[发明专利]一种油水两相流流动特性的测试装置

说明书

本发明公开了一种油水两相流流动特性的测试装置，采用三个混合罐制备不同油水比的油水混合物，用于模拟不同油井采出的油水混合物。装置设置三条管道分别通过离心泵与三个混合罐相连，在三条管道的不同位置通过阀门、管道使其相互连接，通过控制各个阀门的开关状态可模拟星状管网集油流程、枝状管网集油流程和主干管向各分支管分流过程。管道均采用透明的有机玻璃管，可实时显示管道内流体的流动状态。与现有的油水两相流流动特性测试装置相比，本发明具有可模拟星状管网集油流程、可模拟枝状管网集油流程、可测试主干管向各分支管分流特性、可模拟不同油水比的油井产出物、流体流态可视化、功能丰富、流程多变等特点。

技术领域

本发明涉及油水两相流流动特性的技术领域，特别涉及一种油水两相流流动特性的测试装置。

背景技术

在一个油田生产区块中，不规则地分布着许多油井。油田集输站场的任务是将区块内的所有油井的产出物收集到联合站进行统一处理，而油井集输的方式有很多种类。目前，油井集输方式主要有单井汽车拉运、星状管网集油、枝状管网集油、环状管网集油等。根据油田具体的环境特点，采用的集输方式不同，油井与油井之间的连接形式相应也不相同。由于油井产出液中油水比例不同，集输管道内可能出现段塞流、分层流、弥散流等多种流型，而各井之间的连接形式对流型的演变具有重要影响。目前，对集输管道中油水流动特性的研究多集中在一条集输管道的管流特性，未考虑集输管网内油水的流动特性。在集输管道中，油水两相流的流型与其压力波动、压降密切相关，同时对下游的设备冲击也具有重要影响。前人多研究单条管道内油水两相流的演变特性、流动参数变化、形成机理等，但在星状管网集油流程、枝状管网集油流程中存在多条集输管道交汇的情况，对油水两相流的流动特性产生显著影响。研究星状管网集油流程、枝状管网集油流程中油水两相流的流动特性，有利于研究在多条集输管道交汇前与交汇后油水两相流的流动特性变化规律，揭示其流动的变化机理，对制定运行工况参数、降低管道运营成本、保障流动安全具有重要意义。各个油井的采出液通过集输管网将其聚集输送至主干管道，主干管道将采出液输送至联合站。在联合站内，一般设置若干个分离器，而主干管道则分为若干个支管道分别将油井采出液输送至各个分离器内。在主干管道分流至各个支管道过程中，易管流出现分配不均的情况，导致部分分离器负荷过高，而部分分离器负荷过低，不利于运行成本的降低，对设备也会产生一定的损耗。因此，研究主干管向各分支管分流特性对节能降耗、安全生产、保护设备具有重要意义。

为测量油水两相流的流动特性，罗小明建立了油水两相流实验环道(罗小明，吕国彬，何利民，et al.特稠油-水两相流流型研究[J].工程热物理学报，2016，V37(5)：1005-1011.)。装置主要采用混合搅拌罐制备油水混合物，螺杆泵驱动油水混合物至实验环道，通过环道沿线的流量计、压力传感器、温度传感器、取样阀测量单根管中油水两相流的流动参数。其存在的主要问题是，仅可模拟单根管道中油水两相流的流动特性，无法对星状管网集油流程、枝状管网集油流程中油水两相流的流动变化规律进行测试，且无法对主干管向各分支管分流特性进行测试。同时，装置仅设一台混合搅拌罐，仅可同时进行一种油水比例下油水混合物的制备，即仅可同时模拟一种油井采出的油水混合物。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种可模拟星状管网集油流程、可模拟枝状管网集油流程、可测试主干管向各分支管分流特性、可模拟不同油水比的油井产出物、流体流态可视化、功能丰富、流程多变的油水两相流流动特性测试装置。采用三个混合罐制备不同油水比的油水混合物，用于模拟不同油井采出的油水混合物。装置设置三条管道分别通过离心泵与三个混合罐相连，在三条管道的不同位置通过阀门、管道使其相互连接，通过控制各个阀门的开关状态可模拟星状管网集油流程、枝状管网集油流程和主干管向各分支管分流过程。管道均采用透明的有机玻璃管，可实时显示管道内流体的流动状态。