一种应用于研究水合物堵塞的全可视化循环管路系统技术方案

本发明专利技术公开一种应用于研究水合物堵塞的全可视化循环管路系统，全可视化管路系统包括依次首尾相连的第一管路、第二管路、第三管路和第四管路，单螺杆泵连接在四个第一管路和第四管路之间，第一管路、第二管路、第三管路和第四管路均透光，第一管路、第二管路、第三管路和第四管路之间设置有若干个CCD相机，全可视化管路系统设置于步进式低温恒温室内；注液系统能够将溶液注入全可视化管路系统中；分离收集系统能够将溶液分离、回收；数据采集系统能够整合其他所有系统中的传感器信息并进行实时反馈，以保证所有系统合理协调运行。本发明专利技术应用于研究水合物堵塞的全可视化循环管路系统能够实现循环管路系统的全可视化和实时监测。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于研究水合物堵塞的全可视化循环管路系统
本专利技术涉及管道流动安全控制
，特别是涉及一种应用于研究水合物堵塞的全可视化循环管路系统。
技术介绍
天然气中的烃分子与游离水在一定温度、压力条件下会结合形成天然气水合物，天然气水合物是一种白色结晶固体。在油气开采和运输过程中，特别是低温、高压的深水环境下非常容易生成天然气水合物，天然气水合物会堵塞输送管路，且深水环境下极难清理管路中的天然气水合物，严重影响了油气开采效率；对管路中由于水合物堵塞引起的流动安全问题进行研究，有助于解决以上问题。目前的流动安全评价实验循环管路均能实现一定程度的科学研究并获得相关实验数据，但其并没有实现全可视化，无法做到对天然气水合物在管路中堵塞状态的整体观测，也无法得到水合物生成堵塞过程的实时图像，无法为海底油气管道输运过程中的流动安全问题的解决提供基础数据；目前现有的循环管路所配套的注入与排放系统只能实现小程度的气液多相注入，而且实验气体和液体不能够回收利用、还会对环境造成破坏。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种应用于研究水合物堵塞的全可视化循环管路系统，以解决上述现有技术存在的问题，实现循环管路系统的全可视化和实时监测。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种应用于研究水合物堵塞的全可视化循环管路系统，包括全可视化管路系统、注液系统、分离收集系统和数据采集系统；所述全可视化管路系统包括单螺杆泵和依次首尾相连的第一管路、第二管路、第三管路和第四管路，所述单螺杆泵连接在四个所述第一管路和所述第四管路之间，所述第一管路、第二管路、第三管路和第四管路均透光，所述第一管路、第二管路、第三管路和第四管路之间设置有若干个CCD相机，所述全可视化管路系统设置于步进式低温恒温室内，所述步进式低温恒温室一侧设置有热交换器；所述注液系统包括第一溶液罐和第二溶液罐，所述第一溶液罐通过第一输液管与所述单螺杆泵连通，所述第二溶液罐分别通过第二输液管与所述单螺杆泵连通，所述第一输液管和所述第二输液管上分别设置有往复泵，所述第一输液管上还设置有液体流量计；所述分离收集系统包括与所述全可视化管路连通的天然气收集罐，所述天然气收集罐的出口连接有气液分离器和燃烧器；所述数据采集系统包括设置在所述第一输液管、第二输液管、第一管路、第二管路、第三管路、第四管路上的压力传感器，设置在所述第一管路、第二管路、第三管路、第四管路上的温度传感器，设置在所述第一管路、第二管路、第三管路和第四管路之间的若干个CCD相机，及与所述CCD相机、所述压力传感器、所述温度传感器分别电连接的计算机。优选地，所述第一管路、第二管路、第三管路和第四管路均水平设置且依次平行排列；所述第一管路、第二管路、第三管路和第四管路依次通过不锈钢弯管连接，所述第一管路还通过第一注入管道与所述单螺杆泵的入口连通，所述第四管路还通过第二注入管道与所述单螺杆泵的出口连通，所述单螺杆泵的出口连接有质量流量计，所述第一注入管道与所述第二注入管道通过连接管相连，所述连接管上设置有压差传感器和第一气动阀；所述第一管路、第二管路、第三管路和第四管路均由若干个有机玻璃直管连接构成；所述不锈钢弯管和所述有机玻璃直管均采用高透光材质制作而成；所述第一管路上设置有声波仪、闸阀和球阀。优选地，可视管一端伸入密封法兰A内，可视管与密封法兰A之间由外到内的方向顺序安装有支撑环、挡圈、O型密封圈A和距离环；将两个密封法兰A的法兰盘通过螺栓固定对接，两个密封法兰A的法兰盘中间设置有密封垫片，分别伸入两个密封法兰A的可视管之间设置有距离套，所述距离套与可视管中间安装有垫圈A；密封法兰A上的传感器接口处设置有传感器，管路整体通过U型卡槽固定于支座上。优选地，所述第二管路和所述第三管路均铺设在活动底座上，所述活动底座一端转动连接在地面上，通过手拉葫芦能够将所述活动底座的另一端吊起。优选地，所述注液系统还包括连接在所述第一注入管道上的真空泵，所述真空泵与所述第一注入管道之间的管道上设置有阀门和与所述计算机电连接的压力传感器。优选地，所述天然气收集罐与所述全可视化管路之间设置有背压控制系统，所述背压控制系统包括设置在所述天然气收集罐与所述全可视化管路之间的管路上的背压调节阀、手动截止阀和与所述计算机电连接压力传感器。优选地，还包括稳压注气系统，所述稳压注气系统包括依次连通的缓冲稳压罐、第一气体增压泵和试验气瓶组，所述缓冲稳压罐与所述第二注入管道连通，所述缓冲稳压罐与所述第二注入管道之间的管道上设置有止回阀、气体流量计、气体过滤器和第二气动阀，所述气体流量计与所述气体过滤器并联；所述气液分离器与第二气体增压泵的一端连通，所述第二气体增压泵的另一端与所述天然气收集罐连通。优选地，所述第四管路上设置有盲管。优选地，所述盲管为不锈钢三通管一端连接钢管密封法兰B，另一端的旋转接头伸入密封法兰C，密封法兰c与旋转接头之间设置支撑带、O形密封圈D和U形密封圈B，密封法兰C与钢管法兰对接，密封法兰C在与钢管法兰对接的一面上设置有O形密封圈C。优选地，不锈钢三通管上设置有定位盘，定位盘上设置有若干个定位孔，密封法兰C上设置有定位架，定位架上设置有弹簧销组件，弹簧销组件通过定位孔连接定位盘与定位架。优选地，可视短管两端分别伸入顶盖法兰，下端的顶盖法兰连接不锈钢三通管支路，上端的顶盖法兰上设置有排放阀，两端的顶盖法兰通过护管固定连接，可视短管端面与顶盖法兰之间设置垫圈，可视短管外壁与顶盖法兰之间设置有O形密封圈B和U形密封圈A。优选地，所述不锈钢弯管上均设置有可视窗，一个所述不锈钢弯管上设置有排放阀。优选地，所述步进式低温恒温室的一侧还设置有与所述计算机电连接的甲烷浓度传感器。本专利技术应用于研究水合物堵塞的全可视化循环管路系统相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术应用于研究水合物堵塞的全可视化循环管路系统能够实现循环管路系统的全可视化和实时监测。全可视化管路系统整体由透明有机玻璃直管构成，CCD相机能够对管路状态进行实时监测；通过温度传感器、压力传感器、压差传感器、质量流量计、声波仪和数据采集系统组成的数据采集及分析系统实时监测水合物生成时的温度、压力、流量以及声波信号等数据并进行分析，通过CCD相机和数据采集系统能够得到水合物生成过程的实时图像，能够对海底油气输运的流动安全问题提供综合性数据和评价，具有结构合理，操作简便，易于观测等优点。注液系统采用两个溶液罐，即两套注液系统，能够实现两种溶液的混合定量注入；通过缓冲稳压罐和气动阀的协调配合，使得天然气可以稳定恒压注入实验系统，并且可以通过实验系统反馈的压力数据自动恒压补气；通过天然气天然气收集罐可以实现实验气体排出后的再收集，并且可以通过气体增压泵实现气体的再利用或者通过燃烧器将实验废气烧掉以防止温室气体排入大气。本专利技术一种应用于研究水合物堵塞的全可视化循环管路系统能够高效、稳定、环保地为流动安全循环管路实验系统提供多相流体注入，能够进一步地为深海油气管道输运过程中的流动安全保障问题提供技术和数据支持。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于研究水合物堵塞的全可视化循环管路系统，其特征在于：包括全可视化管路系统、注液系统、分离收集系统和数据采集系统；所述全可视化管路系统包括单螺杆泵和依次首尾相连的第一管路、第二管路、第三管路和第四管路，所述单螺杆泵连接在四个所述第一管路和所述第四管路之间，所述第一管路、第二管路、第三管路和第四管路均透光，所述第一管路、第二管路、第三管路和第四管路之间设置有若干个CCD相机，所述全可视化管路系统设置于步进式低温恒温室内，所述步进式低温恒温室一侧设置有热交换器；所述注液系统包括第一溶液罐和第二溶液罐，所述第一溶液罐通过第一输液管与所述单螺杆泵连通，所述第二溶液罐分别通过第二输液管与所述单螺杆泵连通，所述第一输液管和所述第二输液管上分别设置有往复泵，所述第一输液管上还设置有液体流量计；所述分离收集系统包括与所述全可视化管路连通的天然气收集罐，所述天然气收集罐的出口连接有气液分离器和燃烧器；所述数据采集系统包括设置在所述第一输液管、第二输液管、第一管路、第二管路、第三管路、第四管路上的压力传感器，设置在所述第一管路、第二管路、第三管路、第四管路上的温度传感器，设置在所述第一管路、第二管路、第三管路和第四管路之间的若干个CCD相机，及与所述CCD相机、所述压力传感器、所述温度传感器分别电连接的计算机。...

【技术特征摘要】
1.一种应用于研究水合物堵塞的全可视化循环管路系统，其特征在于：包括全可视化管路系统、注液系统、分离收集系统和数据采集系统；所述全可视化管路系统包括单螺杆泵和依次首尾相连的第一管路、第二管路、第三管路和第四管路，所述单螺杆泵连接在四个所述第一管路和所述第四管路之间，所述第一管路、第二管路、第三管路和第四管路均透光，所述第一管路、第二管路、第三管路和第四管路之间设置有若干个CCD相机，所述全可视化管路系统设置于步进式低温恒温室内，所述步进式低温恒温室一侧设置有热交换器；所述注液系统包括第一溶液罐和第二溶液罐，所述第一溶液罐通过第一输液管与所述单螺杆泵连通，所述第二溶液罐分别通过第二输液管与所述单螺杆泵连通，所述第一输液管和所述第二输液管上分别设置有往复泵，所述第一输液管上还设置有液体流量计；所述分离收集系统包括与所述全可视化管路连通的天然气收集罐，所述天然气收集罐的出口连接有气液分离器和燃烧器；所述数据采集系统包括设置在所述第一输液管、第二输液管、第一管路、第二管路、第三管路、第四管路上的压力传感器，设置在所述第一管路、第二管路、第三管路、第四管路上的温度传感器，设置在所述第一管路、第二管路、第三管路和第四管路之间的若干个CCD相机，及与所述CCD相机、所述压力传感器、所述温度传感器分别电连接的计算机。2.根据权利要求1所述的一种应用于研究水合物堵塞的全可视化循环管路系统，其特征在于：所述第一管路、第二管路、第三管路和第四管路均水平设置且依次平行排列；所述第一管路、第二管路、第三管路和第四管路依次通过不锈钢弯管连接，所述第一管路还通过第一注入管道与所述单螺杆泵的入口连通，所述第四管路还通过第二注入管道与所述单螺杆泵的出口连通，所述单螺杆泵的出口连接有质量流量计，所述第一注入管道与所述第二注入管道通过连接管相连，所述连接管上设置有压差传感器和第一气动阀；所述第一管路、第二管路、第三管路和第四管路均由若干个有机玻璃直管连接构成；所述不锈钢弯管和所述有机玻璃直管均采用高透光材质制作而成；所述第一管路上设置有声波仪、闸阀和球阀。3.根据权利要求2所述的一种应用于研究水合物堵塞的全可视化循环管路系统，其特征在于：可视管一端伸入密封法兰A内，可视管与密封法兰A之间由外到内的方向顺序安装有支撑环、挡圈、O型密封圈A和距离环；将两个密封法兰A的法兰盘通过螺栓固定对接，两个密封法兰A的法兰盘中间设置有密封垫片，分别伸入两个密封法兰A的可视管之间设置有距离套，所述距离套与可视管中间安装有垫圈A；密封法兰A上的传感器接口处设置有传感器，管路整体通过U型卡槽固定于支座上。4.根据权利要求2所述的一种应用于研究水合物堵塞的全可视化循环管路系统，其特征在于：所述第二管路和所述第三管路均铺设在活动底座上，所述活动底...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋永臣，赵佳飞，刘哲源，刘卫国，刘瑜，梁会永，储佳伟，杨明军，李洋辉，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21