一种成品油减阻剂评价方法及装置

技术领域

本发明涉及实验环道装置领域，尤其涉及一种成品油减阻剂评价方法及装置。

技术背景

管道运输在石油天然气工业乃至世界经济中发挥着越来越重要的作用，增加油气长输管道的输量，降低油气输送过程中的流动阻力，减少管输能耗和运行成本，提高管道的操作弹性、安全性和经济性，是管道科技工作者多年来一直致力于研究解决的重要课题。

利用化学添加剂降低管路系统的摩阻，提高输送量，对节约能源和投资，加速油品的开发利用，都具有重要的意义。减阻剂就是其中较为有效的一种管道用化学添加剂，它能迅速而经济地扩大管道输送的能力，是在特定时期、特定地段提高管道流通能力，降低能耗的重要手段。摩擦压降(或摩擦阻力)限制了流体在管道中的流动，造成管道输量降低或能量消耗增加。在流体中注人少量的高分子聚合物, 能在紊流状态下降低流动阻力，这种方法称为高聚物减阻。用于降低流体流动阻力的化学剂称为减阻剂。成品油管道添加减阻剂是提高管输效率的一种有效方式，减阻剂研发过程中，减阻剂的减阻增输等性能评价、运行发展规律研究等均需要依靠实验环道实验完成。

现有实验装置的减阻剂加注方式多采用在搅拌系统内将减阻剂与油品混合均匀，再将混合物注入测试环道的方式，这种离线加注方式仅可以减阻剂的增输减阻效果进行评价，但无法实现完全模拟实际工况的减阻剂在线加注工艺，无法进行减阻剂扩散规律、过泵及沿程剪切破坏规律等研究。

发明内容

本发明目的在于提供一种成品油减阻剂评价方法及装置，实现减阻剂性能评价、剪切破坏规律等研究。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种成品油减阻剂评价装置，包括闭环测试管道、待测油品加注装置、减阻剂加注装置、无剪切泵、离心泵、示踪剂加注装置、示踪剂界面检测器、流量计和若干压力传感器；

所述待测油品加注装置、减阻剂加注装置直接同测试管道相连；

所述离心泵和所述无剪切泵并联设置于测试管道上；所述离心泵的上游和下游分别设置阀门，所述无剪切泵的上游和下游分别设置阀门；

所述示踪剂加注装置设置在减阻剂加注装置的管路上，示踪剂加注系统包括示踪剂罐、注入泵和流量计；

所述的示踪剂界面检测器设置在测试管道上，并与减阻剂加注管在测试管道上的入口位置相对；

所述的若干个压力传感器均匀分布在测试管道上，其中在所述离心泵/无剪切泵临近的上游和下游管道上分别设置有压力传感器。

本发明的评价装置中，进一步，还包括污油回收系统，所述污油回收系统通过管路与测试管道相连通。所述污油回收系统包括气液分离器和与之相连的污油罐。

进一步，所述评价装置还包括氮气吹扫装置，氮气吹扫装置通过阀门、管道与测试管道相连通。

进一步，所述评价装置还可以包括过滤器，所述过滤器设置在离心泵的下游处。

进一步，所述评价装置还包括取样设备，所述取样设备通常设置在离心泵/无剪切泵的下游管道上。

进一步，所述离心泵和所述无剪切泵并联设置是在指测试或评价过程中根据实验需求切换所需流程，无需同时在线。

进一步，所述的减阻剂在线加注装置可以选择本领域的常规设备，如可以采用针头式或泵送式。典型的减阻剂加注系统包括：减阻剂罐、无剪切泵和流量计。本发明中推荐采用以下结构的加注装置。

本发明中优选采用针头式在线加注装置。所述的针头式减阻剂注入系统包括注入管体、主阀体、副阀体、药剂腔、推进模块、动力系统、控制系统、显示及操作系统。所述的注入管体与管道焊接。注入管体与药剂腔通过法兰连接。所述的主阀体为截止阀，副阀体为止回阀。药剂腔两侧分别为容积标尺和长度标尺，二者一一对应。药腔室可以选配多种量程药剂腔以满足不同药剂量需求所述的推进模块的密封圈与药剂腔内壁紧密结合，可实现在管道运行压力下的完全密封。推动模块可与药剂腔脱离，实现药剂腔加药；动力系统为直线伺服电机；控制系统实现推动模块的启/停、前进、后退等操作；显示及操作系统用于设定控制参数。

针头式减阻剂在线加注装置装剂时药剂腔前端注入一定量示踪剂，示踪剂注入量以配套的示踪剂检测系统中的示踪界面检测器能检测到的最低限为准。这里示踪剂可以选择萤光剂。

示踪剂加注系统包括，示踪剂及储罐、注入泵、流量计。与减阻剂加注装置靠近测试管线侧连接。

所述的示踪剂检测系统可以采用本领域的常规结构。本发明的示踪剂检测系统包括：示踪剂检测器和电动计数器。示踪剂测试系统紧靠减阻剂加注系统设置。

本发明第二方面还提供了一种油品减阻剂的评价方法。所述方法包括以下步骤：

S1 储油罐中装入纯净油品（成品油或模拟油），流程切换至无剪切泵，启动无剪切泵，将油品注满管线，待稳定后，记录无剪切泵前后压差P1，管输流量Q1；

S2向测试环道注入减阻剂；

可以采用针头式减阻剂在线加注系统，药剂腔内依次注入示踪剂和减阻剂，设置注射速度，利用推动系统将药剂腔内药剂均匀注入测试管线；

若为泵送式减阻剂在线加注系统，首先开启示踪剂注入系统，向减阻剂注入系统连接管内注入定量示踪剂，再根据减阻剂需求浓度，设定减阻剂注入流量，利用无剪切泵将减阻剂均匀注入测试管线；

S3开启减阻剂在线加注系统的同时开启示踪剂界面检测器；

S4保持管输流量不变，当示踪剂界面检测器检测到示踪剂时，立即关闭减阻剂注入系统；

S5 沿线压力传感器示数稳定后，记录无剪切泵前后压差P2；

S6调节泵或阀门，保持无剪切泵前后压差不变，待流量计示数稳定后，记录管输流量Q2；

S7公式计算减阻率、增输率，完成减阻、增输效果评价实验；

S8保持流量不变，示踪剂检测界面对应的计数器每次更新数据时，记录无剪切泵前后压差，利用该数据可进行沿程剪切对减阻剂影响规律研究；

S9流程切换至离心泵，关闭无剪切泵，记录示踪剂检测界面对应计数器每次更新数据时，离心泵前后压差，利用该数据可进行过泵剪切对减阻剂影响规律研究。

进一步，所述方法还可以包括S10， 当离心泵前后压差趋于稳定后，取样口取油样，测试油样指标是否合格。

进一步，所述方法还可以包括S11， 关闭离心泵，流程切换污油泵流程，启动吹扫装置。

进一步，所述方法还可以包括步骤S12，整理设备及数据，评价结束。

与现有技术相比较，本发明的减阻剂评价装置和方法的有益效果在于：

1、通过并联设置离心泵和无剪切泵，可以实现减阻剂减阻增输效果评价、沿程剪切对减阻剂效能影响评价、过泵剪切对减阻剂效能影响评价的目的。

2、通过在减阻剂加注装置上设置示踪剂注入装置，可以在注入减阻剂的同时注入一股示踪剂，利用示踪剂检测装置，能够及时了解油品在测试管道中的行程，并判断停止减阻剂注入的时机。

3、利用示踪剂界面检测器，可以计量油品（包括减阻剂）在测试管道中的运转圈数，从而计量油品减阻剂在测试管道中的运行距离，对减阻剂的衰减性能进行评价。

4、优选采用的针头式在线加注装置，通过选配多种量程药剂腔，可以满足不同药剂（减阻剂）量的需求。推进模块的密封圈与药剂腔内壁紧密结合，可实现在管道运行压力下的完全密封。采用直线伺服电机作为动力系统，能够精确控制减阻剂的加入量与加入速率，实现减阻剂在油品中的均匀分散，提高评价准确度。

附图说明

图1为本发明的减阻剂评价装置的流程示意图。

其中，1-闭路测试管道、2-待测油品加注装置、3-减阻剂加注装置、4-无剪切泵、5-离心泵、6-示踪剂加注装置、7-示踪剂检测器、8-流量计、9- 压力传感器、10-减阻剂罐、11-减阻剂无剪切泵、12-流量计、13-示踪剂罐、14-注入泵、15-流量计、16-污油罐、17-气液分离器、18-氮气吹扫系统、19-过滤器、20-取样装置、21-示踪剂检测器、22-电动计数器、23-减阻剂加注管路。

图2为针头式减阻剂加注装置的结构示意图。

其中，41-注入管体、42-主阀体、43-副阀体、44-药剂腔、45-推进模块、46-动力系统、47-控制系统、48-显示及操作系统。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合附图和实施例进一步阐述本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。

一种成品油减阻剂评价装置，包括闭环测试管道1、待测油品加注装置2、减阻剂加注装置3、无剪切泵4、离心泵5、示踪剂加注装置6、示踪剂界面检测器7、流量计8和若干压力传感器9。

所述待测油品加注装置2、减阻剂加注装置3直接同测试管道相连；所述离心泵5和所述无剪切泵4并联设置于测试管道1上；离心泵5的上游和下游分别设置阀门，无剪切泵4的上游和下游分别设置阀门。

所述减阻剂加注装置3可以采用本领域的常规结构。典型的减阻剂加注装置包括减阻剂罐10、无剪切泵11和流量计12，减阻剂罐10顺序与无剪切泵11和流量计12相连通。所述示踪剂加注设置6与减阻剂加注装置的加注管路23相连通，示踪剂加注装置6包括示踪剂罐13、注入泵14和流量计15，示踪剂罐13顺序与注入泵14、流量计15相连通。所述的示踪剂界面检测器7设置在测试管道上，并与减阻剂加注管在测试管道上的入口位置相对应；示踪剂界面检测器7包括示踪剂检测器21和电动计数器22。所述的若干个压力传感器9均匀分布在闭环测试管道上1，其中在靠近离心泵5/无剪切泵4的上游和下游管道上分别设置有压力传感器。

本发明的评价装置中，进一步的，还包括污油回收系统，所述污油回收系统通过管路与测试管道相连通。所述污油回收系统包括气液分离器17和与之相连的污油罐16。进一步的，所述评价装置还包括氮气吹扫装置18，氮气吹扫装置通过阀门、管道与测试管道1相连通。

进一步的，所述评价装置还可以包括过滤器19，所述过滤器设置在离心泵的下游处。进一步的，所述评价装置还包括取样设备20，所述取样设备通常设置在离心泵/无剪切泵的下游管道上。

进一步的，所述离心泵和所述无剪切泵并联设置是在指测试或评价过程中根据实验需求切换所需设备和流程，二者通常无需同时在线。

进一步的，所述的减阻剂在线加注装置可以选择本领域的常规设备，如可以采用针头式或泵送式，本实施例采用针头式在线加注装置。

本发明中优选采用针头式在线加注系统。所述的针头式减阻剂加注装置包括注入管体41，注入管体41分别与闭环测试管道和药腔室44相连通，管体41上设置有主阀体42和副阀体43，药剂腔44为一端封闭的圆筒结构，其一端与闭环测试管道相连，另一端设置推进模块45。推进模块依次与动力系统46、控制系统47、显示及操作系统48相连接。所述的注入管体与管道之间采用焊接或法兰连接。注入管体与药剂腔通过法兰连接。所述的主阀体为截止阀，副阀体为止回阀。药剂腔两侧分别为容积标尺和长度标尺，二者一一对应。药腔室可以选配多种量程药剂腔以满足不同药剂量需求。推进模块的密封圈与药剂腔内壁紧密结合，可实现在管道运行压力下的完全密封。推动模块可与药剂腔脱离，实现药剂腔加药；动力系统为直线伺服电机；控制系统实现推动模块的启/停、前进、后退等操作；显示及操作系统用于设定控制参数。

针头式减阻剂在线加注系统装剂时药剂腔前端注入一定量示踪剂，示踪剂注入量以配套的示踪剂检测系统中的示踪界面检测器能检测到的最低限为准。这里示踪剂可以选择萤光剂。

示踪剂加注系统包括，示踪剂及储罐、注入泵、流量计。示踪剂加注系统包括与减阻剂加注系统靠近测试管线侧连接。

所述的示踪剂界面检测器可以采用本领域的常规结构。本发明的示踪剂界面检测系统包括：示踪剂检测器和电动计数器。示踪剂界面检测系统在测试管道上的位置紧靠减阻剂加注系统设置。