(yīng)釜內(nèi)下部活塞下移，反應(yīng)釜內(nèi)剩余的水溶液也會隨著活塞一起下移，生成的氣體水合物留在鐵塊壁面上；
②當(dāng)上部活塞底面所連彈簧上的頂針與鐵塊壁面上氣體水合物接觸后，由于水合物阻力的作用，彈簧會壓縮，當(dāng)彈簧受到的壓力等于或大于氣體水合物與鐵塊壁面之間的粘附力時(shí)，氣體水合物會從鐵塊壁面上被頂下來；
③通過鐵塊壁面上氣體水合物被頂下來瞬間的圖片，得到此時(shí)彈簧的壓縮程度Δx’；
④從F-Δx關(guān)系曲線上找出Δx’所對應(yīng)的彈簧受力F’，計(jì)算得到氣體水合物與鐵塊壁面單位面積上的粘附力F’/S，即氣體水合物和管道壁面之間粘附力。
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