專利名稱：環(huán)狀摻水集輸工藝模擬試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種環(huán)狀摻水集輸工藝模擬試驗裝置。
背景技術(shù)：
作為油田高耗能的地面油氣集輸環(huán)節(jié)，其集油部分能耗約占集輸系統(tǒng)總能耗的 60% 80%，而其中熱能消耗就占90以上，特別當(dāng)油井開采不斷轉(zhuǎn)入高含水期后，絕大部 分熱能將被耗于加熱混輸摻水(或伴熱)上，導(dǎo)致中轉(zhuǎn)站加熱爐耗氣量呈急劇上升趨勢，原 油生產(chǎn)成本相應(yīng)提高，因此，對于集油工藝運行參數(shù)的優(yōu)化及開展常、低溫集輸技術(shù)研究是 油田地面工程領(lǐng)域的研究 重點和熱點。近年來，單管環(huán)狀摻水集油流程因工藝簡單、方便管理不斷得到推廣應(yīng)用，但在實 際生產(chǎn)中，對于其運行參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整一直都是以進(jìn)站回油溫度值在原油凝固點附近為參 照，能否進(jìn)一步挖潛降溫輸送的潛力卻缺乏充分依據(jù)。對于集輸工藝運行參數(shù)的確定與優(yōu)化，目前普遍采用的研究方法有a)基于優(yōu)化設(shè)計理論建立相應(yīng)數(shù)學(xué)模型，編制優(yōu)化計算軟件。該方法理論性雖強(qiáng)， 但在計算時很難將實際流動過程中含水原油相關(guān)物性參數(shù)的變化加以充分考慮，只能通過 采取擬合的手段確定參數(shù)取值，同時，也對土壤溫度場分布等許多問題進(jìn)行了理想化處理。b)直接進(jìn)行現(xiàn)場試驗摸索確定。該方法比較具有指導(dǎo)意義，但風(fēng)險性太大，所需試 驗周期長，且為避免造成生產(chǎn)事故，在實際操作中對運行參數(shù)的調(diào)整范圍往往存在很大的 局限性，制約著對集油工藝低溫運行途徑的探索。c)借助于室內(nèi)模擬試驗的研究手段。該方法可操作性強(qiáng)，適用范圍廣，允許事故 工況的發(fā)生，可為工程實際提供各種有益依據(jù)和參考。但技術(shù)資料調(diào)研表明目前尚無應(yīng) 用于研究原油摻水集輸技術(shù)的成型試驗儀器或裝置，或是只適用于流型研究的多相流試驗 裝置(例如，韓洪升等針對原油、氣、水管輸流動規(guī)律研究的需要，建立了氣、液2相管流試 驗裝置)；或是簡易的2相流環(huán)道試驗裝置(例如，宮敬等為研究混合流速對反相的影響規(guī) 律，將工作介質(zhì)由白油等低粘油品改選為稠油后，建立了內(nèi)徑為025. 4mm的不銹鋼管試驗 環(huán)道)。上述3種方法均對集油管規(guī)格、土壤環(huán)境溫度、摻水量、摻水溫度及介質(zhì)流速等工 況條件的改變難以(或沒有)相結(jié)合起來加以考慮，特別在當(dāng)前油田要求降低20%能耗指 標(biāo)的嚴(yán)峻形勢下，其研究成果對實際集輸技術(shù)界限的確定和工藝運行參數(shù)優(yōu)化更缺乏有力 指導(dǎo)價值。
發(fā)明內(nèi)容實用新型的目的就是為解決上述問題，綜合考慮幾何、運動及動力相似條件，研制 了一套環(huán)狀摻水集輸工藝模擬試驗裝置，它可通過測試不同工況條件時集輸管路的溫降和 壓降變化特征、觀察油水流型及相關(guān)采樣分析等反映集輸技術(shù)界限，確定極限回油溫度、摻 水量、摻水溫度等參數(shù)。[0010]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案一種環(huán)狀摻水集輸工藝模擬試驗裝置，它主要由儲罐區(qū)、管道區(qū)、制冷機(jī)組、油水乳化系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、乳化系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)組成，儲罐區(qū)包括原油罐 和摻水罐，它們與管道區(qū)連接；在儲罐區(qū)與管道區(qū)之間還設(shè)有乳化系統(tǒng)、動力系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采 集與處理系統(tǒng)，原油罐、摻水罐和乳化系統(tǒng)與溫控系統(tǒng)連接。所述原油罐和摻水罐分別與各自的計重電子秤和調(diào)速攪拌裝置連接，并通過流量 計與管道區(qū)連接，計重電子秤、調(diào)速攪拌裝置和流量計均與數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)連接。所述動力系統(tǒng)為螺桿泵。所述乳化系統(tǒng)為試驗罐，它與管道區(qū)連接，同時還通過內(nèi)循環(huán)泵與儲罐區(qū)連接，在 試驗罐上安裝溫控系統(tǒng)和調(diào)速攪拌裝置。所述管道區(qū)包括并聯(lián)布置的油田通用DN65、DN50兩種規(guī)格集油管，兩者的其中間 段分別選用等徑鋼化玻璃管作為測試觀察區(qū)，鋼化玻璃管兩端與集油管間以螺紋密封方式 聯(lián)接，兩集油管整體置于溫控浴槽中，在兩集油管外圍設(shè)有冷卻列管，冷卻列管與冷水機(jī)連 接，兩集油管與內(nèi)攪拌泵連接；溫控浴槽和冷水機(jī)與數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)連接。本實用新型中，儲罐區(qū)包括容積均為50dm3的原油罐和摻水罐，罐內(nèi)溫度在室溫 100°C間連續(xù)可調(diào)，摻水量及輸送原油含水率參數(shù)均由計重電子秤調(diào)節(jié)；管道區(qū)并聯(lián)布置總 長分別為IOm左右的油田通用DN65、DN50兩種規(guī)格集油管，其中間段分別選用3m長的等徑 鋼化玻璃管作為主要測試、觀察區(qū)，并使其與不銹鋼集油管以螺紋密封方式聯(lián)接，整體置于 溫控浴槽中，通過溫控浴槽和制冷機(jī)組調(diào)節(jié)環(huán)境溫度，模擬實際埋地管道周圍土壤環(huán)境溫 度的季節(jié)性變化；油水乳化系統(tǒng)既能改變溫度、壓力、攪拌速度等油水乳化條件，又使容積 為50dm3的試驗罐與管道區(qū)相連而構(gòu)成一套統(tǒng)一的水力系統(tǒng)；螺桿泵作為油、水注入和內(nèi)循 環(huán)的主要動力源，與數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)對試驗條件進(jìn)行分類實時控制和對數(shù)據(jù)的實時監(jiān) 測。另外，為滿足試驗需要，在相關(guān)裝置上還設(shè)有加樣口、取樣口及清洗排污口等。本實用新型的使用方法為a)通過加樣口分別向原油罐、摻水罐中加入已知含水率的井口原油和采出污水， 利用計重電子秤計量加入量，并打開其調(diào)速攪拌裝置。b)啟動數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，根據(jù)試驗方案要求，設(shè)置相應(yīng)的溫度、泵速等工況參 數(shù)，啟動溫控浴槽的加熱系統(tǒng)或制冷機(jī)組。c)手動調(diào)節(jié)DN65或DN50集油管沿程的閥門開度，檢查、切換工藝流程。d)待溫控浴槽溫度達(dá)到設(shè)定值后，開始想集油管注入，根據(jù)計重電子秤的示值調(diào) 節(jié)、控制系統(tǒng)含水率。e)打開并調(diào)節(jié)試驗罐內(nèi)的溫度、攪拌速度及壓力，使流動介質(zhì)在罐內(nèi)發(fā)生乳化。f)當(dāng)測試管段入口壓力上升到0. 6MPa左右，且系統(tǒng)摻水量達(dá)到方案要求時，按照 設(shè)置參數(shù)啟動內(nèi)循環(huán)泵，停止注入。g)通過數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)對溫度、流量數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)測，開始摻水集輸模擬 試驗，并通過視窗觀察鋼化玻璃管段內(nèi)介質(zhì)的流態(tài)。h)參照上述過程，可通過切換不同工藝流程、改變工況條件來模擬不同試驗方案。在試驗進(jìn)行中可間斷性啟動注入泵，以模擬井口出油溫度低的采出液摻入后對集 輸系統(tǒng)壓力、溫度場的影響。[0027]本實用新型的有益效果是它能夠充分模擬原油物性、土壤環(huán)境溫度、集油管規(guī)格及流速等工況條件變化對環(huán)形摻水集輸工藝參數(shù)影響的試驗裝置，可綜合集輸管路的溫 降、壓降變化，油水流型及管壁沉積物分析結(jié)果確定集輸技術(shù)界限。模擬試驗確定的結(jié)果與 油田實際運行情況的符合率在90以上，可為原油集輸工藝的優(yōu)化研究提供技術(shù)支持。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1.原油罐，2.摻水罐，3.溫控系統(tǒng)，4.計重電子秤，5.調(diào)速攪拌裝置，6.流 量計，7.數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，8.螺桿泵，9.試驗罐，10.內(nèi)循環(huán)泵，11.集油管，12.溫控浴 槽，13.冷卻列管，14.冷水機(jī)，15.內(nèi)攪拌泵。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖與實施例對本實用新型做進(jìn)一步說明。圖1中，它主要由儲罐區(qū)、管道區(qū)、制冷機(jī)組、油水乳化系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、 乳化系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)組成，儲罐區(qū)包括原油罐1和摻水罐2，它們與管道區(qū)連 接；在儲罐區(qū)與管道區(qū)之間還設(shè)有乳化系統(tǒng)、動力系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，原油罐1、 摻水罐2和乳化系統(tǒng)與溫控系統(tǒng)3連接。動力系統(tǒng)為螺桿泵8。原油罐1和摻水罐2分別與各自的計重電子秤4和調(diào)速攪拌裝置5連接，并通過 流量計6與管道區(qū)連接，計重電子秤4、調(diào)速攪拌裝置5和流量計6均與數(shù)據(jù)采集與處理系 統(tǒng)7連接。乳化系統(tǒng)為試驗罐9，它與管道區(qū)連接，同時還通過內(nèi)循環(huán)泵10與儲罐區(qū)連接，在 試驗罐9上安裝溫控系統(tǒng)3和調(diào)速攪拌裝置5。管道區(qū)包括并聯(lián)布置的油田通用DN65、DN50兩種規(guī)格集油管11，兩者的其中間段 分別選用等徑鋼化玻璃管作為測試觀察區(qū)，鋼化玻璃管兩端與集油管11間以螺紋密封方 式聯(lián)接，兩集油管11整體置于溫控浴槽12中，在兩集油管11外圍設(shè)有冷卻列管13，冷卻列 管13與冷水機(jī)14連接，兩集油管11與內(nèi)攪拌泵15連接；溫控浴槽12和冷水機(jī)14與數(shù)據(jù) 采集與處理系統(tǒng)7連接。
權(quán)利要求一種環(huán)狀摻水集輸工藝模擬試驗裝置，其特征是，它主要由儲罐區(qū)、管道區(qū)、制冷機(jī)組、油水乳化系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、乳化系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)組成，儲罐區(qū)包括原油罐和摻水罐，它們與管道區(qū)連接；在儲罐區(qū)與管道區(qū)之間還設(shè)有乳化系統(tǒng)、動力系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，原油罐、摻水罐和乳化系統(tǒng)與溫控系統(tǒng)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的環(huán)狀摻水集輸工藝模擬試驗裝置，其特征是，所述原油罐和摻 水罐分別與各自的計重電子秤和調(diào)速攪拌裝置連接，并通過流量計與管道區(qū)連接，計重電 子秤、調(diào)速攪拌裝置和流量計均與數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)連接。
3.如權(quán)利要求1所述的環(huán)狀摻水集輸工藝模擬試驗裝置，其特征是，所述動力系統(tǒng)為 螺桿泵。
4.如權(quán)利要求1所述的環(huán)狀摻水集輸工藝模擬試驗裝置，其特征是，所述乳化系統(tǒng)為 試驗罐，它與管道區(qū)連接，同時還通過內(nèi)循環(huán)泵與儲罐區(qū)連接，在試驗罐上安裝溫控系統(tǒng)和 調(diào)速攪拌裝置。
5.如權(quán)利要求1所述的環(huán)狀摻水集輸工藝模擬試驗裝置，其特征是，所述管道區(qū)包括 并聯(lián)布置的油田通用DN65、DN50兩種規(guī)格集油管，兩者的其中間段分別選用等徑鋼化玻璃 管作為測試觀察區(qū)，鋼化玻璃管兩端與集油管間以螺紋密封方式聯(lián)接，兩集油管整體置于 溫控浴槽中，在兩集油管外圍設(shè)有冷卻列管，冷卻列管與冷水機(jī)連接，兩集油管與內(nèi)攪拌泵 連接；溫控浴槽和冷水機(jī)與數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)連接。
專利摘要本實用新型涉及一種環(huán)狀摻水集輸工藝模擬試驗裝置。它綜合考慮幾何、運動及動力相似條件，可通過測試不同工況條件時集輸管路的溫降和壓降變化特征、觀察油水流型及相關(guān)采樣分析等反映集輸技術(shù)界限，確定極限回油溫度、摻水量、摻水溫度等參數(shù)。其結(jié)構(gòu)為它主要由儲罐區(qū)、管道區(qū)、制冷機(jī)組、油水乳化系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、乳化系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)組成，儲罐區(qū)包括原油罐和摻水罐，它們與管道區(qū)連接；在儲罐區(qū)與管道區(qū)之間還設(shè)有乳化系統(tǒng)、動力系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，原油罐、摻水罐和乳化系統(tǒng)與溫控系統(tǒng)連接。
文檔編號G01M99/00GK201575934SQ20102030041
公開日2010年9月8日 申請日期2010年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月11日
發(fā)明者扈秀霞, 杜國棟, 邢華 申請人:邢華