一種油氣水三相流模擬實驗裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種油氣水三相流模擬實驗裝置，包括：油水分離裝置、水介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)、第一計量系統(tǒng)、油介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)、第二計量系統(tǒng)、空氣介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)、第三計量系統(tǒng)、混合器與模擬井筒系統(tǒng)。本實用新型通過油水分離裝置、水介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)、第一計量系統(tǒng)、油介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)、第二計量系統(tǒng)、空氣介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)、第三計量系統(tǒng)、混合器與模擬井筒系統(tǒng)構(gòu)成油氣水三相流模擬實驗裝置，結(jié)構(gòu)較為簡單，成本較低，操作方便，運行維護費用較低。
【專利說明】
一種油氣水三相流模擬實驗裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及石油開采領(lǐng)域，特別涉及一種油氣水三相流模擬實驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]多相流檢測技術(shù)是近年來興起的研究領(lǐng)域，應(yīng)用廣泛，研究多相流動特性及多相流參數(shù)檢測對工業(yè)節(jié)能領(lǐng)域具有重要意義。尤其在多相流動理論還不完善的今天，很多問題還不能從理論上獲得圓滿解釋，針對工業(yè)生產(chǎn)中日益關(guān)注的多相流動問題與現(xiàn)象，只有通過各種實驗與檢測手段去探索，提煉出科學(xué)問題，展開研究。
[0003]為了研究多相流問題，世界上已經(jīng)建立了一系列多相流實驗裝置，這些大大小小的實驗裝置為多相流的研究作出了巨大的貢獻。但是，現(xiàn)有的實驗裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，耗資巨大，運行費用較高。
[0004]在實現(xiàn)本實用新型的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題:
[0005]現(xiàn)有的實驗裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，耗資巨大，運行費用較高。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]為了解決現(xiàn)有的實驗裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，耗資巨大，運行費用較高的問題，本實用新型實施例提供了一種油氣水三相流模擬實驗裝置。所述技術(shù)方案如下:
[0007]一種油氣水三相流模擬實驗裝置，所述油氣水三相流模擬實驗裝置包括:油水分離裝置、水介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)、第一計量系統(tǒng)、油介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)、第二計量系統(tǒng)、空氣介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)、第三計量系統(tǒng)、混合器與模擬井筒系統(tǒng)；
[0008]所述油水分離裝置的兩個出口分別與所述水介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)、所述油介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)連接，所述水介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)、所述第一計量系統(tǒng)、所述混合器、所述模擬井筒系統(tǒng)順次連接，所述油介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)、所述第二計量系統(tǒng)、所述混合器、所述模擬井筒系統(tǒng)順次連接，所述混合器還與所述油水分離裝置的入口連接，所述空氣介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)、所述第三計量系統(tǒng)、所述模擬井筒系統(tǒng)順次連接。
[0009]具體地，作為優(yōu)選，所述水介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)包括順次連接的儲水罐、離心機構(gòu)、水穩(wěn)壓罐與過濾器。
[0010]具體地，作為優(yōu)選，所述油介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)包括順次連接的儲油罐、離心機構(gòu)、油穩(wěn)壓罐與過濾器。
[0011]具體地，作為優(yōu)選，所述離心機構(gòu)包括立式離心栗，且所述立式離心栗兩端均設(shè)置有截止閥。
[0012]具體地，作為優(yōu)選，所述第一計量系統(tǒng)、所述第二計量系統(tǒng)與所述第三計量系統(tǒng)均包括順次連接的電動截止閥、流量計、電動調(diào)節(jié)閥。
[0013]具體地，作為優(yōu)選，所述流量計上設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)表。
[0014]具體地，作為優(yōu)選，所述空氣介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)包括順次連接的空氣壓縮機、儲氣罐、氣體調(diào)壓閥、減壓罐、氣穩(wěn)壓罐、過濾器。
[0015]具體地，作為優(yōu)選，所述模擬井筒系統(tǒng)包括第一模擬井筒、第二模擬井筒與支撐裝置，所述第一模擬井筒、所述第二模擬井筒均設(shè)置在所述支撐裝置上，且所述第一模擬井筒頂部與所述第二模擬井筒頂部連通。
[0016]具體地，作為優(yōu)選，所述第一模擬井筒、所述第二模擬井筒均為透明有機玻璃井筒。
[0017]本實用新型實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:
[0018]本實用新型通過油水分離裝置、水介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)、第一計量系統(tǒng)、油介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)、第二計量系統(tǒng)、空氣介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)、第三計量系統(tǒng)、混合器與模擬井筒系統(tǒng)構(gòu)成油氣水三相流模擬實驗裝置，結(jié)構(gòu)較為簡單，成本較低，操作方便，運行維護費用較低。
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1是本實用新型實施例提供的油氣水三相流模擬實驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]其中:I水介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)，
[0022]11儲水罐，12離心機構(gòu)，13水穩(wěn)壓罐，14過濾器，
[0023]2第一計量系統(tǒng)，21電動截止閥，22流量計，23電動調(diào)節(jié)閥，
[0024]3油介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)，31儲油罐，32油穩(wěn)壓罐，
[0025]4第二計量系統(tǒng)，
[0026]5混合器，
[0027]6空氣介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)，
[0028]61空氣壓縮機，62儲氣罐，63氣體調(diào)壓閥，64減壓罐，65氣穩(wěn)壓罐，
[0029]7第三計量系統(tǒng)，
[0030]8模擬井筒系統(tǒng)，81第一模擬井筒，82第二模擬井筒，
[0031]9油水分離裝置。
【具體實施方式】
[0032]為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用新型實施方式作進一步地詳細描述。
[0033]如圖1所示，本實用新型實施例提供一種油氣水三相流模擬實驗裝置，所述油氣水三相流模擬實驗裝置包括:油水分離裝置9、水介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)1、第一計量系統(tǒng)2、油介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)3、第二計量系統(tǒng)4、空氣介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)6、第三計量系統(tǒng)7、混合器5與井筒模擬系統(tǒng)8;
[0034]所述油水分離裝置9的兩個出口分別與所述水介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)1、所述油介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)3連接，所述水介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)1、所述第一計量系統(tǒng)2、所述混合器5、所述井筒模擬系統(tǒng)8順次連接，所述油介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)3、所述第二計量系統(tǒng)4、所述混合器5、所述井筒模擬系統(tǒng)8順次連接，所述混合器5還與所述油水分離裝置9的入口連接，所述空氣介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)6、所述第三計量系統(tǒng)7、所述井筒模擬系統(tǒng)8順次連接。
[0035]其中，第一計量系統(tǒng)2、第二計量系統(tǒng)4和第三計量系統(tǒng)7可分別對水、油、空氣三種介質(zhì)進行計量并校準(zhǔn)，使得模擬結(jié)果精準(zhǔn)；而油水經(jīng)混合器5混合后，與空氣一同進入井筒模擬系統(tǒng)8中進行實驗，多余的油和水則又回流至油水分離裝置9進行分離處理，隨后進行下一輪重復(fù)利用，節(jié)省能源和成本;油水分離裝置9可采用油水分離器等結(jié)構(gòu)。
[0036]本實用新型通過油水分離裝置9、水介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)1、第一計量系統(tǒng)2、油介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)3、第二計量系統(tǒng)4、空氣介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)6、第三計量系統(tǒng)7、混合器5與井筒模擬系統(tǒng)8構(gòu)成油氣水三相流模擬實驗裝置，結(jié)構(gòu)較為簡單，成本較低，操作方便，運行維護費用較低。
[0037]如圖1所示，具體地，作為優(yōu)選，所述水介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)I包括順次連接的儲水罐11、離心機構(gòu)12、水穩(wěn)壓罐13與過濾器14。
[0038]如圖1所示，具體地，作為優(yōu)選，所述油介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)3包括順次連接的儲油罐31、離心機構(gòu)12、油穩(wěn)壓罐32與過濾器14。
[0039]如圖1所示，具體地，作為優(yōu)選，所述離心機構(gòu)12包括立式離心栗，且所述立式離心栗兩端均設(shè)置有截止閥。
[0040]其中，離心機構(gòu)12中立式離心栗的數(shù)量及連接方式，可據(jù)實際情況靈活變動，本實用新型實施例中，可在同一離心機構(gòu)12中設(shè)置并聯(lián)的三個功率不同的立式離心栗，以適用不同狀況的實驗。
[0041]如圖1所示，具體地，作為優(yōu)選，所述第一計量系統(tǒng)2、所述第二計量系統(tǒng)4與所述第三計量系統(tǒng)7均包括順次連接的電動截止閥21、流量計22、電動調(diào)節(jié)閥23。其中，同樣道理，可在同一計量系統(tǒng)中設(shè)置并聯(lián)的多個量程和精度均不同的流量計22，以適用不同狀況的實驗。
[0042]如圖1所示，具體地，作為優(yōu)選，所述流量計22上設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)表。
[0043]如圖1所示，具體地，作為優(yōu)選，所述空氣介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)6包括順次連接的空氣壓縮機61、儲氣耀62、氣體調(diào)壓閥63、減壓耀64、氣穩(wěn)壓耀65、過濾器14。
[0044]如圖1所示，具體地，作為優(yōu)選，所述井筒模擬系統(tǒng)8包括第一模擬井筒81、第二模擬井筒82與支撐裝置，所述第一模擬井筒81、所述第二模擬井筒82均設(shè)置在所述支撐裝置上，且所述第一模擬井筒81頂部與所述第二模擬井筒82頂部連通。
[0045]如圖1所示，具體地，作為優(yōu)選，所述第一模擬井筒81、所述第二模擬井筒82均為透明有機玻璃井筒。
[0046]本實用新型實施例中，油和水經(jīng)混合器5后形成的混合物、以及空氣分別連接進入第一模擬井筒81和第二模擬井筒82，進行模擬實驗。一般在儲氣罐62上還設(shè)置安全閥，在模擬井筒上設(shè)置放氣閥；還可在不同位置靈活設(shè)置截止閥，如過濾器14的兩端、氣穩(wěn)壓罐65兩端混合器5與兩個模擬井筒之間等位置。
[0047]另外，在本實用新型另一實施例中，本實用新型裝置的儲水罐，要求不做實驗時系統(tǒng)內(nèi)所有的液體實驗介質(zhì)均應(yīng)放入儲水罐內(nèi)；其內(nèi)液位變化Ah < 200mm，內(nèi)部應(yīng)留有余量，上余量和下余量約為200mm。立式離心栗的吸水口離儲水罐壁應(yīng)大于300mm，距液面應(yīng)? 7D(D為栗吸管內(nèi)徑)。立式離心栗與吸水口間應(yīng)留有足夠的距離或用隔墻隔開。儲水罐應(yīng)設(shè)有保證流速為V <0.015m/s的過流堰。
[0048]本實用新型的工作介質(zhì)選用了柴油、水、空氣，由于油水井測試的井段一般不長，測量井段內(nèi)的溫度變化對流體的物性參數(shù)影響不大，可視為等溫流動，因此常溫下的實驗介質(zhì)物性可以和井底溫度下的流動介質(zhì)物性相同或成比例，這樣就保證了模型與原型的流動介質(zhì)及物性參數(shù)相似。本實用新型中利用充氣式穩(wěn)壓容器即利用氣體的可壓縮性消除由栗帶來的高頻脈動，利用變頻栗消除低頻脈動的影響。穩(wěn)壓罐下部應(yīng)有排污口，上部有壓力表及過壓保護閥。技術(shù)指標(biāo)為:液體中含氣量:< 0.02 % ;出口柴油含水:< 0.03 % ;出口污水含油:<0.01%;出口氣含液量:<0.058/_3;氣泡脫除率:2 95%;水池含油:<0.05%；油池含水:^ 0.05 % ;分離罐材質(zhì):0Crl8Ni9 ；模擬井筒系統(tǒng)是由2V2in J1AdnWin三根透明有機玻璃井筒和支撐裝置組成，由8米長的S1Ain與7in有機透明玻璃井筒分別由支架固定在支撐裝置兩側(cè)，并有Φ 30鋼管頂部進行連通，其中2米長的2V2in放置于7in透明有機玻璃井筒中，支撐裝置高度為8m;本實用新型管路中最大壓力損失為40?60m水柱?？紤]調(diào)節(jié)余量及覆蓋流量范圍的要求確定三臺水栗;選用開式換向器，最大流通能力:Qv = 50m3/h ；管道的公稱直徑:DN50mm;最大行程時間:< 0.20s;最大行程差:< 0.02s;氣動執(zhí)行方式。
[0049]其中，動力分別通過油栗和水栗將-10#柴油和自來水由儲油罐和儲水罐中抽出并送至油穩(wěn)壓罐和水穩(wěn)壓罐中。氣體則是由空氣壓縮機將空氣加壓后送至儲氣罐。穩(wěn)壓:由于高架橋穩(wěn)壓法提供的壓力有限，且造價很高，不能滿足實驗流量的要求，因此對油、水介質(zhì)采用容器穩(wěn)壓法。由變頻調(diào)速裝置調(diào)節(jié)栗的轉(zhuǎn)速，使栗的輸出保持一定的壓力，再通過穩(wěn)壓罐使輸出的流體進一步保持壓力穩(wěn)定?？諝饨?jīng)空氣壓縮機在儲氣罐中進行初級緩沖，以消除空氣壓縮機帶來的脈動流，至此形成第一級的穩(wěn)壓氣源。之后氣體通過自力式調(diào)節(jié)閥進入壓力調(diào)節(jié)容器，由此產(chǎn)生第二級穩(wěn)壓氣源。最后氣體進入氣穩(wěn)壓罐，在標(biāo)準(zhǔn)表前形成穩(wěn)定的穩(wěn)壓氣源，以保證流量的穩(wěn)定和流量計的準(zhǔn)確測量。
[0050]過濾器和閥門:為保證實驗介質(zhì)清潔，三相介質(zhì)在送入實驗管路之前分別過濾。為實現(xiàn)調(diào)節(jié)流量、安全性和實驗過程中的可選性，安裝多個電動和手動閥門；氣體經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)流量計、流量調(diào)節(jié)閥門后進入氣體流量實驗管路或混相實驗管路。
[0051]分離:實驗介質(zhì)中油要重復(fù)使用，因此油、氣、水混合液從模擬井筒流出后，必須進行有效的分離。再把油導(dǎo)入儲罐，循環(huán)使用。空氣則通過容器頂部的排氣裝置排掉。
[0052]模擬井筒系統(tǒng):在混合器中進行油水混合，然后混合液體和氣體分別進入管路。根據(jù)實驗要求，實驗儀器在模擬井筒中進行循環(huán)實驗。
[0053]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種油氣水三相流模擬實驗裝置，其特征在于，所述油氣水三相流模擬實驗裝置包括:油水分離裝置、水介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)、第一計量系統(tǒng)、油介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)、第二計量系統(tǒng)、空氣介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)、第三計量系統(tǒng)、混合器與模擬井筒系統(tǒng)； 所述油水分離裝置的兩個出口分別與所述水介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)、所述油介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)連接，所述水介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)、所述第一計量系統(tǒng)、所述混合器、所述模擬井筒系統(tǒng)順次連接，所述油介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)、所述第二計量系統(tǒng)、所述混合器、所述模擬井筒系統(tǒng)順次連接，所述混合器還與所述油水分離裝置的入口連接，所述空氣介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)、所述第三計量系統(tǒng)、所述模擬井筒系統(tǒng)順次連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣水三相流模擬實驗裝置，其特征在于，所述水介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)包括順次連接的儲水罐、離心機構(gòu)、水穩(wěn)壓罐與過濾器。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的油氣水三相流模擬實驗裝置，其特征在于，所述油介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)包括順次連接的儲油罐、離心機構(gòu)、油穩(wěn)壓罐與過濾器。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的油氣水三相流模擬實驗裝置，其特征在于，所述離心機構(gòu)包括立式離心栗，且所述立式離心栗兩端均設(shè)置有截止閥。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的油氣水三相流模擬實驗裝置，其特征在于，所述第一計量系統(tǒng)、所述第二計量系統(tǒng)與所述第三計量系統(tǒng)均包括順次連接的電動截止閥、流量計、電動調(diào)節(jié)閥。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的油氣水三相流模擬實驗裝置，其特征在于，所述流量計上設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)表。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的油氣水三相流模擬實驗裝置，其特征在于，所述空氣介質(zhì)發(fā)生系統(tǒng)包括順次連接的空氣壓縮機、儲氣罐、氣體調(diào)壓閥、減壓罐、氣穩(wěn)壓罐、過濾器。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的油氣水三相流模擬實驗裝置，其特征在于，所述模擬井筒系統(tǒng)包括第一模擬井筒、第二模擬井筒與支撐裝置，所述第一模擬井筒、所述第二模擬井筒均設(shè)置在所述支撐裝置上，且所述第一模擬井筒頂部與所述第二模擬井筒頂部連通。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的油氣水三相流模擬實驗裝置，其特征在于，所述第一模擬井筒、所述第二模擬井筒均為透明有機玻璃井筒。
【文檔編號】E21B47/00GK205532573SQ201620306126
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月13日
【發(fā)明人】鄭慶龍, 方立德, 王靜, 陳亞, 胡建林, 馬文衡, 張瑋, 顧慶東, 錢建生, 孫玉英, 孫迪非
【申請人】中國石油天然氣股份有限公司