一种模拟管道突缩时天然气水合物生成的实验装置及实验方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种模拟管道突缩时天然气水合物生成的实验装置及实验方法，合理设计模拟管道突缩时天然气水合物生成的实验装置并合理设计实验方法，通过控制管道的流动速度，以及通过改变上下游实验管径比和突缩连接管道的形状，研究管内流动机理，并模拟研究水合物形成后在金属管道粘附聚集的形成机理，对天然气水合物的开采及天然气的运输有重要意义。

An Experimental Device and Method for Simulating Gas Hydrate Formation during Pipeline Sudden Shrinkage

The invention provides an experimental device and method for simulating the formation of natural gas hydrate during pipeline sudden shrinkage. The experimental device and method for simulating the formation of natural gas hydrate during pipeline sudden shrinkage are reasonably designed. By controlling the flow speed of pipeline, and by changing the ratio of upstream and downstream experimental diameter and the shape of the sudden shrinkage connecting pipeline, the flow mechanism in pipeline is studied and the model is formed. It is important to study the formation mechanism of gas hydrate adherence and accumulation in metal pipelines after hydrate formation for gas hydrate exploitation and transportation.

【技术实现步骤摘要】
一种模拟管道突缩时天然气水合物生成的实验装置及实验方法
本专利技术涉及天然气水合物生产运输
，尤其涉及一种模拟管道突缩时天然气水合物生成的实验装置及实验方法。
技术介绍
随着陆地石油资源的日益匮乏，以及人们对海洋油气资源的勘探越来越多，天然气水合物资源丰富，特别重视对深水油气资源的开发。水下开采尤其是在深水条件下开采和生产输送油气资源已经成为可能，但是在天然气水合物生产及运输中存在着很多重要的问题，其中最明显也是最严重的就是变径突缩运输管道的堵塞事故。运输管道的堵塞会造成运输的中断，造成泄漏，污染环境，使油气运输工业难以正常运作，后果非常严重。但是长期以来，人们对水合物生产以及运输过程中遇到变径突缩的研究并不多，并且对管道形状粗细对水合物形成的研究形成过程也不够深入，目前国内外尚未有模拟管道突缩时的水合物生成的实验装置及方法。这些都对我们全面了解不同管道径组合变径突缩下水合物的堵塞以及如何应对这种堵塞造成了很大的困难。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：为了现有技术中未有模拟管道突缩时的水合物生成的实验装置及实验方法，本专利技术提供一种可对不同管道径组合变径突缩下水合物的堵塞以及如何应对这种堵塞进行实验的一种模拟管道突缩时天然气水合物生成的实验装置及实验方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种模拟管道突缩时水合物生成的实验装置，包括实验模拟系统、流体注入系统、循环系统、温度控制系统、压力测量系统、压力控制系统和监控存储系统，流体注入系统与循环系统管路连接并为循环系统提供多相流，所述的压力测量系统设置在流体注入系统与实验模拟系统管路之间，所述的监控存储系统设置在实验模拟系统侧方，监控存储系统包括监测实验模拟系统内部声波的声波探测装置和存储实验过程的高速摄像机；所述的实验模拟系统包括实验仓和通过固定法兰固定在实验仓内的主实验管道，所述的主实验管道包括下游实验管道和上游实验管道，所述下游实验管道和上游实验管道之间通过连接管道管路连通，所述压力控制系统与下游实验管道管路连通，所述循环系统、压力控制系统与上游实验管道管路连通，所述的实验仓内对应连接管路处开有可视窗口，所述高速摄像机对应可视窗口设置，所述的温度控制系统包括设置在实验仓下方的温度控制装置。进一步的，下游实验管道、连接管道和上游实验管道之间通过法兰连接。下游实验管道、连接管道和上游实验管道之间也可采用螺纹连接等其他可拆卸的连接方法。进一步的，所述的实验模拟系统的实验仓固定在实验可旋转平台上。进一步的，所述的循环系统包括溶液配液槽和连接溶液配液槽与实验模拟系统的循环管路，所述溶液配液槽与实验模拟系统的上游实验管道下的固定法兰之间的循环管路上还依次设有循环水进水控制阀、进水泵、加压泵和循环水出水控制阀。进一步的，流体注入系统包括多相流分离装置，所述多相流分离装置与溶液配液槽管路连通。进一步的，压力测量系统管路连接在多相流分离装置与实验模拟系统下游实验管路上的固定法兰之间，包括依次设置在管路上的泄压阀、安全溢流阀和流量计。进一步的，压力控制系统包括气源和连接在气源与实验模拟系统上游实验管路下的固定法兰之间的压力管路，所述气源与固定法兰之间的压力管路上依次设有气体控制阀、气体增压泵和压力表。一种模拟管道突缩时水合物生成的实验装置的实验方法，包括如下实验步骤：A、实验准备阶段：在溶液匹配槽中先配备好所需浓度的溶液，关闭安全泄压阀、循环水进水控制阀，打开实验仓，检查管道的对接吻合，旋紧管道固定法兰，关闭实验仓；打开循环水进水控制阀，启动进水泵，向实验模拟仓内注入所需液体，直至液体水平面淹没循环水管道出口为止，然后关闭循环水进水控制阀和进水泵，使水在实验温度控制装置中循环流通，使温度控制装置达到实验所需温度，启动进水泵和加压泵，保证实验仓内管组合中的液体流动；打开气体增压泵与气体控制阀，启动气体增压泵开始工作，读出压力表中压力，待管道内内压力达到试验工况所需压力后，关闭气体增压泵，打开溢流安全阀；打开光源，从照明视窗向实验仓中打光，启动高速摄像机、声波探测装置和计算机，保证高速摄像机和声波探测装置对准观察视窗，完成实验准备阶段；B、实验进行阶段：当实验仓内温度到达实验设定温度时，打开气体注入控制阀，然后打开气体增压泵，控制气体流量计流量，开始模拟主实验管道内的汇流流动的实验，用高速摄像机自动抓拍气泡在主实验管道上的流动情况，用声波探测装置探测水合物的聚集吸附情况，以及水合物的形成以及聚集阻塞过程，气体流量一定，循环水流量一定，且观察到管道有水合物形成为止，一个实验过程结束，高速摄像机抓拍的图像数据通过数据线传到计算机进行存储；C、更换管道阶段：当上一组实验结束后，先关闭温度控制装置，打开实验管道的安全泄压阀泄压，关闭循环水进水控制阀和循环水出水控制阀，打开实验仓下端的排水阀，排出主实验管道内的介质，根据实验要求，更换下一组实验管道组合，重复上两步继续进行试验，如需再增加实验管道组合，重复A、B、C步骤进行实验；D、实验结束阶段：先关闭温度控制装置，打开实验管道的安全泄压阀泄压，关闭循环水进水控制阀和循环水出水控制阀，关闭安全溢流阀，打开实验仓下端的排水阀，将本次实验后实验仓内的污水放空至水池，实验结束。本专利技术的有益效果是，本专利技术提供的一种模拟管道突缩时天然气水合物生成的实验装置及实验方法，合理设计模拟管道突缩时天然气水合物生成的实验装置并合理设计实验方法，通过控制管道的流动速度，以及通过改变上下游实验管径比和突缩连接管道的形状，研究管内流动机理，并模拟研究水合物形成后在金属管道粘附聚集的形成机理，对天然气水合物的开采及天然气的运输有重要意义。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术最优实施例的结构示意图。图2是本专利技术中实验模拟系统的结构示意图。图3是本专利技术中实验模拟系统中多种实验管道组合的示意图。图中1、溶液匹配槽2、循环水进水控制阀3、进水泵4、加压泵5-1、度控制装置6、实验仓6-1、上游实验管道6-2、连接管道6-3、下游实验管道6-4、固定法兰6-5、可视窗口7、实验可旋转平台8、流量计9、安全溢流阀10、多相流分离装置11、泄压阀12、气体增压泵13、气体控制阀14、压力表15声波探测装置16、高速摄像机。具体实施方式现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。如图1至图3所示的一种模拟管道突缩时水合物生成的实验装置，包括实验模拟系统、流体注入系统、循环系统、温度控制系统、压力测量系统、压力控制系统和监控存储系统。流体注入系统与循环系统管路连接并为循环系统提供多相流，所述的压力测量系统设置在流体注入系统与实验模拟系统管路之间，所述的监控存储系统设置在实验模拟系统侧方，监控存储系统包括监测实验模拟系统内部声波的声波探测装置15和存储实验过程的高速摄像机16。验模拟系统为实验提供模拟高压、低温下水合物堵塞形成的金属管道环境。实验模拟系统包括实验仓6和通过固定法兰6-4固定在实验仓6内的主实验管道。实验模拟系统的实验仓6固定在实验可旋转平台7上。可旋转平台7可上方的实验仓进行角度调节，可以进行水平放置角度的管道实验，也可以进行竖直本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟管道突缩时水合物生成的实验装置，其特征在于：包括实验模拟系统、流体注入系统、循环系统、温度控制系统、压力测量系统、压力控制系统和监控存储系统，流体注入系统与循环系统管路连接并为循环系统提供多相流，所述的压力测量系统设置在流体注入系统与实验模拟系统管路之间，所述的监控存储系统设置在实验模拟系统侧方，监控存储系统包括监测实验模拟系统内部声波的声波探测装置(15)和存储实验过程的高速摄像机(16)；所述的实验模拟系统包括实验仓(6)和通过固定法兰(6‑4)固定在实验仓(6)内的主实验管道，所述的主实验管道包括下游实验管道(6‑3)和上游实验管道(6‑1)，所述下游实验管道(6‑3)和上游实验管道(6‑1)之间通过连接管道(6‑2)管路连通，所述压力控制系统与下游实验管道(6‑3)管路连通，所述循环系统、压力控制系统与上游实验管道(6‑1)管路连通，所述的实验仓(6)内对应连接管路(6‑2)处开有可视窗口(6‑5)，所述高速摄像机(16)对应可视窗口(6‑5)设置，所述的温度控制系统包括设置在实验仓(6)下方的温度控制装置(5‑1)。

【技术特征摘要】
1.一种模拟管道突缩时水合物生成的实验装置，其特征在于：包括实验模拟系统、流体注入系统、循环系统、温度控制系统、压力测量系统、压力控制系统和监控存储系统，流体注入系统与循环系统管路连接并为循环系统提供多相流，所述的压力测量系统设置在流体注入系统与实验模拟系统管路之间，所述的监控存储系统设置在实验模拟系统侧方，监控存储系统包括监测实验模拟系统内部声波的声波探测装置(15)和存储实验过程的高速摄像机(16)；所述的实验模拟系统包括实验仓(6)和通过固定法兰(6-4)固定在实验仓(6)内的主实验管道，所述的主实验管道包括下游实验管道(6-3)和上游实验管道(6-1)，所述下游实验管道(6-3)和上游实验管道(6-1)之间通过连接管道(6-2)管路连通，所述压力控制系统与下游实验管道(6-3)管路连通，所述循环系统、压力控制系统与上游实验管道(6-1)管路连通，所述的实验仓(6)内对应连接管路(6-2)处开有可视窗口(6-5)，所述高速摄像机(16)对应可视窗口(6-5)设置，所述的温度控制系统包括设置在实验仓(6)下方的温度控制装置(5-1)。2.如权利要求1所述的一种模拟管道突缩时水合物生成的实验装置，其特征在于：所述的下游实验管道(6-3)、连接管道(6-2)和上游实验管道(6-1)之间通过法兰连接。3.如权利要求1所述的一种模拟管道突缩时水合物生成的实验装置，其特征在于：所述的实验模拟系统的实验仓(6)固定在实验可旋转平台(7)上。4.如权利要求1所述的一种模拟管道突缩时水合物生成的实验装置，其特征在于：所述的循环系统包括溶液配液槽(1)和连接溶液配液槽(1)与实验模拟系统的循环管路，所述溶液配液槽(1)与实验模拟系统的上游实验管道(6-1)下的固定法兰(6-4)之间的循环管路上还依次设有循环水进水控制阀(2)、进水泵(3)和加压泵(4)。5.如权利要求4所述的一种模拟管道突缩时水合物生成的实验装置，其特征在于：所述的流体注入系统包括多相流分离装置(10)，所述多相流分离装置(10)与溶液配液槽(1)管路连通。6.如权利要求5所述的一种模拟管道突缩时水合物生成的实验装置，其特征在于：所述的压力测量系统管路连接在多相流分离装置(10)与实验模拟系统下游实验管路(6-3)上的固定法兰(6-4)之间，包括依次设置在管路上的泄压阀(11)、安全溢流阀(9)和流量计(8)。7.如权利要求1所述的一种模拟管道突缩时水合物生成的实验装置，其特征在于：所述的压力控制系统包括气源和连接在气源与实验模拟...

【专利技术属性】
技术研发人员：何岩峰，夏一程，窦祥骥，王相，邓嵩，张世锋，徐慧，赵虹宇，刘成，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32