[发明专利]一种用于模拟油气田柔性立管冲蚀情况的试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于模拟油气田柔性立管冲蚀情况的试验装置及其使用方法，属于海洋石油装备技术领域。

背景技术

随着世界经济的发展，目前陆地的石油开采量已经远远不能满足人类的需求，所以越来越多的国家把目光投向了蕴含着丰富油气资源的海洋。目前，海洋能源的开采逐渐向深海进军，海洋柔性立管被大量用于海洋油气生产中传输过程。但由于在油气的生产及传输过程，不可避免的会有沙子等杂质的存在，因此在柔性立管的使用过程中，沙子等杂质会对管道内壁产生冲蚀破坏，可能会在油气输送过程中出现危险以及对相关工作人员的生命安全构成威胁。

为保证油气运输的安全性和可靠性，因此在管道使用前进行冲蚀模拟试验，是保证油气输送过程可靠性和相关人员生命安全的必要需求。

除此之外，油气输送管道的冲蚀磨损与防护始终是人们重点研究的重点领域，在机械，冶金，能源，建材等领域，由于冲蚀磨损的原因，每年都会造成巨额的浪费和损失。因此，研究管道的冲蚀磨损的特性及机理，成为人们极为关注和有待解决的问题。

发明专利CN 106250572公开了一种L型管道冲蚀率确定方法及装置，该方法和试验装通过获取管道尺寸，管道中第i次作业过程中的的流量控制阀门的开度，第i次作业过程中管道的压力起点和第i次作业过程中流过管道内流体的质量，通过最大冲蚀率计算经验公式，得到管道的最大冲蚀率。该方法虽然无需进行物理实验，在一定程度上减小了经济成本，但计算过程较为繁琐，不能直观的反映出管道的冲蚀状况，无法计算复杂情况下的冲蚀情况。与此同时，该方法只考虑了刚性管道的冲蚀磨损情况，并不能准确有效的反应出海洋柔性立管的冲蚀磨损的情况，对油气田柔性立管冲蚀情况的参考有限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的不足，而提供一种用于模拟油气田柔性立管冲蚀情况的试验装置及其使用方法；试验方法简单，便于操作，试验效率高，能较为准确的模拟油气在管道内输送时沙子对管道内壁的冲蚀情况，对判断管道的被冲蚀情况和使用寿命有重要意义。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于模拟油气田柔性立管冲蚀情况的试验装置，包括依次连通的鼓风机、气体加速管道、柔性管道、除尘器，其特征在于：

所述的柔性管道的外侧，套有外套硬管；起到保护和支撑软管和密封试验管道的作用；

所述的气体加速管道，管壁开设有一个开口，开口与外部提供沙粒的输沙装置相连接。

上述技术方案中，所述的试验装置还包括有一个管道支架，是由角铁焊接而成的；其底部通过螺栓固定在地面上；对试验装置的整体结构起到支撑的作用。

上述技术方案中，所述的外套硬管，一部分为水平形状的水平型硬管、另一部分为弯曲形状的弯曲型硬管，二者相连通。

上述技术方案中，所述的柔性管道螺旋形盘绕后再套设所述的外套硬管；水平型硬管内部的柔性管道整体随着水平型硬管的走向呈现水平形状，弯曲型硬管内部的柔性管道整体随着弯曲型硬管的走向呈现弯曲形状；水平型硬管内部的柔性管道，末端与气体加速管道相连通；弯曲型硬管内部的柔性管道，末端与除尘器相连通。

上述技术方案中，所述的外套硬管，水平型硬管置于地面上，弯曲型硬管通过角铁支撑在管道支架上。

上述技术方案中，所述的外套硬管，支撑在管道支架上的弯曲型硬管上开有冲蚀管道观察窗，以方便观察试验管道的磨损情况。

上述技术方案中，鼓风机与气体加速管道，气体加速管道与柔性管道，均通过法兰连接。

本发明装置的原理为：利用鼓风机产生高压气体，在柔性管道中高速流动形成负压，从而将输沙装置中的沙粒吸入柔性管道中；沙粒随高压气体以不同的速度通过柔性管道，通过沙粒在一定时间内的高速冲击作用，来检测柔性管道的受冲蚀情况及其抗磨损的性能。试验过程中，可以通过冲蚀管道观察窗观察柔性管道的受冲蚀情况，试验完成后，可以将柔性管道切割开，以便更加直观的观察柔性管道的磨损情况。

本发明还提供一种用于模拟油气田柔性立管冲蚀情况的试验方法，包括以下步骤：

(1)先将鼓风机与气体加速管道通过法兰相连接；然后将柔性管道螺旋形盘绕后穿入外套硬管内部，水平型硬管内部的柔性管道整体随着水平型硬管的走向呈现水平形状，弯曲型硬管内部的柔性管道整体随着弯曲型硬管的走向呈现弯曲形状；将水平型硬管内部的柔性管道，末端与气体加速管道相连通；将弯曲型硬管内部的柔性管道，末端与除尘器相连通；最后将弯曲型硬管放在管道支架上；将输沙装置与气体加速管道上的开口相连接；