[发明专利]胶凝原油水力悬浮输送实验装置及其实验方法

说明书

一、技术领域：

本发明涉及的是油田低温胶凝原油水力悬浮输送技术，具体涉及的是胶凝原油水力悬浮输送实验装置及其实验方法。

二、背景技术：

胶凝原油水力悬浮输送的研究是以流体力学为基础，与传热学、力学、材料、计算机等学科相互交叉的一门跨学科复杂问题。属于动力工程及工程热物理之多相流领域。对于两相流和多相流而言，流型指的是相分布状况和结构特性，这是一个很重要的流动参数，影响着流动的力学性质和传热、传质特性，可见流型的研究是安全混输技术界限及压降温降计算方法研究的基础。

大庆油田所进行的不加热集输，除少数油井加低温原油分散减阻剂外，绝大部分加热集油进站温度控制在回油不低于32～35℃的技术界限。但随着油田进入高含水采油期，油井产液的综合含水已达到甚至超过90％，随着油井综合含水的上升，中转站加热炉耗气量呈急剧上升的趋势，主要是在原油加热输送的同时把大部分热能用于加热水上，造成了很大的热能浪费。由于水包油流型可以降低管道中的压降，不加热集输技术又可以节能，能否使得水包油流型与以往的不加热技术相结合，开发一种新型的油田不加热集输技术成为油田节能的目标。

三、发明内容：

本发明的目的是提供一种胶凝原油水力悬浮输送实验装置，它用于解决目前胶凝原油颗粒水力悬浮输送缺乏技术理论支持的问题，本发明的另一个目的是提供这种胶凝原油水力悬浮输送实验装置的实验方法。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：这种胶凝原油水力悬浮输送实验装置由油井产出液管路、控温掺水支路、静态混合器、回油分离管路、内循环环路构成，油井产出液管路安装有入口段制冷外套管和静态混合器，控温掺水支路安装有控温水箱，控温水箱内的水与来自静态混合器的整形后的颗粒状原油各自通过管线汇集到内循环环路；内循环环路安装有可观察混合物流型的透明玻璃管和用于控制原油和水的悬浮液在回路中进行循环的泵和阀门；回油分离管路连接至内循环环路末端，回油分离管路上安装有垂直玻璃管；油井产出液管路、控温掺水支路、内循环环路、回油分离管路构成模拟原油输送装置，内循环环路还是观测胶凝原油——水悬浮液的稳定性的能够独立循环的回路。

上述方案中内循环环路由水平玻璃管、弯头玻璃管、塑料软管、压力表、螺杆泵、蛇形管、温度计通过管线连接而成。内循环环路的末端是弯曲的蛇形钢管，蛇形管后安装阀门，蛇形管前安装有螺杆泵和螺杆泵旁通管，螺杆泵旁通管安装有旁通阀，螺杆泵前的管路上还安装有水平玻璃管和弯头玻璃管，弯头玻璃管安装在管路的拐角处，前面和管线上安装有压力表和温度计，水平玻璃管后面的管线上安装压力表。弯曲的蛇形管相比于相同长度的直管来说，可以减少占地面积。

更进一步的是，内循环环路是水平安装的框形回路，水平玻璃管前、后的管路上各安装一段塑料软管，其中一段塑料软管与水平玻璃管在同一边上，另一段塑料软管与螺杆泵在同一边上。这样，可将两段塑料软管之间的管路及水平水平玻璃管向上倾斜，使水平玻璃管变为向上倾斜的玻璃管，如此，可模拟实际油田生产中因地势不平导致的管线倾斜情况，观察到管线倾斜时，油液的流型情况。

更进一步的是，水平玻璃管向上倾斜的范围在0～45度之间，水平玻璃管前后安装阀门，可以观测调节阀门对管道中流体流动的影响。

更进一步的是，水平玻璃管可以是渐缩渐扩玻璃管。

更进一步的是，内循环环路的蛇形管处并联安装一个旁通管，旁通管上设置阀门，这样，内循环环路即可实现通过蛇形管进行循环，以便于测压，而当在不测压时，内循环环路又可实现通过上述的旁通管进行循环，此时无需经过蛇形管，也方便了对蛇形管的更换或维修。

上述方案中控温掺水支路由控温水箱、温控装置、掺水泵、温度计、流量计、水阀通过管线连接构成，控温掺水支路连接至油井产出液管路的控制阀之前。

上述方案中油井产出液管路由油井采出水箱、油井采出油箱、空气压缩机、油泵、水泵、流量计、三相混合器、温度计、静态混合器通过管线连接构成，静态混合器安装在油井产出液管路的末端，静态混合器前端的管线带有入口段制冷外套管，静态混合器与入口段制冷外套管之间安装有压力表和温度计，静态混合器后端的管线上安装有压力表、油井产出液管路的控制阀和入口玻璃管，入口玻璃管的另一端连接可观察混合物流型的内循环环路；油井采出油箱的出口管线外包有电加热装置，入口段制冷外套管与温控装置通过管线连接成制冷回路。

上述方案中回油分离管路由垂直玻璃管、阀门、油水分离器通过管线连接构成，回油分离管路连接至内循环环路末端的阀门前面，垂直玻璃管的前、后均安装有压力表。