[发明专利]一种表征管流状态下泡沫流体流变性能的实验方法

说明书

本发明提出一种表征管流状态下泡沫流体流变性能的实验装置及方法，属于油气集输系统中的泡沫排液技术领域，主要解决现有技术中缺少对泡沫流体在管道流动中性能的测试手段及表征方法。该实验装置由气液两相流实验环路、泡沫性能测试模块和数据观测采集系统三部分组成。该方法通过采用泡沫性能测试模块和数据观测采集系统，测量不同泡沫质量下泡沫的电导率及流变特性，进而得到泡沫质量与其电导率、流变性的关系；采用气液两相流实验环路和数据观测采集系统，用于测量泡沫流体在管流状态下的截面电导率分布以及流型结构特征，结合上述得到的泡沫性能，建立不同管流状态下泡沫流体的流变模型，实现对管流状态下泡沫流体流变性能的表征。

技术领域:

本发明涉及油气集输系统的泡沫排液技术领域，更具体地，涉及一种表征管流状态下泡沫流体流变性能的实验装置及方法。

背景技术:

天然气井、湿气及非常规天然气集输管线中易出现大量积液，造成气井产能下降、管线输送效率降低的情况出现，同时，当天然气中含有酸性组分时，还会加剧管线、阀件的腐蚀，降低其使用寿命，严重时还会引起局部穿孔，造成天然气的局部泄漏和危险事故的发生。因此，积液的清除甚至抑制其产生是保障气井及管线安全生产运行的必要操作。

泡沫排液是一种运行成本低、操作风险小、适用于各类具有特殊阀件及弯头的管线的清除积液技术，该方法目前已在气井中得到了广泛的应用。其原理为：添加表面活性剂，促进泡沫的生成，进而降低了液相的密度、削弱了液相滑脱效应，提高了气体携液的能力，从而实现泡沫排液的目标。对于传统的泡沫性能研究，大多数学者采用的装置类似，且局限在静止泡沫的发泡性和稳定性的研究，这不能与实际管流状态下的泡沫性能直接关联。装置及方法的局限性限制了含泡沫的多相流动领域的发展，泡沫排液技术缺乏相应理论及模型的支持，截止目前，现场仍然局限在采用重复性试验的方法摸索泡沫排液的最佳方式(浓度、比例等参数)，测试时间周期长，且需消耗大量的人力财力。

中国专利201010620889.5公开的泡沫性能测试方法和测试装置，是在一竖直透明试管中进行的水基加工液的抗泡性能和消泡性能进行测试，其测试环境与泡沫管流状态相差较大，因此不适用于管线中泡沫的性能测试；中国专利201510887385.2公开的一种驱油用泡沫性能的在线检测方法，采用岩芯的泡沫驱实验，与其驱油环境相近，能够得到驱油用泡沫的性能，但该方法不适用于管流条件下的泡沫流动性能的测试；中国专利201810871221.4公开的一种高温高压泡沫流变测试系统和实验方法，采用高温高压流变测量单元对泡沫进行流变性测试，得到了不同压力温度条件下的泡沫流变性能，但因缺乏管流的环境条件，无法将其测试结果应用在含泡沫的多相流动中；中国专利201911067678.0公开的一种测试泡沫流体性能和消泡分离效果的实验装置及方法，采用了气液两相流的环路实验装置，但其泡沫性能测试模块的主体为分析罐，在该环境下对泡沫性能的测试并非是在实际的管流过程中进行，因此其测试结果可能与实际流动中的泡沫流体性能存在差异，综上所述，现有的泡沫性能测试装置及方法均不适用于在管流条件下的泡沫性能测试。

发明内容：

本发明为了解决上述问题，提出一种表征管流状态下泡沫流体流变性能的实验装置及方法。

本发明的第一目的是提供一种表征管流状态下泡沫流体流变性能的实验装置，该实验装置能够测量不同泡沫质量的泡沫的电导率特性、流变特性以及发泡能力和稳定性的性能评估。

本发明的第二目的是提供一种表征管流状态下泡沫流体流变性能的实验方法，按照实验方法可以实现对管流状态下泡沫流体流变性能的表征。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：