一种小型乳化降黏管输评价实验装置及方法

技术领域

本公开属于实验装置技术领域，尤其涉及一种小型乳化降黏管输评价实验装置及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着常规能源的日趋减少，非常规能源的开发利用越来越受到重视，稠油就是非常规能源之一；稠油具有黏度高，组分复杂等特点，导致开采和管输困难；因此在稠油开采和管输过程中，必须设法降低稠油的黏度；乳化降黏法由于降黏效果显著，引起了普遍关注；油水乳状悬浮液在管道中输送时，由于受剪切作用(包括剪切强度与剪切时间)、温度等因素的影响，使得乳状悬浮液流动特性变得复杂，很难预测其在管道中的流动状态；并且由于乳状悬浮液的不稳定性，在管输时可能引起无法预料的情况发生，因此，有必要研制乳化降黏管输评价实验装置，使其能够较为准确的评价乳状悬浮液在管道中的输送，为现场的集输提供依据。

但现有的评价装置中的优缺点比较鲜明，旋转黏度计法对测量单相流体特性较合适，但其流动形式与管输不一致；搅拌器法能够定量模拟，适合实验室使用；试验环道法流动形式与管输一致，但存在循环过泵剪切的问题；圆环管输模拟法不利于有沉积可能的样品测量，且其定量模拟问题还未较好解决；发明人发现，常规管输评价实验装置均采用泵作为动力源，存在多次过泵剪切问题，对流体流变性影响很大，对流体流变性产生极大的影响，使得管输评价实验装置与现场集输情况之间存在较大的差异。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种小型乳化降黏管输评价实验装置及方法；本公开参考螺旋输送机的相关原理，采用螺旋叶片作为驱动结构，改善了过泵剪切问题，降低了过泵剪切问题对流体流变性的影响；在保证流动形式与管输一致的前提下，改善循环过泵剪切的影响，使管输评价实验装置更加贴近现场集输情况。

为了实现上述目的，第一方面，本公开提出了一种小型乳化降黏管输评价实验装置，采用如下技术方案：

一种小型乳化降黏管输评价实验装置，包括油罐、动力提供系统、测试管路系统、温度控制系统和用于评价的控制终端；

所述动力系统包括圆管以及设置在所述圆管内的螺旋叶片；

所述测试管路系统包括测试环道和多个测试元件，所述圆管一端连接所述油罐和所述测试环道的第一端，另一端连接所述测试环道的第二端；

所述温度控制系统包括套管，所述圆管和所述测试环道上均设置有套管；

所述控制终端与多个测试元件连接。

进一步的，所述动力系统还包括电机和联轴器，所述螺旋叶片固定在传动轴上；所述电机设置在所述圆管外部，通过所述联轴器与所述传动轴连接。

进一步的，所述油罐和所述圆筒之间还设置有第一阀门和第二阀门；所述第二阀门为气体进入阀。

进一步的，所述测试环道为双层不锈钢套管，包括半圆管段和直管段。

进一步的，所述测试环道的第一端处设置有第三阀门、第一压力变送器和第四阀门；所述测试环道的第二端处设置有流量计、第二压力变送器和温度计。

进一步的，所述第三阀门为控制阀；所述第四阀门为放空阀。

进一步的，所述流量计为质量流量计。

进一步的，所述温度控制系统还包括循环水浴、水泵和第五阀门；所述套管分为相互连接且套在所述半圆管段的第一套管、套在所述圆管上的第二套管以及套在所述直管段上的第三套管；所述循环水浴的一端通过所述水泵和所述第五阀门与所述第一套管连接，另一端直接与所述第三套管连接。

进一步的，所述控制终端连接PLC和仪表变送器。

为了实现上述目的，第二方面，本公开提出了一种小型乳化降黏管输评价实验方法，采用如第一方面所述的小型乳化降黏管输评价实验装置，主要包括：

稠油乳状悬浮液通过所述第一阀门进入所述圆管；待稠油乳状悬浮液充满整个实验装置，启动所述电机，带动螺旋叶片旋转；

所述流量计、所述第一压力变送器、所述第二压力变送器和所述温度计监测所述测试环道内的实时运行参数；

对实时运行参数与预先设置的阈值进行比较，实现对乳状悬浮液在管道中的输送评价。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

本公开采用圆管螺旋叶片，降低了循环过泵剪切应力，不仅使稠油乳状悬浮液的流动稳定性大大增强，还能使流动形式与集输现场保持一致，使管输评价实验装置更加贴近现场集输情况，对准确预测乳状悬浮液管道输送以及提高油田的经济效益都有重要意义。

附图说明

构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解，本实施例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例，并不构成对本实施例的不当限定。

图1为本公开实施例1的结构示意图；

图2为本公开实施例1的圆管螺旋叶片示意图；

其中，1、油罐，2、第一阀门，3、第二阀门，4、圆管，5、电机，6、第三阀门，7、第一压力变送器，8、第四阀门，9、循环水浴，10、水泵，11、第五阀门，12、温度计，13、第二压力变送器，14、流量计。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

实施例1：

如图1所示，本公开提供了一种小型乳化降黏管输评价实验装置，包括油罐、动力提供系统、测试管路系统、温度控制系统和评价系统；

所述动力系统包括电机5、变频器、联轴器、圆管4以及设置在所述圆管4内的螺旋叶片；所述螺旋叶片固定在传动轴上；所述电机5通过所述联轴器与所述传动轴连接，所述变频器调节所述电机5的转速；优选的，所述电机5与所述变频器的功率均为1.5kW，所述螺旋叶片的尺寸设置为长度＝380mm、螺距＝50mm、厚度＝3mm、外径＝62mm以及内径(即传动轴直径)＝24mm。

需要说明的是，所述电机5可以通过螺栓固定的方式直接固定于所述圆管外部，还可以通过设定支架或基座来实现所述电机的固定。

所述测试管路系统包括测试环道和多个测试元件，所述圆管4一端连接所述油罐1和所述测试环道的第一端，另一端连接所述测试环道的第二端；所述测试环道包括半圆管段和直管段，优选的，所述测试环道为双层不锈钢套管，长＝1.44m，内径＝27mm，套管外径＝52mm。

在本实施例中，所述油罐1和所述圆筒4之间还设置有第一阀门2和第二阀门3；所述第二阀门2为气体进入阀，可以理解的，所述气体进入阀连接现有的供气设备在此不再详述；所述测试环道的第一端处设置有第三阀门6、第一压力变送器7和第四阀门8；所述测试环道的第二端处设置有流量计14、第二压力变送器13和温度计12。

具体的，所述第三阀门6为控制阀，所述第四阀门8为放空阀，所述流量计14为质量流量计；所述测试元件为所述第一压力变送器7、所述第二压力变送器13、所述温度计12和所述质量流量计14。

所述温度控制系统包括套管、循环水浴9、水泵10和第五阀门11，所述圆管4和所述测试环道上均设置有套管；具体的，所述套管分为相互连接且套在所述半圆管段的第一套管、套在所述圆管4上的第二套管以及套在所述直管段上的第三套管，所述循环水浴9的一端通过所述水泵10和所述第五阀门11与所述第一套管连接，另一端直接与所述第三套管连接。

评价系统包括相互连接的控制终端PLC和仪表变送器，优选的，所述控制终端为数据采集计算机；可以理解的，所述数据采集计算机与所述第一压力变送器7、所述第二压力变送器13、所述温度计12、所述流量计14分别连接，实现数据的采集；所述PLC完成对采集数据的存储、处理和传输等，均采用现有技术实现，在此不再详述；所述仪表变送器包括上述的压力变送器、温度计和流量计等测量部分，所述仪表变送器还能包括放大器和反馈部分等组成，完成数据的放大和反馈，其功能采用现有技术。

需要说明的是，所述PLC中在对采集数据进行处理时，将采集的数据进行处理，得到当前装置内悬浮液的压差、温度和流量等测量数据，并将测量得到的数据与预先设置的阈值进行比较，根据比较结果，实现乳状悬浮液在管道中的输送稳定性等评价结果。

实施例2：

本实施例公开了一种小型乳化降黏管输评价实验方法，其特征在于，采用了如实施例1中所述的小型乳化降黏管输评价实验装置；具体内容为：

所述油罐1中的稠油乳状悬浮液通过所述第一阀门2进入所述圆管4，待稠油乳状悬浮液充满整个实验装置，启动所述电机5，带动所述螺旋叶片旋转，此时稠油乳状悬浮液在所述圆管4内螺旋叶片的驱动下，降低了过泵剪切应力，从而使得稠油乳状悬浮液的流动性质保持稳定，更加贴近现场集输情况，并使实验装置实现循环流动。

稠油乳状悬浮液通过所述圆管4流经所述流量计14、所述第二压力变送器13、所述温度计12以监测管路实时运行参数之后进入测试环道，因为测试环道是由一段半圆管段和直管段组成，半圆管段的曲率较大，可以当成直管段处理。

通过所述评价系统，对实时运行参数与预先设置的阈值进行比较，实现对乳状悬浮液在管道中的输送评价。

需要说明的是，所述第三阀门6(控制阀)用于控制管道内稠油乳状悬浮液的流向，具体的，当第三阀门6开启时，可使稠油乳状悬浮液在管道内循环流动进行评价实验；当第三阀门6关闭时，可通过第二阀门3鼓入气体并从第四阀门8(放空阀)来排空实验管道内样品，达到排空管道的目的，还可以从所述第二阀门3(进气阀)鼓入清洗介质来清洗实验管道。所述循环水浴9控制管道实验系统的温度，所述第四阀门8(放空阀)用于取样和放空，所述油罐1用于样品的前期存储准备。

以上所述仅为本实施例的优选实施例而已，并不用于限制本实施例，对于本领域的技术人员来说，本实施例可以有各种更改和变化。凡在本实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实施例的保护范围之内。