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专利名称：环状掺水集输工艺模拟试验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种环状掺水集输工艺模拟试验装置。
背景技术：
作为油田高耗能的地面油气集输环节，其集油部分能耗约占集输系统总能耗的 60% 80%，而其中热能消耗就占90以上，特别当油井开采不断转入高含水期后，绝大部 分热能将被耗于加热混输掺水(或伴热)上，导致中转站加热炉耗气量呈急剧上升趋势，原 油生产成本相应提高，因此，对于集油工艺运行参数的优化及开展常、低温集输技术研究是 油田地面工程领域的研究 重点和热点。近年来，单管环状掺水集油流程因工艺简单、方便管理不断得到推广应用，但在实 际生产中，对于其运行参数的优化调整一直都是以进站回油温度值在原油凝固点附近为参 照，能否进一步挖潜降温输送的潜力却缺乏充分依据。对于集输工艺运行参数的确定与优化，目前普遍采用的研究方法有a)基于优化设计理论建立相应数学模型，编制优化计算软件。该方法理论性虽强， 但在计算时很难将实际流动过程中含水原油相关物性参数的变化加以充分考虑，只能通过 采取拟合的手段确定参数取值，同时，也对土壤温度场分布等许多问题进行了理想化处理。b)直接进行现场试验摸索确定。该方法比较具有指导意义，但风险性太大，所需试 验周期长，且为避免造成生产事故，在实际操作中对运行参数的调整范围往往存在很大的 局限性，制约着对集油工艺低温运行途径的探索。c)借助于室内模拟试验的研究手段。该方法可操作性强，适用范围广，允许事故 工况的发生，可为工程实际提供各种有益依据和参考。但技术资料调研表明目前尚无应 用于研究原油掺水集输技术的成型试验仪器或装置，或是只适用于流型研究的多相流试验 装置(例如，韩洪升等针对原油、气、水管输流动规律研究的需要，建立了气、液2相管流试 验装置)；或是简易的2相流环道试验装置(例如，宫敬等为研究混合流速对反相的影响规 律，将工作介质由白油等低粘油品改选为稠油后，建立了内径为025. 4mm的不锈钢管试验 环道)。上述3种方法均对集油管规格、土壤环境温度、掺水量、掺水温度及介质流速等工 况条件的改变难以(或没有)相结合起来加以考虑，特别在当前油田要求降低20%能耗指 标的严峻形势下，其研究成果对实际集输技术界限的确定和工艺运行参数优化更缺乏有力 指导价值。
发明内容实用新型的目的就是为解决上述问题，综合考虑几何、运动及动力相似条件，研制 了一套环状掺水集输工艺模拟试验装置，它可通过测试不同工况条件时集输管路的温降和 压降变化特征、观察油水流型及相关采样分析等反映集输技术界限，确定极限回油温度、掺 水量、掺水温度等参数。[0010]为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案一种环状掺水集输工艺模拟试验装置，它主要由储罐区、管道区、制冷机组、油水乳化系统、温控系统、动力系统、乳化系统及数据采集与处理系统组成，储罐区包括原油罐 和掺水罐，它们与管道区连接；在储罐区与管道区之间还设有乳化系统、动力系统及数据采 集与处理系统，原油罐、掺水罐和乳化系统与温控系统连接。所述原油罐和掺水罐分别与各自的计重电子秤和调速搅拌装置连接，并通过流量 计与管道区连接，计重电子秤、调速搅拌装置和流量计均与数据采集与处理系统连接。所述动力系统为螺杆泵。所述乳化系统为试验罐，它与管道区连接，同时还通过内循环泵与储罐区连接，在 试验罐上安装温控系统和调速搅拌装置。所述管道区包括并联布置的油田通用DN65、DN50两种规格集油管，两者的其中间 段分别选用等径钢化玻璃管作为测试观察区，钢化玻璃管两端与集油管间以螺纹密封方式 联接，两集油管整体置于温控浴槽中，在两集油管外围设有冷却列管，冷却列管与冷水机连 接，两集油管与内搅拌泵连接；温控浴槽和冷水机与数据采集与处理系统连接。本实用新型中，储罐区包括容积均为50dm3的原油罐和掺水罐，罐内温度在室温 100°C间连续可调，掺水量及输送原油含水率参数均由计重电子秤调节；管道区并联布置总 长分别为IOm左右的油田通用DN65、DN50两种规格集油管，其中间段分别选用3m长的等径 钢化玻璃管作为主要测试、观察区，并使其与不锈钢集油管以螺纹密封方式联接，整体置于 温控浴槽中，通过温控浴槽和制冷机组调节环境温度，模拟实际埋地管道周围土壤环境温 度的季节性变化；油水乳化系统既能改变温度、压力、搅拌速度等油水乳化条件，又使容积 为50dm3的试验罐与管道区相连而构成一套统一的水力系统；螺杆泵作为油、水注入和内循 环的主要动力源，与数据采集与处理系统对试验条件进行分类实时控制和对数据的实时监 测。另外，为满足试验需要，在相关装置上还设有加样口、取样口及清洗排污口等。本实用新型的使用方法为a)通过加样口分别向原油罐、掺水罐中加入已知含水率的井口原油和采出污水， 利用计重电子秤计量加入量，并打开其调速搅拌装置。b)启动数据采集与处理系统，根据试验方案要求，设置相应的温度、泵速等工况参 数，启动温控浴槽的加热系统或制冷机组。c)手动调节DN65或DN50集油管沿程的阀门开度，检查、切换工艺流程。d)待温控浴槽温度达到设定值后，开始想集油管注入，根据计重电子秤的示值调 节、控制系统含水率。e)打开并调节试验罐内的温度、搅拌速度及压力，使流动介质在罐内发生乳化。f)当测试管段入口压力上升到0. 6MPa左右，且系统掺水量达到方案要求时，按照 设置参数启动内循环泵，停止注入。g)通过数据采集与处理系统对温度、流量数据进行实时监测，开始掺水集输模拟 试验，并通过视窗观察钢化玻璃管段内介质的流态。h)参照上述过程，可通过切换不同工艺流程、改变工况条件来模拟不同试验方案。在试验进行中可间断性启动注入泵，以模拟井口出油温度低的采出液掺入后对集 输系统压力、温度场的影响。[0027]本实用新型的有益效果是它能够充分模拟原油物性、土壤环境温度、集油管规格及流速等工况条件变化对环形掺水集输工艺参数影响的试验装置，可综合集输管路的温 降、压降变化，油水流型及管壁沉积物分析结果确定集输技术界限。模拟试验确定的结果与 油田实际运行情况的符合率在90以上，可为原油集输工艺的优化研究提供技术支持。

图1为本实用新型的结构示意图。其中，1.原油罐，2.掺水罐，3.温控系统，4.计重电子秤，5.调速搅拌装置，6.流 量计，7.数据采集与处理系统，8.螺杆泵，9.试验罐，10.内循环泵，11.集油管，12.温控浴 槽，13.冷却列管，14.冷水机，15.内搅拌泵。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明。图1中，它主要由储罐区、管道区、制冷机组、油水乳化系统、温控系统、动力系统、 乳化系统及数据采集与处理系统组成，储罐区包括原油罐1和掺水罐2，它们与管道区连 接；在储罐区与管道区之间还设有乳化系统、动力系统及数据采集与处理系统，原油罐1、 掺水罐2和乳化系统与温控系统3连接。动力系统为螺杆泵8。原油罐1和掺水罐2分别与各自的计重电子秤4和调速搅拌装置5连接，并通过 流量计6与管道区连接，计重电子秤4、调速搅拌装置5和流量计6均与数据采集与处理系 统7连接。乳化系统为试验罐9，它与管道区连接，同时还通过内循环泵10与储罐区连接，在 试验罐9上安装温控系统3和调速搅拌装置5。管道区包括并联布置的油田通用DN65、DN50两种规格集油管11，两者的其中间段 分别选用等径钢化玻璃管作为测试观察区，钢化玻璃管两端与集油管11间以螺纹密封方 式联接，两集油管11整体置于温控浴槽12中，在两集油管11外围设有冷却列管13，冷却列 管13与冷水机14连接，两集油管11与内搅拌泵15连接；温控浴槽12和冷水机14与数据 采集与处理系统7连接。
权利要求一种环状掺水集输工艺模拟试验装置，其特征是，它主要由储罐区、管道区、制冷机组、油水乳化系统、温控系统、动力系统、乳化系统及数据采集与处理系统组成，储罐区包括原油罐和掺水罐，它们与管道区连接；在储罐区与管道区之间还设有乳化系统、动力系统及数据采集与处理系统，原油罐、掺水罐和乳化系统与温控系统连接。
2.如权利要求1所述的环状掺水集输工艺模拟试验装置，其特征是，所述原油罐和掺 水罐分别与各自的计重电子秤和调速搅拌装置连接，并通过流量计与管道区连接，计重电 子秤、调速搅拌装置和流量计均与数据采集与处理系统连接。
3.如权利要求1所述的环状掺水集输工艺模拟试验装置，其特征是，所述动力系统为 螺杆泵。
4.如权利要求1所述的环状掺水集输工艺模拟试验装置，其特征是，所述乳化系统为 试验罐，它与管道区连接，同时还通过内循环泵与储罐区连接，在试验罐上安装温控系统和 调速搅拌装置。
5.如权利要求1所述的环状掺水集输工艺模拟试验装置，其特征是，所述管道区包括 并联布置的油田通用DN65、DN50两种规格集油管，两者的其中间段分别选用等径钢化玻璃 管作为测试观察区，钢化玻璃管两端与集油管间以螺纹密封方式联接，两集油管整体置于 温控浴槽中，在两集油管外围设有冷却列管，冷却列管与冷水机连接，两集油管与内搅拌泵 连接；温控浴槽和冷水机与数据采集与处理系统连接。
专利摘要本实用新型涉及一种环状掺水集输工艺模拟试验装置。它综合考虑几何、运动及动力相似条件，可通过测试不同工况条件时集输管路的温降和压降变化特征、观察油水流型及相关采样分析等反映集输技术界限，确定极限回油温度、掺水量、掺水温度等参数。其结构为它主要由储罐区、管道区、制冷机组、油水乳化系统、温控系统、动力系统、乳化系统及数据采集与处理系统组成，储罐区包括原油罐和掺水罐，它们与管道区连接；在储罐区与管道区之间还设有乳化系统、动力系统及数据采集与处理系统，原油罐、掺水罐和乳化系统与温控系统连接。
文档编号G01M99/00GK201575934SQ20102030041
公开日2010年9月8日 申请日期2010年1月11日 优先权日2010年1月11日
发明者扈秀霞, 杜国栋, 邢华 申请人:邢华