專利名稱：保溫管道蠟沉積實驗裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種保溫管道蠟沉積實驗裝置，適用于保溫管道蠟沉積規(guī)律的實驗研究。
背景技術：
含蠟原油是一種復雜的混合體系，它主要由蠟、膠質(zhì)、芳香烴、浙青和輕烴組分組成。蠟是石油中的一類化合物。在較高溫度下，原油中的蠟處于溶解狀態(tài)，表現(xiàn)出牛頓流體的特性。隨著溫度下降，原油中的輕質(zhì)烴對蠟的溶解度下降，蠟因過飽和而析出，原油的粘度隨之增大，轉(zhuǎn)變?yōu)榉桥ｎD流體。當蠟晶析出的量達到2%_3%時，便可形成三維網(wǎng)狀結構，阻礙原油流動，導致原油整體失去流動性并凝固。上述蠟沉積過程給管道輸送含蠟原油帶來了一系列問題:蠟沉積在管壁上，使管道流通面積減小，原油流動阻力增大，使管道輸送能力降低，嚴重時甚至造成凝管事故。管道輸送含蠟原油在較低出站溫度和低輸量運行情況下，容易出現(xiàn)流型和流態(tài)的變化，影響管道的壓降，增加管道運行成本。國產(chǎn)原油含蠟量通常較高，所以在建設管道之前要得到先管道的蠟沉積實驗數(shù)據(jù)，以更好的設計、建設和運行管道。目前，關于原油蠟沉積問題，各國學者進行了大量的實驗和理論研究，建立了蠟沉積實驗裝置，對不保溫原油埋地的蠟沉積機理、影響因素進行了探索，并從不同角度提出了若干蠟沉積模型，但還未見預測大型長輸保溫原油管道沿線蠟沉積分布的研究報道。長輸原油管道保溫后，管道整體傳熱系數(shù)和徑向溫度變化梯度都有所減小，蠟沉積速率的各影響因素也會有所改變，而已有的裝置卻不能得出相關保溫管道蠟沉積規(guī)律，如專利號201020623049.X的管道結蠟實驗裝置，該裝置可以準確地測量不保溫管道中結蠟量及蠟沉積速率，卻不能測量得出保溫管道的蠟沉積規(guī)律。
發(fā)明內(nèi)容為了解決已有模型不能測試長距離保溫原油管道的蠟沉積規(guī)律，也為了滿足日益增加的長距離保溫原油管道在建設時，對管道蠟沉積規(guī)律及實驗數(shù)據(jù)的需要，本實用新型對現(xiàn)有試驗裝置做進一步改進，將提供一種新的試驗裝置，通過該實驗裝置得到實驗數(shù)據(jù)，進而通過計算求出不能直接測量的蠟沉積速率和結蠟厚度等參數(shù)，弄清長距離保溫原油管道的蠟沉積規(guī)律，以滿足工程實際的需要。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:兩段實驗管段分別為測試管段和參比管段，參比管段入口與儲油設備通過管線相連，參比管段出口與測試管段入口通過管線連接，測試管段出口與流量計量設備通過管線相連，流量計量設備再與儲油設備通過管線連接，形成閉合環(huán)路；測試管段與參比管段外均覆蓋保溫層；儲油設備，用于容納實驗所需油品；第一水浴控溫系統(tǒng)與儲油設備相連，用于給儲油設備中的水浴控溫，使油品達到給定溫度；動力系統(tǒng)，當油品達到給定溫度時，以給定的流量輸送油品；流量計量設備，用于計量油品流量；測試管段與第二水浴控溫系統(tǒng)相連，使測試管段保溫層外表面恒溫低于析蠟點的溫度；參比管段與第三水浴控溫系統(tǒng)相連，使參比管段保溫層外表面恒溫高于析蠟點的溫度；溫度測量設備，在測試管段和參比管段入口及出口分別連接溫度測量設備以測量溫度；壓力測量設備，在測試管段和參比管段入口及出口分別連接壓力測量設備以測量壓力；管路連接數(shù)據(jù)采集裝置，用于采集和分析溫度測量設備及壓力測量設備傳來的數(shù)據(jù)。本實用新型的有益效果是:可以從實驗測試的結果，研究分析得到保溫管道結蠟量及蠟沉積速率，為建設長距離保溫管道提供實驗數(shù)據(jù)及參考依據(jù)。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。附圖1是本實用新型實驗裝置示意圖。圖中1.儲油設備，2.水罐，3.離心泵，4.溫度測量設備，5.螺桿泵，6.測試管段，7.保溫層，8.水套，9.精密水浴，10.參比管段，11.保溫層，12.水套，13.精密水浴，14.溫度測量設備，15.壓力測量設備，16.流量計，17.溫度測量設備，18.溫度測量設備。
具體實施方式
為了對本實用新型的技術特征、目的和效果有更清楚的理解，現(xiàn)對照
本實用新型的具體實施方式
。如圖所示，本實用新型提出一種保溫管道蠟沉積實驗裝置，該實驗裝置包括:兩段實驗管段，分別為測試管段6和參比管段10 ;所述參比管段10入口與儲油設備I通過管線相連，參比管段10出口與測試管段6入口通過管線連接；所述測試管段6出口與流量計量設備15通過管線相連；所述測試管段6外覆蓋保溫層7 ;所述參比管段10外覆蓋保溫層11 ;所述儲油設備I用于容納實驗所需油品；所述儲油設備I與第一水浴控溫系統(tǒng)相連；所述管路運行動力由螺桿泵5提供；所述測試管段6與第二水浴控溫系統(tǒng)8相連；所述參比管段10與第三水浴控溫系統(tǒng)13相連；所述管路連接多個溫度測量設備14及壓力測量設備15 ;所述管路連接數(shù)據(jù)采集裝置，用于數(shù)據(jù)的采集和分析。在本實施方式中，所述儲油設備I包括油罐，所述油罐內(nèi)部設有加熱裝置(圖中未畫出)及溫度測量設備4，用于控制和測量油品溫度，使油品達到設定溫度；所述油罐外側(cè)設有水套夾層(圖中未畫出);所述第一水浴控溫系統(tǒng)包括:水罐2，離心泵3。所述水罐2內(nèi)有加熱設備(圖中未畫出)，加熱設備可以是加熱器、電加熱帶或溫控器等，其數(shù)量可以是一個或多個，加熱后的水通過所述離心泵3提供動力通過管道連接油罐外側(cè)水套夾層并返回水te 2,使油品保持在設定溫度。在本實施方式中，所述動力系統(tǒng)由螺桿泵5和調(diào)頻電機(圖中未畫出)組成，當所述實驗油品達到設定溫度后通過螺桿泵5提供動力，使油品按給定流量輸送。螺桿泵是一種新型的輸送液體的機械，具有結構簡單、工作安全可靠、使用維修方便、出液連續(xù)均勻、壓力穩(wěn)定等優(yōu)點。螺桿泵利用螺桿的旋轉(zhuǎn)來吸排液體的泵，它最適于吸排黏稠液體。在本實施方式中，所述第二水浴控溫系統(tǒng)包括精密水浴9及套管8，所述套管套于測試管段保溫層7外側(cè)，套管直徑大于覆蓋保溫層后的測試管段，為測試管段保溫層外表面恒溫保持低于析蠟點的溫度，所述套管與管段保溫層外側(cè)之間設有溫度測量設備17。所述第三水浴控溫系統(tǒng)包括精密水浴13及套管12，所述套管套于測試管段保溫層11外側(cè)，套管直徑大于覆蓋保溫層后測試管段，為參比管段保溫層外表面恒溫保持高于析蠟點的溫度，所述套管12與管段10之間設有溫度測量設備18。通過控制測試管段與參比管段的溫度，可以使測試管段形成蠟沉積，而參比管段沒有蠟沉積。舉例可以選擇測試管段直徑為DN25mm，保溫層厚度為5mm，測試管段外的套管直徑為DN50mm，參比管段直徑、保溫層厚度及套管直徑均與測試管段相同，保溫層材料為聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料；精密水浴9與精密水浴13選用測量溫度范圍:10-100°C，溫度波動范圍土()5°C，溫度分辨率0.1°C，工作槽尺寸:360*300*260 (mm)。本領域技術人員可以理解，上述舉例僅用于說明，而非對分發(fā)明實施例的限制，其他規(guī)格參數(shù)的控溫水浴儀也是可以采用的。在本實施方式中，所述溫度測量設備14和壓力測量設備15分別設置于所述測試管段與參比管段的進口端及出口端。其中，溫度測量設備可以選擇溫度計、溫度傳感器等；壓力測量設備可以選擇壓力表，差壓計，壓力傳感器等。在本實施方式中，所述數(shù)據(jù)采集控制設備(圖中未畫出)，與溫度測量設備、壓力測量設備及所述流量計量設備相連，獲取溫度信號，壓力信號及流量信號。信號傳輸?shù)牡綌?shù)據(jù)處理系統(tǒng)，對所得數(shù)據(jù)進行處理、分析。在本實施方式中，所述流量計量設備可以選擇質(zhì)量流量計。在本實施方式中，所述管路管線均為可拆卸設置，方便管路的維修及清理。保溫管道蠟沉積實驗的步驟如下:I)將實驗油品注入儲油設備內(nèi)，油品體積示例性的達到儲罐容積的3/4。第一水浴控溫系統(tǒng)包括水罐，溫度測量設備及離心泵，水罐內(nèi)有溫控設備，控制水罐溫度。將水罐溫度設定為適當溫度，開啟離心泵，使加熱后的水經(jīng)過流入儲罐夾層再流回水罐，為儲罐循環(huán)加熱，將儲罐內(nèi)水浴控溫到給定溫度。2)開啟第二水浴控溫系統(tǒng)，使測試管段保溫層外表面溫度低于油品析蠟點；開啟第三水浴控溫系統(tǒng)，使參比管段保溫層外表面溫度高于油品析蠟點。3)當油品溫度達到給定溫度后，開啟動力設備，即螺桿泵，使油品按預定流量流經(jīng)參比管段，測試管段，流量計量設備后回到儲油設備。4)利用流量計量設備測出油品輸送流量。5)利用壓力測量設備測出測量管道與參比管段的進出口的壓力，根據(jù)測量結果計算出蠟沉積厚度。以上所述僅為本實用新型示意性的具體實施方式
，并非用以限定本實用新型的范圍。任何本領域的技術人員，在不脫離本實用新型的構思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應屬于本實用新型保護的范圍。
權利要求1.一種保溫管道蠟沉積實驗裝置，其特征是，實驗裝置包括:兩段實驗管段，分別為測試管段和參比管段；所述參比管段入口與儲油設備通過管線相連，參比管段出口與所述測試管段入口通過管線連接；所述測試管段出口與流量計量設備通過管線相連；所述流量計量設備通過管線與儲油設備相連；所述測試管段及所述參比管段外均覆蓋保溫層；所述儲油設備與第一水浴控溫系統(tǒng)相連；所述測試管段與第二水浴控溫系統(tǒng)相連；所述參比管段與第三水浴控溫系統(tǒng)相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的保溫管道蠟沉積裝置，其特征是:所述測試管段及所述參比管段保溫層厚度相同；所述保溫層外均套有大于保溫層外徑的套管；所述測試管段保溫層外的套管與第二水浴控溫系統(tǒng)相連，為測試管段保溫層外表面恒溫保持低于析蠟點的溫度；所述參比管段保溫層外的套管與第三水浴控溫系統(tǒng)相連，為測試管段保溫層外表面恒溫保持高于析蠟點的溫度。
專利摘要本實驗新型是一種保溫管道蠟沉積實驗裝置，其特征是，實驗裝置包括兩段實驗管段分別為測試管段和參比管段，參比管段入口與儲油設備通過管線相連，參比管段出口與測試管段入口通過管線連接，測試管段出口與流量計量設備通過管線相連，流量計量設備再與儲油設備通過管線連接，形成閉合環(huán)路；測試管段與參比管段外均覆蓋保溫層；儲油設備容納實驗所需油品；儲油設備與第一水浴控溫系統(tǒng)相連；動力系統(tǒng)提供動力；測試管段與第二水浴控溫系統(tǒng)相連；參比管段與第三水浴控溫系統(tǒng)相連；溫度、壓力測量設備，數(shù)據(jù)采集裝置，分別用于采集和分析數(shù)據(jù)。該裝置可以準確地測量保溫管道的結蠟量和蠟沉積速率。
文檔編號G01N11/00GK203037230SQ20122067115
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月8日 優(yōu)先權日2012年12月8日
發(fā)明者吳明, 胡智勇, 劉嬌陽, 王金巖 申請人:遼寧石油化工大學