一种测量连续抽油管内流体综合影响因素的实验装置

摘要

本发明公开了一种测量连续抽油管内流体综合影响因素的实验装置，包括油槽主体、变频电机、高温齿轮泵、第一单向阀、比例溢流阀、节流阀、流量变送器、第一连续抽油管、耐高温透明玻璃管和第二连续抽油管，油槽主体、变频电机和第一单向阀依次通过管路顺序连接，第一单向阀通过三通阀与比例溢流阀和节流阀连接，流量变送器依次通过第一四通阀与第一连续抽油管连接，第一连续抽油管通过耐高温透明玻璃管与第二连续抽油管连接，第二连续抽油管依次通过第二四通阀和手阀与油槽主体连接，第一四通阀和第二四通阀上均并联有压力变送器和温度变送器；油槽主体包括加热装置、冷却系统和温度变送器，本发明可测量不同电缆对原油结蜡、流速和压力的影响。

说明书

技术领域:

本发明属于机械内部流场测量实验技术领域，具体涉及一种测量连续抽油管内流体综合影响因素的实验装置。

背景技术：

连续抽油管是一种内置电缆的连续管产品，在使用过程中内置电缆受到流体扰动等影响，同时电缆状态也将对流体产生阻尼，两者之间的制约关系尚未明确，严重限制内置式连续抽油管的应用。目前我国多数油田采出原油为稠油和含蜡油，在原油开采和输送过程中，流体的流变特性、粘温特性是连续抽油管的关键物理性能参数，而它们传统的测试分析采用数值模拟和流变学手段，评价结果与实际运行参数有一定的差距。

测量连续抽油管内流体综合影响因素的实验装置，不仅成为测量流体的压降规律、不同流速、不同温度下的结蜡以及流态等综合影响因素的主要实验研究手段，其实验结果将为连续抽油管的选材、泵的选型、管柱设计、水利参数设计等提供指导作用。目前，对于管道流体特性、含蜡油蜡沉积特性等实验研究的各类实验装置中，其中一些装置的测试分析功能比较单一、测试范围局限性较大、而且操作繁琐，一旦改变实验条件和实验方案，这类实验装置则很难适用，需要对其改造或者重新设计，设备利用率低，不适合模拟连续抽油管在油田实际工况中的情形。对此，我们研究提出了一种测量影响连续抽油管内流体影响因素的实验装置，该装置可以用来模拟连续抽油管在油田实际工况下，流体压降规律、不同流速、不同温度下结蜡以及流态等因素对连续抽油管的影响。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种测量连续抽油管内流体综合影响因素的实验装置，该实验装置可以用来模拟连续抽油管在油田实际工况下，流体压降规律、不同流速、不同温度下结蜡以及流态等因素对连续抽油管的影响，操作简单，成本低，生产效率高。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种测量连续抽油管内流体综合影响因素的实验装置，包括油槽主体、变频电机、高温齿轮泵、第一单向阀、比例溢流阀、节流阀、流量变送器、第一连续抽油管、耐高温透明玻璃管和第二连续抽油管，所述油槽主体、变频电机和第一单向阀依次通过管路顺序连接，所述高温齿轮泵和变频电机连接，所述第一单向阀通过三通阀与所述比例溢流阀和节流阀连接，所述节流阀与流量变送器连接，所述流量变送器依次通过第一四通阀、进油金属软管和第一快换接头与第一连续抽油管的一端连接，所述第一连续抽油管的另一端与耐高温透明玻璃管的一端连接，所述耐高温透明玻璃管的另一端与第二连续抽油管的一端连接，所述第二连续抽油管的另一端依次通过第二快换接头、出油金属软管、第二四通阀和手阀与所述油槽主体连接，所述第一四通阀和第二四通阀上均并联有压力变送器和温度变送器；所述油槽主体包括用于控制流体温度的加热装置和冷却系统，以及测量流体温度的温度变送器。

上述实验装置还包括第二单向阀，所述第二单向阀与所述手阀并联，并与第二四通阀和油槽主体串联。

上述耐高温透明玻璃管的两端分别通过卡箍与第一连续抽油管和第二连续抽油管连接。

上述耐高温透明玻璃管、第一连续抽油管和第二连续抽油管均垂直于地面。

上述油槽主体中的流体添加有示踪剂。

上述示踪剂为着色剂，或荧光粉。

本发明的有益效果：

本发明实验装置通过加热系统和冷却系统可以方便控制流体的温度，方便测量结蜡对连续抽油管内电缆的影响，具有很强的适用性；通过阀门的切换，可以实现不同流程，完成不同条件下的实验，结构简单、操作方便；通过开启和关闭不同阀门、仪表，完成原油的压力、流速、密度、颗粒物等影响因素对连续抽油管内电缆的影响，并且模拟不同铠装电缆对原油结蜡的影响以及对原油流速、压力的影响；此外，本实验装置还可以用于含蜡原油、稠油、油水混合液等流体特性的效果评价。

附图说明:

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1为本发明测量连续抽油管内流体综合影响因素的实验装置示意图。

附图标记说明：1油槽主体、2变频电机、3高温齿轮泵、4第一单向阀、5三通阀、6比例溢流阀、7节流阀、8流量变送器、9第一四通阀、10进油金属软管、11第一快换接头、12第一连续抽油管、13耐高温透明玻璃管、14第二连续抽油管、15第二快换接头、16出油金属软管、17第二四通阀、18手阀、19第二单向阀、20加热装置、21温度变送器、22冷却系统、23压力变送器、24卡箍。

具体实施方式:

如图1所示一种测量连续抽油管内流体综合影响因素的实验装置，包括包括油槽主体1、变频电机2、高温齿轮泵3、第一单向阀4、比例溢流阀6、节流阀7、流量变送器8、第一连续抽油管12、耐高温透明玻璃管13和第二连续抽油管14，所述油槽主体1、变频电机2和第一单向阀4依次通过管路顺序连接，所述高温齿轮泵3和变频电机2连接；所述第一单向阀4通过三通阀5与所述比例溢流阀6和节流阀7连接，所述节流阀7与流量变送器8连接，所述流量变送器8依次通过第一四通阀9、进油金属软管10和第一快换接头11与第一连续抽油管12的一端连接，所述第一连续抽油管12的另一端与耐高温透明玻璃管13的一端连接，所述耐高温透明玻璃管13的另一端与第二连续抽油管14的一端连接，所述第二连续抽油管14的另一端依次通过第二快换接头15、出油金属软管16、第二四通阀17和手阀18与所述油槽主体1连接，所述第一四通阀9和第二四通阀17上均并联有压力变送器23和温度变送器21；所述油槽主体1包括用于控制流体温度的加热装置20和冷却系统22，以及测量流体温度的温度变送器21。

本发明在油槽主体1上均布加热装置20和冷却系统22，通过专门的仪表和控制单元，设置和控制油槽主体1里面流体的温度，使油槽主体1里流体温度始终跟管道流体保持一致，处于均匀的温度场；本发明通过高温齿轮泵3进行抽油(即抽取油槽主体1里面的流体)；通过第一单向阀4控制流体压力，防止流体压力过大，造成回流，从而保护高温齿轮泵3；通过比例溢流阀6调定溢流的流量，对系统的控制更加精密；通过节流阀7来控制管路中流体流量的大小；通过流量变送器8来测试管路中流量的大小，从而模拟不同流量下流体对连续抽油管的影响；通过耐高温透明玻璃管13可以观察流体的流型；手阀18是用来控制流体的开关，方便更换设备部件；本发明在第一四通阀9并联有压力变送器23和温度变送器21，用来测量进油金属软管10中的压力变化和温度变化；第二四通阀17上并联有压力变送器23和温度变送器21，用来测量出油后压降规律和温度变化情况。

为了防止手阀18忘记打开，流体依旧能够流回油槽主体1，避免油压过大，造成不安全事故，本发明还包括第二单向阀19，所述第二单向阀19与所述手阀18并联，并与第二四通阀17和油槽主体1串联。

本发明的实验装置可以实现原油的压力、流速、密度、颗粒物等因素不同的情况下，测量原油流动对连续抽油管内电缆产生的影响。测量前：油槽主体1中装入油品，混入示踪剂(着色剂、荧光粉)，开启变频电机2、高温齿轮泵3、单向阀3、三通阀5、比例溢流阀6、节流阀7、流量变送器8、第一四通阀9、压力变送器23、温度变送器21、第二四通阀17、第二单向阀19和手阀18，待油压稳定后开始实验。通过调节与第一四通阀9连接的压力变送器23控制入口压力为0.1MPa，然后调节节流阀7，使流速控制在0.01m/s，通过耐高温透明玻璃管13观察连续抽油管内流体的流态，通过与第二四通阀17连接的压力变送器23和温度变送器21测量压降规律和流体温度，保持在恒温状态。同样根据上述方法，按照表1中的数值调整压力、流速，记录流量、压力、温度，观察连续抽油管内流体油流状态，并记录，其中油品1和油品2拥有不同的密度，在恒温下测量压力损失规律以及不同流速对连续抽油管内电缆的影响。

本发明实验装置可以实现结蜡对流体流态、流速以及压力损失的影响规律。通过油槽主体1中的加热装置20，加热油品，经由温度变送器24测量温度，使温度控制在结蜡点上，然后根据表1，测量在45℃下原油结蜡对流体流态、流速以及压力损失的影响。

表1压力、流速试验参数调整范围