一种用于深水立管内水合物流动安全研究的实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用于深水立管内水合物流动安全研究的实验装置，包括可调倾斜角度和温度梯度的高压可视水合物反应釜、供气系统、注液系统、温度控制系统、数据采集及处理系统；供气系统通过供气管线与所述水合物反应釜下部连通；注液系统通过注液管线与水合物反应釜上部连通，将液体注入到所述的水合物反应釜中；温度控制系统通过恒温水浴对水合物反应釜的温度进行调节；数据采集及处理系统，用于采集水合物反应釜、供气系统、注液系统的各项参数并进行处理。本实用新型专利技术可模拟具有不同倾斜角度以及全温度梯度的深水立管；可研究水合物在低温段的沉积情况；可别研究水合物在深水立管内的加热、降压、注抑制剂分解情况等等。

An experimental device for the study of the safety of hydrates in deep water risers

The utility model discloses a device for deepwater experimental hydrate research flow safety tube, including adjustable tilt angle and temperature gradient in the high pressure reactor, gas hydrate visual system, injection system, temperature control system, data acquisition and processing system; communicated with the lower part of the reaction kettle through hydrate gas pipeline gas supply system; liquid injection system is communicated with the liquid injection pipe and the upper part of the hydrate reaction kettle, the liquid is injected into the hydrate reaction kettle; temperature control system by constant temperature water bath to hydrate reaction kettle temperature in regulation; data acquisition and processing system for collecting, hydrate reactor, gas and liquid injection system parameters system and process. The utility model can simulate deepwater risers with different inclination angles and all temperature gradients, and can study the deposition of hydrates in low temperature section. It is not necessary to study the heating, decompression and injection inhibitor decomposition of hydrates in deepwater risers.

【技术实现步骤摘要】
一种用于深水立管内水合物流动安全研究的实验装置
本技术属于深水油气管线输送流动安全保障
，具体涉及一种用于深水立管内水合物流动安全研究的实验装置。
技术介绍
深水油气集输系统具有低温、高压、长距离、大高差的特点，因此水合物非常容易在深水立管中形成并引发立管堵塞。目前，随着油气资源的开发不断向深水领域拓展，由水合物生成和堵塞导致的深水立管流动安全问题愈发严重。此外，深水立管所处的特殊环境也会给水合物的预防和清除解堵工作带来极大困难。因此，深水立管内的水合物流动安全已成为相关领域研究人员的关注热点。目前，实验室内对水合物流动安全的研究主要针对水平管道，其研究所用的实验装置多为管流环路。然而，这些管流环路装置大都不具有立管段，因此不能用于对立管内水合物流动安全的研究。虽有少数管流环路具有立管段，但与其立管段配套的控制及监测手段却较为匮乏，比如不能模拟深水立管的大温度梯度、无法研究水合物在低温段的沉积、可视范围较窄等。此外，管流环路的规模相对较大，故其建造、运行和维护的成本较高，不利于推广应用。可见，目前需要一种简便经济的实验装置来对深水立管内水合物的流动安全进行专门研究。
技术实现思路
针对现有技术的不足，提供一种用于深水立管内水合物流动安全研究的实验装置，该装置能够较好的模拟深水立管系统的特点和运行工况，进而可对深水立管内水合物的形成特性、聚集特性、沉积特性及分解特性进行研究。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种用于深水立管内水合物流动安全研究的实验装置，包括可调倾斜角度和温度梯度的高压可视水合物反应釜、供气系统、注液系统、温度控制系统、数据采集及处理系统；所述供气系统通过供气管线与所述水合物反应釜下部连通，为所述的水合物反应釜提供一定的压力；所述注液系统通过注液管线与水合物反应釜上部连通，将液体注入到所述的水合物反应釜中；所述温度控制系统通过恒温水浴对水合物反应釜的温度进行调节；所述数据采集及处理系统，用于采集水合物反应釜、供气系统、注液系统的各项参数并进行处理。优选的，所述水合物反应釜内部为连通的空心圆柱，外部为六个大小相同且互不连通的独立水浴夹套，所述水浴夹套将水合物反应釜分为六个独立控温的子反应釜。优选的，所述水浴夹套下部设有冷媒入口，上部设有冷媒出口，冷媒入口和冷媒出口通过软管分别与恒温水浴的出水口和进水口相连；优选的，所述子反应釜前后两端对称的安装有一对蓝宝石可视窗，用于对子反应釜中的实验现象进行观察，所述蓝宝石可视窗处无水浴夹套；优选的，所述子反应釜左右两侧对称的安装有两个温度传感器，用于对子反应釜内温度的采集。优选的，所述水合物反应釜一侧与支撑板相连，所述支撑板通过液压推杆和转轴与装置支座相连，实验时操纵液压推杆即可调整水合物反应釜的倾斜角度。优选的，所述水合物反应釜顶部安装有安全阀；优选的，所述水合物反应釜上部安装有进液口和排气口，所述水合物反应釜下部安装有进气口和排液口；优选的，所述水合物反应釜底部安装有机械搅拌器，开启时用于模拟立管内流体流动；所述机械搅拌器下部与扭矩传感器相连，所述扭矩传感器用于测量机械搅拌器在水合物反应釜内转动时的扭矩；优选的，所述供气系统包括高压气瓶、气体减压阀、供气管线，所述高压气瓶、气体减压阀之间通过供气管线依次连接；所述供气系统通过供气管线与水合物反应釜下部的进气口相连。优选的，所述注液系统包括储液罐、恒流泵、注液管线，所述储液罐、恒流泵之间通过注液管线依次连接；所述注液系统通过注液管线与水合物反应釜上部的进液口相连。优选的，所述温度控制系统包括六台独立工作的恒温水浴；所述恒温水浴的出水口和进水口分别与水浴夹套的冷媒入口和冷媒出口相连，实验时通过调节各恒温水浴的温度来模拟深水立管的温度梯度，同时还可研究水合物在低温段的沉积情况及水合物在深水立管内的加热分解情况。优选的，所述数据采集及处理系统包括与采集卡相连的压力传感器、温度传感器、扭矩传感器、气体流量计、液体流量计、高速摄像机以及计算机；所述压力传感器安装在水合物反应釜顶部和底部；所述温度传感器对称安装在子反应釜的左右两侧；所述扭矩传感器安装在机械搅拌器下部；所述气体流量计安装在气体减压阀和进气口之间供气管线上；所述液体流量计安装在恒流泵和进液口之间的注液管线上；所述高速摄像机布置在子反应釜蓝宝石可视窗处；所述采集卡与计算机相连；所述计算机用于处理水合物反应釜、供气系统、注液系统的各项采集参数。本技术的有益效果是：可通过操纵液压推杆来调整水合物反应釜的倾斜角度，进而模拟具有不同倾斜角度的深水立管；可通过调节不同恒温水浴的温度来模拟深水立管的全温度梯度；可通过调节不同恒温水浴的温度来研究水合物在低温段的沉积情况；可通过调节恒温水浴温度、排气口排气、注液系统注抑制剂来分别研究水合物在深水立管内的加热、降压、注抑制剂分解情况；可通过开始/停止供气和开启/关停机械搅拌来模拟停输/再启动工况下深水立管内水合物的形成特性；可通过可视窗对水合物在深水立管内的形成特性、聚集特性、沉积特性及分解特性进行实时观察研究；相较于管流环路，该装置占地规模小、造价和运行成本低。综上，本技术对深水立管内水合物的流动安全研究具有重要意义。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为本技术的结构示意图。图中：1-水合物反应釜，2-安全阀，3-高速摄像机，4-支撑板，5-蓝宝石可视窗，6-水浴夹套，7-液压推杆，8-转轴，9-支座，10-扭矩传感器，11-机械搅拌器，12-恒温水浴，13-储液罐，14-恒流泵，15-液体流量计，16-高压气瓶，17-气体减压阀，18-气体流量计，19-采集卡，20-计算机。TT为温度传感器，PT为压力传感器，V1-V10为各阀门，其中V1-V5为液相截止阀，V6-V10为气相针型阀。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。下面结合附图对本技术进一步说明。如图1所示，一种用于深水立管内水合物流动安全研究的实验装置，包括可调倾斜角度和温度梯度的高压可视水合物反应釜1、供气系统、注液系统、温度控制系统、数据采集及处理系统；所述供气系统通过供气管线与水合物反应釜1下部相连；所述注液系统通过注液管线与水合物反应釜1上部相连；所述温度控制系统通过恒温水浴12对水合物反应釜1的温度进行调节；所述数据采集和处理系统，用于采集水合物反应釜1、供气系统、注液系统的各项参数并进行处理。本技术可模拟具有不同倾斜角度的深水立管；可模拟深水立管的全温度梯度；可研究水合物在低温段的沉积情况；可别研究水合物在深水立管内的加热、降压、注抑制剂分解情况；可模拟停本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于深水立管内水合物流动安全研究的实验装置，其特征在于，包括可调倾斜角度和温度梯度的高压可视水合物反应釜、供气系统、注液系统、温度控制系统、数据采集及处理系统；所述供气系统通过供气管线与所述水合物反应釜下部连通，为所述的水合物反应釜提供一定的压力；所述注液系统通过注液管线与水合物反应釜上部连通，将液体注入到所述的水合物反应釜中；所述温度控制系统通过恒温水浴对水合物反应釜的温度进行调节；所述数据采集及处理系统，用于采集水合物反应釜、供气系统、注液系统的各项参数并进行处理；所述水合物反应釜内部为连通的空心圆柱，外部为六个大小相同且互不连通的独立水浴夹套，所述水浴夹套将水合物反应釜分为六个独立控温的子反应釜。

【技术特征摘要】
1.一种用于深水立管内水合物流动安全研究的实验装置，其特征在于，包括可调倾斜角度和温度梯度的高压可视水合物反应釜、供气系统、注液系统、温度控制系统、数据采集及处理系统；所述供气系统通过供气管线与所述水合物反应釜下部连通，为所述的水合物反应釜提供一定的压力；所述注液系统通过注液管线与水合物反应釜上部连通，将液体注入到所述的水合物反应釜中；所述温度控制系统通过恒温水浴对水合物反应釜的温度进行调节；所述数据采集及处理系统，用于采集水合物反应釜、供气系统、注液系统的各项参数并进行处理；所述水合物反应釜内部为连通的空心圆柱，外部为六个大小相同且互不连通的独立水浴夹套，所述水浴夹套将水合物反应釜分为六个独立控温的子反应釜。2.如权利要求1所述的一种用于深水立管内水合物流动安全研究的实验装置，其特征在于，所述水浴夹套下部设有冷媒入口，上部设有冷媒出口，冷媒入口和冷媒出口通过软管分别与恒温水浴的出水口和进水口相连。3.如权利要求2所述的一种用于深水立管内水合物流动安全研究的实验装置，其特征在于，所述温度控制系统包括六台独立工作的恒温水浴；所述恒温水浴的出水口和进水口分别与水浴夹套的冷媒入口和冷媒出口相连。4.如权利要求1所述的一种用于深水立管内水合物流动安全研究的实验装置，其特征在于，所述子反应釜前后两端对称的安装有一对用于对子反应釜中的实验现象进行观察的可视窗，所述可视窗处无水浴夹套。5.如权利要求1所述的一种用于深水立管内水合物流动安全研究的实验装置，其特征在于，所述水合物反应釜一侧与支撑板相连，所述支撑板通过液压...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋光春，施政灼，李玉星，王武昌，刘翠伟，姜凯，姚淑鹏，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：新型
国别省市：山东,37