埋地油水管道泄漏擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)裝置及其工作方法
【專利摘要】一種埋地油水管道泄漏擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)裝置及其工作方法，包括實(shí)驗(yàn)循環(huán)管路、泄漏管路及數(shù)據(jù)采集與記錄系統(tǒng)，所述實(shí)驗(yàn)循環(huán)管路包括儲(chǔ)水箱、加熱管、攪拌器、循環(huán)水泵、水流量傳感器、第一閥門、儲(chǔ)油箱、循環(huán)油泵、油流量傳感器、第二閥門、油水混合器、含水率分析儀、第三閥門、油水均勻混合段、第一壓力表、泄漏管路、泄漏點(diǎn)、溫度傳感器、濕度傳感器、實(shí)驗(yàn)箱體、第二壓力表、第四閥門、油水重力分離器、第五閥門、第六閥門；儲(chǔ)水箱內(nèi)有加熱管和攪拌器，可以對不同溫度混合，不同油水混合比例，不同壓力下的埋地油水管道泄漏情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對于檢測和控制埋地油水管道運(yùn)輸中的泄漏隱患有很大的幫助。
【專利說明】埋地油水管道泄漏擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)裝置及其工作方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及埋地管道實(shí)驗(yàn)裝置及工作方法，具體涉及埋地油水管道泄漏擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)裝置及其工作方法。
[0002]【背景技術(shù)】:
隨著我國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展，對能源的需求亦在不斷的加大。石油作為主要的能源之一，其開采、運(yùn)輸和儲(chǔ)存早已成為能源利用中的重中之重。其中管道運(yùn)輸作為運(yùn)輸手段中長期、穩(wěn)定、高效的運(yùn)輸方式，被越來越多的采用。大量建設(shè)輸油管道除了增加經(jīng)濟(jì)效益夕卜，也帶來了相應(yīng)的危害。近年來管道腐蝕、破裂的現(xiàn)象不斷發(fā)生，輸油管道的泄漏為安全輸油帶來了安全隱患，影響了正常輸送，造成了大量經(jīng)濟(jì)損失，與此同時(shí)，由于石油污染物存在三致(致癌、致畸和致基因突變)，其泄漏對當(dāng)?shù)氐耐寥馈⑸鷳B(tài)環(huán)境和地下水源易造成災(zāi)難性的破壞。實(shí)際在輸油管道中輸送的介質(zhì)多為油水混合物，因此，針對油水兩相埋地管道泄漏狀況的研究，以及泄漏油水混合物在多孔介質(zhì)中遷移情況的研究十分必要。
[0003]現(xiàn)有的管道泄漏擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)裝置，如專利號(hào)為CN201310100442.9，沒有考慮實(shí)際輸油過程中多為油水兩相混合，且無法對不同溫度條件下的泄漏混合物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。再如專利號(hào)為CN201020580743.8，無法測量泄漏至多孔介質(zhì)中的油水兩相混合物在遷移過程中多孔介質(zhì)濕度的變化，且對于對于進(jìn)入泄漏管路之前的多相流體沒有充分均勻的混合，該裝置僅能測量油水泄漏于多孔介質(zhì)表面的溫度場，為了解決上述技術(shù)問題，特提出一種新的技術(shù)方案。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，而提供一種埋地油水管道泄漏擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)裝置及其工作方法，它使用方便、操作簡單、易于大規(guī)模推廣應(yīng)用。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種埋地油水管道泄漏擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)裝置及其工作方法，包括實(shí)驗(yàn)循環(huán)管路、泄漏管路及數(shù)據(jù)采集與記錄系統(tǒng)，所述實(shí)驗(yàn)循環(huán)管路包括儲(chǔ)水箱、加熱管、攪拌器、循環(huán)水泵、水流量傳感器、第一閥門、儲(chǔ)油箱、循環(huán)油泵、油流量傳感器、第二閥門、油水混合器、含水率分析儀、第三閥門、油水均勻混合段、第一壓力表、泄漏管路、泄漏點(diǎn)、溫度傳感器、濕度傳感器、實(shí)驗(yàn)箱體、第二壓力表、第四閥門、油水重力分離器、第五閥門、第六閥門；儲(chǔ)水箱內(nèi)有加熱管和攪拌器，儲(chǔ)水箱的第一端與循環(huán)水泵的第一端連接，循環(huán)水泵的第二端與水流量傳感器的第一端連接，水流量傳感器的第二端與第一閥門的第一端連接，第一閥門的第二端接入油水混合器的第一端；所述的儲(chǔ)油箱的第一端與循環(huán)油泵的第一端連接，循環(huán)油泵的第二端與油流量傳感器的第一端連接，油流量傳感器的第二端與第二閥門的第一端連接，第二閥門的第二端接入油水混合器的第二端；油水混合器的第三端通過管路與含水分析儀的第一端連接，含水分析儀的第二端與第三閥門的第一端連接，第三閥門的第二端與油水均勻混合段的第一端連接，油水均勻混合段的第二端與第一壓力表的第一端連接，第一壓力表的第二端與泄漏管路的第一端相連，泄漏管路中間設(shè)有泄漏口，泄漏管路的第二端與第二壓力表的第一端連接，第二壓力表的第二端與第四閥門的第一端連接，第四閥門的第二端與油水重力分離器的第一端連接，油水分離器將多相流體分離為水相和油相，其中水相流體接入第五閥門的第一端，第五閥門的第二端與儲(chǔ)水箱的第二端連接，油相流體接入第六閥門的第一端，第六閥門的第二端與儲(chǔ)油箱的第二端相連；所述泄漏管路包括泄漏口、溫度傳感器、濕度傳感器及實(shí)驗(yàn)箱體，溫度傳感器與實(shí)驗(yàn)箱體的側(cè)邊距離為17.5cm，距底邊15cm各溫度傳感器之間相距15cm，共布置48個(gè)溫度傳感器；濕度傳感器距離實(shí)驗(yàn)箱體底邊15cm，側(cè)邊40cm，濕度傳感器垂直每隔20cm布置一個(gè)，共布置3個(gè)，所述數(shù)據(jù)采集與記錄系統(tǒng)包括水流量傳感器、油流量傳感器、含水分析儀、第一壓力表、溫度傳感器、濕度傳感器及第二壓力表，所采集的數(shù)據(jù)通過信號(hào)傳輸線連接至數(shù)據(jù)采集記錄儀自動(dòng)記錄，數(shù)據(jù)采集記錄儀與計(jì)算機(jī)連接。
[0006]所述油水均勻混合段長為140cm,內(nèi)徑5cm,由不銹鋼管制成，中間有6片厚度為3mm交錯(cuò)排列的半圓形不銹鋼片作為擋流板,每片之間間隔20cm,材質(zhì)為USU430。
[0007]所述的水流量傳感器采用電磁流量計(jì)，油流量傳感器采用渦輪式流量計(jì)，含水率分析儀為KQSY-FGH射線型含水分析儀，數(shù)據(jù)采集記錄儀為安捷倫34972ALXI數(shù)據(jù)采集記錄儀。
[0008]a.利用儲(chǔ)水箱中的加熱管及攪拌器使儲(chǔ)水箱中的水均勻加熱到所需溫度。
[0009]b.利用循環(huán)水泵和循環(huán)油泵產(chǎn)生的動(dòng)力，將油水分別送入油水混合器進(jìn)行混合。
[0010]c.利用油水均勻混合段使進(jìn)入泄漏管路的油水充分均勻混合。
[0011]d.利用實(shí)驗(yàn)箱體中的溫度傳感器和濕度傳感器測量記錄泄漏管路從泄漏孔泄漏的油水混合物擴(kuò)散到多孔介質(zhì)中后各點(diǎn)處的濕度值和溫度值，含水值和溫度值由數(shù)據(jù)采集記錄儀進(jìn)行記錄。
[0012]利用油水重力分離器將從泄漏管路流出的油水混合物進(jìn)行分離，其分離出的水相和油相流體分別進(jìn)入儲(chǔ)水箱和儲(chǔ)油箱完成循環(huán)，以便繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。
[0013]一次實(shí)驗(yàn)完畢后，關(guān)閉第六閥門和第二閥門，停止循環(huán)油泵，只開啟循環(huán)水泵，運(yùn)行10分鐘清洗管路，更換實(shí)驗(yàn)箱體內(nèi)的多孔介質(zhì)，以便下次改變條件繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:可以對不同溫度，不同油水混合比例，不同壓力下的埋地油水管道泄漏情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對于檢測和控制埋地油水管道運(yùn)輸中的泄漏隱患有很大的幫助。
[0015]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是為油水均勻混合段結(jié)構(gòu)圖。
[0017]【具體實(shí)施方式】:
參照各圖，所述實(shí)驗(yàn)循環(huán)管路包括儲(chǔ)水箱I為壁厚為4mm的鋼制水箱，其外包有5mm厚的保溫苯板與環(huán)境絕熱，加熱管2采用金屬管螺旋狀的電阻絲及氧化鎂覆蓋其表面，其可將儲(chǔ)水箱I內(nèi)水的溫度控制為20~80°C，攪拌器3為吊裝槳式攪拌器，其螺旋槳為耐高溫不銹鋼310S，實(shí)驗(yàn)循環(huán)管路為內(nèi)徑5cm，壁厚為3_的鋼管，各管段采用法蘭連接，循環(huán)水泵4為IN50-32-250的保溫離心泵，循環(huán)油泵8為YCB-16/25保溫特種泵，水流量傳感器5采用電磁流量計(jì)，油流量傳感器9采用渦輪式流量計(jì)，其可測流速范圍為0.l~15m/s，油水混合器11采用管式靜態(tài)油水混合器，含水分析儀12采用射線型含水分析儀，其含水率測量范圍為0~100%，測量誤差為±0.10%,、油水均勻混合段14由不銹鋼管制成，長140cm，內(nèi)徑為5cm,在中間有6片厚度為3mm交錯(cuò)排列的半圓形不銹鋼片28作為擋流板,每片之間間隔20cm,材質(zhì)為USU430。泄漏管路16長為100cm，安裝于距離實(shí)驗(yàn)箱體20底邊60cm處，水平方向距離實(shí)驗(yàn)箱體20側(cè)邊為40cm，徑向方向兩側(cè)各超出實(shí)驗(yàn)箱體20 1cm,以便于裝卸，實(shí)驗(yàn)箱體20采用鋼板焊接而成，尺寸為80cmX80cmX80cm，泄漏口 17為直徑為Icm的圓孔，位于泄漏管路16的正中間，將泄漏管路16安裝后，開始分層逐步填埋多孔介質(zhì)，如采用粒徑2_的細(xì)沙，分層填埋的過程布置溫度傳感器18和濕度傳感器19，溫度傳感器18為銅康銅熱電偶，濕度傳感器19型號(hào)為FY-H2，測量范圍為0-100%RH，溫度傳感器18與實(shí)驗(yàn)箱體20的側(cè)邊距離為17.5cm,距底邊15cm，兩溫度傳感器18相距15cm，共布置48個(gè)溫度傳感器18 ;濕度傳感器19距離實(shí)驗(yàn)箱體20底邊15cm，側(cè)邊40cm，垂直布置3個(gè)，各自間距20cm，其數(shù)值通過信號(hào)傳輸線連接至數(shù)據(jù)采集記錄儀27，數(shù)據(jù)采集記錄儀為安捷倫34972ALXI數(shù)據(jù)采集記錄儀，油水重力分離器23型號(hào)為YWC-0.25 (z)型；實(shí)驗(yàn)開始時(shí)首先利用儲(chǔ)水箱I中的加熱管3及攪拌器2使儲(chǔ)水箱中的水均勻加熱到40度。打開第一閥門6、第二閥門10、第三閥門13、第四閥門22、第五閥門24及第六閥門25，開啟循環(huán)水泵4和循環(huán)油泵8，記錄系統(tǒng)運(yùn)行的開始時(shí)間，通過循環(huán)水泵4和循環(huán)油泵8產(chǎn)生的動(dòng)力，將油水分別送入油水混合器中進(jìn)行混合?；旌虾蟮挠退糜退鶆蚧旌隙?4使其在進(jìn)入泄漏管路16之前的充分均勻混合；油水充分混合后進(jìn)入泄漏管段16，然后利用實(shí)驗(yàn)箱體20中的溫度傳感器18和濕度傳感器19測量記錄泄漏管路16，從泄漏孔17泄漏的油水混合物擴(kuò)散到多孔介質(zhì)中后各點(diǎn)處的濕度值和溫度值，各項(xiàng)值由數(shù)據(jù)采集記錄儀26進(jìn)行記錄。油水混合物由泄漏管路16流出后進(jìn)入油水重力分離器23，油水重力分離器23將從泄漏管路16流出的油水混合物進(jìn)行分離，其分離出的水相和油相流體分別進(jìn)入儲(chǔ)水箱I和儲(chǔ)油箱7完成循環(huán)，以便繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)完畢后關(guān)閉各閥門，記錄系統(tǒng)停止運(yùn)行的結(jié)束時(shí)間。一次實(shí)驗(yàn)完畢后，關(guān)閉第六閥門25和第二閥門16，停止循環(huán)油泵8，只開啟循環(huán)水泵4，運(yùn)行10分鐘清洗管路，更換實(shí)驗(yàn)箱體20內(nèi)的多孔介質(zhì)，以便下次改變條件繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。通過本發(fā)明提供的實(shí)驗(yàn)裝置及工作方法可以進(jìn)行油水兩相在各種溫度、各種壓力、各種配比情況下埋地油水管道的泄漏擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)，可以得到多孔介質(zhì)泄漏后的溫度場和濕度隨時(shí)間和輸送條件的變化，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果可信，對于埋地管道泄漏的研究有很大的幫助。
【權(quán)利要求】
1.一種埋地油水管道泄漏擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)裝置及其工作方法，包括實(shí)驗(yàn)循環(huán)管路、泄漏管路(16)及數(shù)據(jù)采集與記錄系統(tǒng)，其特征在于:所述實(shí)驗(yàn)循環(huán)管路包括儲(chǔ)水箱(I )、加熱管(2)、攪拌器(3)、循環(huán)水泵(4)、水流量傳感器(5)、第一閥門(6)、儲(chǔ)油箱(7)、循環(huán)油泵(8)、油流量傳感器(9)、第二閥門(10)、油水混合器(11)、含水率分析儀(12)、第三閥門(13)、油水均勻混合段(14)、第一壓力表(15)、泄漏管路(16)、泄漏點(diǎn)(17)、溫度傳感器(18)、濕度傳感器(19)、實(shí)驗(yàn)箱體(20)、第二壓力表(21)、第四閥門(22)、油水重力分離器(23)、第五閥門(24)、第六閥門(25);儲(chǔ)水箱(I)內(nèi)有加熱管(2)和攪拌器(3)，儲(chǔ)水箱(I)的第一端與循環(huán)水泵(4)的第一端連接，循環(huán)水泵(4)的第二端與水流量傳感器(5)的第一端連接，水流量傳感器(5)的第二端與第一閥門(6)的第一端連接，第一閥門(6)的第二端接入油水混合器(11)的第一端；所述的儲(chǔ)油箱(7)的第一端與循環(huán)油泵(8)的第一端連接，循環(huán)油泵(8)的第二端與油流量傳感器(9)的第一端連接，油流量傳感器(9)的第二端與第二閥門(10)的第一端連接，第二閥門(10)的第二端接入油水混合器(11)的第二端；油水混合器(11)的第三端通過管路與含水分析儀(12)的第一端連接，含水分析儀(12)的第二端與第三閥門(13)的第一端連接，第三閥門(13)的第二端與油水均勻混合段(14)的第一端連接，油水均勻混合段(14)的第二端與第一壓力表(15)的第一端連接，第一壓力表(15)的第二端與泄漏管路(16)的第一端相連，泄漏管路(16)中間設(shè)有泄漏口( 17)，泄漏管路(16)的第二端與第二壓力表(21)的第一端連接，第二壓力表(21)的第二端與第四閥門(22)的第一端連接，第四閥門(22)的第二端與油水重力分離器(23)的第一端連接，油水分離器(23)將多相流體分離為水相和油相，其中水相流體接入第五閥門(24)的第一端，第五閥門(24)的第二端與儲(chǔ)水箱(I)的第二端連接，油相流體接入第六閥門(25)的第一端，第六閥門(24)的第二端與儲(chǔ)油箱(7)的第二端相連；所述泄漏管路(16)包括泄漏口(17)、溫度傳感器(18)、濕度傳感器(19)及實(shí)驗(yàn)箱體(20)，溫度傳感器(18)與實(shí)驗(yàn)箱體(20)的側(cè)邊距離為17.5cm，距底邊15cm各溫度傳感器之間相距15cm，共布置48個(gè)溫度傳感器；濕度傳感器(19)距離實(shí)驗(yàn)箱體(20)底邊15cm，側(cè)邊40cm，濕度傳感器垂直每隔20cm布置一個(gè)，共布置3個(gè)，所述數(shù)據(jù)采集與記錄系統(tǒng)包括水流量傳感器(5)、油流量傳感器(9)、含水分析儀(12)、第一壓力表(15)、溫度傳感器(18)、濕度傳感器(19)及第二壓力表(21)，所采集的數(shù)據(jù)通過信號(hào)傳輸線連接至數(shù)據(jù)采集記錄儀(26)自動(dòng)記錄，數(shù)據(jù)采集記錄儀(26)與計(jì)算機(jī)(27)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的埋地油水管道泄漏擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述油水均勻混合段(14)長為140cm,內(nèi)徑5cm,由不銹鋼管制成，中間有6片厚度為3mm交錯(cuò)排列的半圓形不銹鋼片(28)作為擋流板，每片之間間隔20cm，材質(zhì)為USU430。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的埋地油水管道泄漏擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的水流量傳感器(5 )采用電磁流量計(jì)，油流量傳感器(9 )采用渦輪式流量計(jì)，含水率分析儀(12 )為KQSY-FGH射線型含水分析儀，數(shù)據(jù)采集記錄儀(26)為安捷倫34972ALXI數(shù)據(jù)采集記錄儀。
4.一種埋地油水管道泄漏擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)工作方法，其特征在于: a.利用儲(chǔ)水箱(I)中的加熱管(3)及攪拌器(2)使儲(chǔ)水箱中的水均勻加熱到所需溫度； b.利用循環(huán)水泵(4)和循環(huán)油泵(8)產(chǎn)生的動(dòng)力，將油水分別送入油水混合器進(jìn)行混合； c.利用油水均勻混合段(14)使進(jìn)入泄漏管路(16)的油水充分均勻混合； d.利用實(shí)驗(yàn)箱體(20)中的溫度傳感器(18)和濕度傳感器(19)測量記錄泄漏管路(16)從泄漏孔(17)泄漏的油水混合物擴(kuò)散到多孔介質(zhì)中后各點(diǎn)處的濕度值和溫度值，含水值和溫度值由數(shù)據(jù)采集記錄儀(26)進(jìn)行記錄。
5.根據(jù)權(quán)利4所述的埋地油水管道泄漏擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)工作方法，其特征在于:利用油水重力分離器(23)將從泄漏管路(16)流出的油水混合物進(jìn)行分離，其分離出的水相和油相流體分別進(jìn)入儲(chǔ)水箱(I)和儲(chǔ)油箱(7)完成循環(huán)，以便繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。
6.根據(jù)權(quán)利4和5所述的埋地油水管道泄漏擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)工作方法，其特征在于:一次實(shí)驗(yàn)完畢后，關(guān)閉第六閥門(25)和第二閥門(16)，停止循環(huán)油泵(8)，只開啟循環(huán)水泵(4)，運(yùn)行10分鐘清洗管路，更換實(shí)驗(yàn)箱體(20)內(nèi)的多孔介質(zhì)，以便下次改變條件繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。
【文檔編號(hào)】F17D1/14GK104500978SQ201410777348
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月17日
【發(fā)明者】李棟, 齊晗兵, 吳國忠, 周英明, 王秋實(shí), 郭恩玥 申請人:東北石油大學(xué)