[发明专利]一种循环多相流起伏管路试验装置、应用及方法

说明书

本发明公开了一种循环多相流起伏管路试验装置、应用及方法。其中，循环多相流起伏管路试验装置，包括依次相连且构成循环路径的油水固混合器、泵、气液固混合器、测试管段和气液固分离器，所述测试管段包括相互连通的下倾测试管段和上倾测试管段，所述下倾测试管段和上倾测试管段分别与气液固混合器和气液固分离器对应相连；所述下倾测试管段和上倾测试管段的倾斜角均在0～180°范围内可调。其通过实验参数和过程控制可实现模拟多种流型、多种管道倾角，模拟不同温度、压力、气固比、气液比、液固比下的起伏管道气液固流动状况，并为油气管道多相流动研究提供实验平台。

技术领域

本发明属于水力学多相流动试验领域，尤其涉及一种循环多相流起伏管路试验装置、应用及方法。

背景技术

随着传统油气能源的逐渐减少，人类对非传统型油气能源的需求越来越大，天然气水合物将逐渐成为一种重要而清洁的潜在能源。据估计世界可燃冰总资源量大约相当于全球已知煤、石油和天然气总资源量的两倍。储量巨大、高效清洁、燃烧值高等特点使得可燃冰被誉为21世纪最具商业开发前景的绿色清洁战略能源，也成为各国竞相研究开发的热点。我国南海蕴藏有丰富的天然气水合物资源，如能进行商业化开采将为我国能源安全提供重要保障。这不仅具有重大的经济意义，而且具有重大的政治意义。

根据官方资料，我国南海神狐海域的天然气为水合物泥质粉砂型储层类型，该类型资源量在世界上占比超过90％，也是我国主要的储集类型。深海天然气水合物开采过程中会不可避免的遇到井筒出砂问题。当井筒内开采流速过低时，会造成泥沙堆积威胁正常生产，严重情况会导致油气通道堵塞，造成油气井停产的现象。目前，多相流试验装置存在以下不足：

(1)多集中于油气水三相流领域，且试验装置多采用地面支撑结构，管道角度调节较为复杂且无法实现大角度调节。

(2)开采井筒内多相流的产生和运动过程具有复杂的水动力学特性，仅仅依靠数值模拟研究其运动规律难以得到与实际相符的准确结果，必须结合多相流试验进行相关验证。目前均未针对油气水固四相流复杂组合管路进行试验管路的灵活调节。

综上述所述，开展油气水固四相流起伏管路试验装置的设计研究，对深海水合物安全开采具有重要意义。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的第一目的是提供一种循环多相流起伏管路试验装置，其通过实验参数和过程控制可实现模拟多种流型、多种管道倾角，模拟不同温度、压力、气固比、气液比、液固比下的起伏管道气液固流动状况，并为油气管道多相流动研究提供实验平台。

本发明的第一目的所提供的一种循环多相流起伏管路试验装置的技术方案为：

本发明的一种循环多相流起伏管路试验装置，包括依次相连且构成循环路径的油水固混合器、泵、气液固混合器、测试管段和气液固分离器，所述测试管段包括相互连通的下倾测试管段和上倾测试管段，所述下倾测试管段和上倾测试管段分别与气液固混合器和气液固分离器对应相连；所述下倾测试管段和上倾测试管段的倾斜角均在0～180°范围内可调。

进一步的，所述气液固混合器通过压缩机与气体接入口相连通。

进一步的，所述压缩机为永磁变频压缩机。

本发明使用永磁变频压缩机，可以实现排气量的任意调节，同时输出空气压力稳定，避免气压波动的出现。

进一步的，所述泵采用多相混输泵。

进一步的，所述下倾测试管道与上倾测试管道均固定在各自的管架上。

进一步的，所述下倾测试管道与上倾测试管道的倾斜角通过悬吊装置来悬挂相应管架端点的方式进行调节。

其中，悬吊装置包括滑轮，滑轮可以通过导轨移动并固定。