[发明专利]一种电场作用下油中水滴微观特征的实验系统及方法

说明书

本发明公开了一种电场作用下油中水滴微观特征的实验系统，包括基座、纵向滑块、横向滑块、高速摄像仪、光学镜头、控温样槽部、光源部；控温样槽部包括支架及样槽装置，样槽装置包括有机玻璃骨架；有机玻璃骨架内部设置热媒加热通道。利用热媒加热通道达到热媒与实验样槽内流体进行热量交换的目的，从而为电场作用下液滴的运移、变形、破裂、聚集与聚并等微观行为规律的研究提供温度可变可控的条件。本发明还公开了一种电场作用下油中水滴微观特征的实验系统的实验方法，通过改变电场参数、油水物理性质以及实验样槽内的实验温度，得到电场参数、油水物理性质以及实验温度对油中水滴微观瞬态演变特征的影响规律。

技术领域

本发明属于油气集输系统多相分离技术领域，具体涉及一种电场作用下油中水滴微观特征的实验系统及方法，用于在温度可变可控的条件下研究电场作用下油中水滴的运移、变形、破裂、聚集与聚并等微观特征。

背景技术

原油中的天然乳化剂和开采时加入的表面活性剂吸附在油水界面，形成具有一定强度的粘弹性膜，给分散水滴的聚并造成了动力学障碍，使得传统的重力沉降无法有效地进行油水分离，导致整个集输系统无法正常运行。

利用电场可强化油中水滴的变形、运动及聚并，提高水滴的碰撞强度及频率，缩短水滴间油膜排液时间，从而加速油水分离。其基本原理是在高压直流或交流电场中，油中水滴受电场的极化和静电感应，使水滴两端带上异性电荷，形成诱导偶极，相邻水滴的正负偶极相互吸引，进而相互碰撞，聚并成大水滴，从而提高油水分离效率。但该过程受内外相流体粘度和界面膜性质等的影响显著，而粘度和界面膜性质又与温度密切相关。

温度对多相分离影响显著。提高乳状液的温度，一方面可以增加乳化剂的溶解度，降低其在相界面上的吸附量，削弱界面膜强度，加速界面膜破裂；另一方面还可以降低外相粘度，强化分子热运动，提高液滴运动速度，进而促进分散相液滴间碰撞过程与液滴的上浮或沉降过程。因此，在考察电场作用下单因素变量对液滴微观行为规律的影响时，需要严格控制实验温度。

综上，温度对研究电场作用下液滴微观行为规律至关重要，而准确且符合实际的液滴微观行为规律将有助于优化液滴静电聚结过程所涉及的电场参数、流体性质等。因此，有必要设计一种电场作用下带控温功能的微观实验系统，用于研究电场作用下不同温度条件时分散相液滴的运移、变形、破裂、聚集与聚并等微观特征，以及电场参数、油水的物理化学性质对液滴微观特征的影响规律，为电场破乳技术的理论研究和工业优化提供基础数据。

发明内容

本发明目的是提供一种电场作用下油中水滴微观特征的实验系统及方法，用于在温度可变可控的条件下研究电场作用下油中液滴的运移、变形、破裂、聚集与聚并等微观特征，为电场破乳技术的理论研究和工业优化提供基础数据。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种电场作用下油中水滴微观特征的实验系统，包括基座、纵向滑块、横向滑块、高速摄像仪、光学镜头、控温样槽部、光源部；

所述基座的上表面固定设置纵向限位挡块，所述纵向限位挡块沿基座的宽度方向设置；所述纵向限位挡块左侧面的中部垂直设置纵向丝杠，所述纵向丝杠与纵向限位挡块进行转动连接；所述基座上设有纵向导向装置；

所述纵向滑块前侧面的中部设有纵向螺纹孔，所述纵向螺纹孔贯穿纵向滑块的前、后侧面；所述纵向滑块通过纵向螺纹孔与纵向丝杠进行螺纹连接，所述纵向滑块在纵向丝杠的作用下沿纵向导向装置实现在基座上的纵向滑动；所述纵向滑块的右端向上凸起形成横向限位挡块，所述横向限位挡块左侧面的中部垂直设置横向丝杠，所述横向丝杠与横向限位挡块进行转动连接；所述纵向滑块上设有横向导向装置；

所述横向滑块前侧面的中部设有横向螺纹孔，所述横向螺纹孔贯穿横向滑块的前、后侧面；所述横向滑块通过横向螺纹孔与横向丝杠进行螺纹连接，所述横向滑块在横向丝杠的作用下沿横向导向装置实现在纵向滑块上的横向滑动；所述横向滑块的上表面上设置方型卡槽；所述横向滑块上表面的右端设有镜头架，所述镜头架上设有弧形卡槽；