一种含砂油气管道沉积实验装置

摘要

本发明公开了一种含砂油气管道沉积实验装置，包括注液系统、注气系统和沉积分离系统；沉积分离系统包括U型管路和依次连接的主水平管路、分离器，U型管路两端分别经角度调节装置与主水平管路连接；主水平管路上设有阀门，且该阀门位于U型管路进出口之间；注液系统、注气系统分别与主水平管路的入口连接，用于向其输入携砂液和气体，主水平管路、U型管路上设置有可视化管段。本发明可以测定不同介质在不同倾角下的携砂沉积特性，同时，也可以直观观察沉积效果。

说明书

技术领域

本发明涉及石油天然气管道工程技术，特别涉及一种含砂油气管道沉积实验装置。

背景技术

我国的疏松砂岩油藏分布范围较广、储量较大，油田在生产中不可避免地将地层中的固体杂质随管输流体携带至油田集输系统中。油田集输系统工艺流程繁多，流体的流动状态多变，某些高含砂原油在井下施工和集输过程中，尽管采取了一定的除砂工艺，但是由于技术的限制、地层的复杂性以及稠油本身的携砂特性，使得一部分砂粒仍然存在于油水管道中，当流速小于颗粒沉积的临界流速时，输送介质中夹带的多种杂质，如管道的腐蚀产物、不溶于油的盐类、污油泥等可能在管道或者各生产设备中聚积堵塞，使管道内压力、流通面积更加复杂，输送能力减弱。砂粒还会对管道产生冲蚀与腐蚀，减小缓蚀剂与管道的接触面积，破坏管道内壁的防腐涂层，加剧管道内腐蚀，增大油田管理成本，对输油气管道安全生产带来极大挑战。

因此，寻找一种能在实验室环境下预测现场固-液-气混合流的流动状态的结构，延长油气管道使用寿命，提高管道的输送能力，指导现场的实际生产，对于保障油田地面工程的合理设计和安全运行管理有着重要的意义。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种含砂油气管道沉积实验装置，其U型管路与水平管路的接触角度可调节，同时其U型管路设置为对称结构，能同时测量上倾及下倾流体的砂沉积状态。本发明的技术方案如下：

一种含砂油气管道沉积实验装置，包括沉积分离系统，注液系统，注气系统；所述沉积分离系统包括依次连接的主水平管路和分离器；所述注气系统包括依次连接的混合罐和离心泵，离心泵出口与所述主水平管路入口连接，且离心泵出口设有流量计，用于计量固液混合物流量；所述混合罐中设有搅拌器，用于搅拌液体和砂、形成携砂溶液；所述注气系统包括依次连接的气体取样罐和压缩机，压缩机出口与所述主水平管路入口连接，且压缩机出口设有流量计，用于气体流量计量；本实验装置还包括U型管路，U型管路两端分别经角度调节装置与主水平管路连接，角度调节装置的进出口方向可以调节，从而改变U型管路与主水平管路之间的倾角；主水平管路上设有阀门，阀门位于U型管路进出口之间，此外，U型管路的进出口均设置有阀门；压缩机与主水平管路之间设有气相水平管路。

优选的，所述角度调节装置为软管。

优选的，所述U型管路上对称设置有可视化管段，用于直观观察管内沉积情况。

进一步，所述主水平管路上也设置有可视化管段。

进一步，所述U型管路出口位于主水平管路上的可视化管段与阀门之间。

进一步，所述可视化段采用透明有机玻璃材料制备而成。

优选的，所述U型管路弯头处设有加厚层，延长实验装置的使用寿命。

优选的，所述分离器包括依次连接的三相分离器和旋流分离器。

优选的，所述旋流分离器液体出口与液体取样罐连接，所述液体取样罐与所述混合罐连接，从而实现液体循环利用。

本发明的有益效果是：

(1)本发明可以测定不同介质在不同倾角下的携砂沉积特性。

(2)本发明设置有可视化管段，可以直观观察沉积效果。

(2)本发明在U型管路的弯头处设置加厚层，能进一步的增加实验装置的抗冲蚀性能。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图中，1、液体取样罐；2、混合罐；3、离心泵；4、气体取样罐；5、压缩机；6、气体水平管路；7、主水平管路；8、三相分离器；9、旋流分离器；10、U型管路；11、角度调节装置；12、阀门；13、可视化管段；14、加厚层；15、收砂器。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但发明的实施方式不限于此。

实施例：

请参考图1，一种含砂油气管道沉积实验装置，包括沉积分离系统、注液系统、注气系统。

注液系统包括依次连接的液体取样罐1、混合罐2和离心泵3，混合罐2中设置有搅拌器，用于搅拌液体和固体、形成携砂液；离心泵3出口管线上设有流量计、压力传感器。

注气系统包括依次连接的气体取样罐4、压缩机5和气体水平管路6，压缩机5出口管线上设有流量计、压力传感器。

沉积分离系统包括依次连接的主水平管路7、三相分离器8和旋流分离器9，主水平管路7的出口设有流量计、压力传感器；沉积分离系统还包括U型管路10，U型管路10两端分别经角度调节装置11与主水平管路7连接，角度调节装置11为软管，其可以弯曲，因此，U型管路10与主水平管路7之间的倾角可以改变，从而模拟不同倾角下的沉积情形；主水平管路7上设有阀门12，且该阀门12位于U型管路10进出口之间，同时U型管路10出入口也设置有阀门12，从而可以根据需要选择主水平管路7或者U型管路10进行沉积实验。U型管路10上对称设有流量计、压力传感器、可视化管段13，且U型管路10的弯头处设置加厚层14，加厚处理有利于提供设备的使用寿命。本实施例中可视化管段为透明有机玻璃管，便于直接观察管内沉积情况。三相分离器8和旋流分离器9的砂统一排入下方的收砂器15中。

离心泵3出口、气体水平管路6出口均与主水平管路7的入口端连通，且连接管线上设置有阀门12，从而可以选择接入主水平管路7的介质；旋流分离器9中的液体与液体取样罐1连接，从而实现液体的循环利用。

本装置的使用方式如下：

连接好实验装置，调节好U型管路与主水平管路之间的角度，打开相应阀门；含砂油样从混合罐中流出，经离心泵增压后与压缩后的气样汇合共同流出到U型管路，流体的流动和沉积状态可在U型管路中的可视化管段中观测，压力传感器与流量计可分别测出该段流体的流量和压差情况。

当不需要分析管道倾斜角度与重力对砂沉积特性的影响时，U型管路不需要参与工作，通过关闭位于主水平管路与U型管路连接处的阀门，即可使流体完全在主水平管路中循环，含砂油样从混合罐中流出，经离心泵增压后与压缩后的气样汇合，经压力传感器和流量计测量得到该段流体的流量和压差数据，在可视化管段中观察流体的流动和沉积状态，再将流体经分离器分别输送回气、液取样罐，回收样品后进行下一步的实验。

当不需要分析气相携砂沉积特性的影响时，可通过关闭位于主水平管路与气相水平管路连接处的阀门，即可使流体完全在主水平管路或U型管路中循环，含砂油样从混合罐中流出，经离心泵增压，后经压力传感器和流量计测量得到该段流体的流量和压差数据，在可视化管段中观察流体的流动和沉积状态，再将流体经分离器分别输送回气、液取样罐，回收样品。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。