一种测量管道不同壁面处固相沉积特性的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种测量管道不同壁面处固相沉积特性的装置及方法，包括测试管段和连接管，所述测试管段包括厚壁钢管、密封条、密封垫片、小块厚钢板、压差传感器，所述连接管与现有环道相密封连接；所述厚壁钢管由四个弧形管拼合而成，相邻的两个弧形管相接触的位置处均设有密封条，所述弧形管上开设有沟槽，且弧形管上设有小块厚钢板；所述测试管段上还安装有压差传感器。本发明专利技术克服了目前环道实验装置在测量管道不同壁面处固相沉积特性方面的局限性，所提出的模拟方法及装置具有接近实际、适用范围广、易实施、测量方便的优点。

A Device and Method for Measuring Solid Deposition Characteristics of Pipeline at Different Wall Surfaces

The invention discloses a device and a method for measuring solid phase deposition characteristics at different wall surfaces of a pipeline, including a test pipe section and a connecting pipe, which comprises a thick-walled steel pipe, a sealing strip, a sealing gasket, a small piece of thick steel plate and a pressure differential sensor, and the connecting pipe is sealed and connected with an existing ring pipe; the thick-walled steel pipe is composed of four arc pipes and two adjacent arc pipes. A sealing strip is arranged at the contact position, a groove is arranged on the arc pipe, and a small piece of thick steel plate is arranged on the arc pipe, and a pressure difference sensor is also installed on the test pipe section. The invention overcomes the limitation of the current loop experimental device in measuring the solid phase deposition characteristics at different walls of pipelines, and the proposed simulation method and device have the advantages of close to reality, wide application range, easy implementation and convenient measurement.

【技术实现步骤摘要】
一种测量管道不同壁面处固相沉积特性的装置及方法
本专利技术属于石油与天然气工程
，具体涉及一种测量管道不同壁面处固相沉积特性的装置及方法。
技术介绍
含蜡原油在输送过程中，当油温降低到含蜡原油的析蜡点之下时，原油中的蜡晶将不断析出和生长，最后在管壁上沉积下来。影响固相沉积的因素较多，不同输送条件下管壁的固相沉积量不同，且沉积层的性质也会存在差异。含蜡原油管道的固相沉积物以蜡沉积为主，还包括沥青质、胶质、凝油和机械杂质。固相沉积物缩小了管道的有效内径，增大了输送摩擦阻力，降低了管道的输送能力，严重时可能导致管道堵塞。因此，含蜡原油的固相沉积问题一直是国内外学者研究的热点。目前学者们已研制了许多测量含蜡原油管道固相沉积的实验装置，并建立了大量的预测模型。在实验装置方面，主要包括冷指实验、冷板实验、旋转圆盘实验以及环道实验。各种实验装置均有自己的适用范围和优缺点，测量结果亦存在一定的差异，难以横向比较；在预测模型方面，基于实验结果建立沉积动力学模型是目前预测管道蜡沉积速率的有效方法，但是，如何将室内环道装置的研究结果准确地应用于实际管道是当前亟需解决的问题。事实上，关于沉积机理的认识及沉积厚度的预测等一系列科学问题并没有完全地得到解决，目前固相沉积问题的研究仍然以实验为主。众所周知，含蜡原油管道内的固相沉积物厚度沿轴向是不均匀的。此外，由于固相沉积物中沥青质、胶质等重组分以及机械杂质颗粒的存在，受其重力作用的影响，在同一横截面上，管道底部的沉积物厚度可能和其它位置存在一定差异。特别是在多相管流中，同一横截面上沉积厚度的环向分布差异将会更明显。对于目前的室内实验装置而言，其所用的测试方法往往得到的是某一管段内沉积物的平均厚度，难以看出固相沉积厚度沿管壁轴向的变化情况。此外，若要弄清管壁同一横截面上不同位置的沉积情况，可采用相关测厚仪器来测量管壁的环向沉积厚度，但整个操作过程较为复杂，且会对沉积层造成一定程度的破坏。为了直观测量管道不同壁面处的沉积厚度、方便对不同壁面处的沉积物进行取样测试，需要一种测量管道不同壁面处固相沉积特性的装置和方法。基于此，本专利技术在环道实验装置的基础上，研制了能够测量管道不同壁面处固相沉积特性的测试管段，并提出了实施方法。该装置与现有的环道装置结合使用，能够很好地测量单相及多相流管道中不同壁面处的固相沉积特性。本专利技术的实现对于进一步发展管道固相沉积理论具有重要的实际意义，也是对常规沉积实验环道装置的重要补充与完善。
技术实现思路
针对上述存在的技术不足，本专利技术的目的是提供一种测量管道不同壁面处固相沉积特性的装置及方法，克服目前常规环道实验装置在测量管道不同壁面处固相沉积特性方面的局限性。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术提供一种测量管道不同壁面处固相沉积特性的装置，包括测试管段和密封安装在所述测试管段两端的两个连接管，所述测试管段包括厚壁钢管、密封条、密封垫片、小块厚钢板、压差传感器；所述测试管段外设有恒温水槽，两个所述连接管分别与现有环道相密封连接，所述厚壁钢管、所述连接管以及现有环道的内径均相同；所述厚壁钢管由四个弧形管拼合而成，所述弧形管对应的圆心角为90度，相邻的两个弧形管相接触的位置处均设置有密封条，对应的所述弧形管上开设有沿轴向分布的沟槽，所述密封条贴紧在所述沟槽内，所述弧形管的外周壁上阵列分布有若干个小块厚钢板，相邻的两个所述弧形管通过安装在所述小块厚钢板上的螺栓相固定；所述测试管段上还安装有压差传感器。优选地，所述连接管与所述厚壁钢管、所述连接管与现有环道均通过法兰密封连接，所述连接管与现有环道的连接处、所述连接管与所述厚壁钢管的连接处均设置有橡胶密封垫片。测量管道不同壁面处固相沉积特性的方法，具体包括如下步骤：S1：根据自身环道管路尺寸，选择内径与现有环道内径相同的厚壁钢管，并同时选取或者加工与厚壁钢管尺寸配套的法兰，将厚壁钢管两端先直接与法兰焊接，然后利用线切割技术将厚壁钢管连同法兰一起剖开为四瓣式结构(对应四个弧形管)；S2：在沿着剖开后形成的弧形管的轴向开设与弧形管长度相同的沟槽，将密封条镶嵌在沟槽内；S3：在剖开后形成的弧形管的外壁上，沿管段轴向每间隔一定距离焊接一小块厚钢板，并在小块厚钢板上开小孔安装螺栓，使得剖开后形成的弧形管重新拼接成圆管，螺栓穿过钢板上的小孔起紧固作用，同时也能够使相互接触的密封条接触紧密，保证其密封性；S4：将厚壁钢管与连接管、连接管与现有环道之间均通过法兰连接在一起，法兰之间用密封垫片密封，密封垫片外缘的半径大于密封条所在位置的半径；S5：在测试管段外设置一恒温水槽，测试管段浸没在水中，依靠恒温水槽中的循环水对测试管段的管外壁进行冷却，并使其温度保持在实验的设定温度；S6：最后在测试管段上安装压差传感器，利用信号传输线传给外部的环道数据采集系统，实时监测测试管段的压差变化，并以此判断管内的固相沉积情况；S7：在完成上述步骤后，基于现有环道实验装置，采用常规的固相沉积实验操作方法进行测试，在实验过程中，通过测试管段的压差变化情况预判管内的沉积量，实验结束后将厚壁钢管拆开成四个弧形管，分别测量各弧形管不同轴向位置处的沉积物厚度并测试沉积层的性质，即可得到管道不同壁面处的固相沉积特性。优选地，所述厚壁钢管的外径为60mm，壁厚为12.5mm；所述小块厚钢板的厚度为5mm。本专利技术的有益效果在于：(1)对流体介质适用性强、测量范围广结合相应的环道装置，可对各种物性的含蜡原油、多相流动下的管道不同壁面处的固相沉积特性进行测定，适用于针对不同流体介质的实验研究。(2)测试结果与实际接近、可模拟分析多因素对固相沉积特性的影响本专利技术的测试管段与现有环道结合使用，该方法与冷板实验、冷指实验以及旋转圆盘实验相比，其测试结果更加接近实际；采用本装置亦可定量分析多因素(油壁温差、沉积时间、流速、原油组成等)对管道固相沉积特性的影响，且能够进一步确定影响沉积的关键因素。(3)方便测试管道不同壁面处的沉积厚度和沉积层性质本专利技术的测试管段拆卸与组装方便，待其实验结束后，将厚壁钢管拆开成四个弧形管，可以方便地获得各弧形管不同轴向位置处的沉积厚度，进而得出不同轴向位置处沉积厚度的环向分布规律，同时也有助于探究沉积厚度沿轴向的分布规律。除此之外，由于将厚壁钢管拆开成四个弧形管，可以方便对各弧形管不同轴向位置处的沉积物进行取样测试分析，有利于进一步掌握不同壁面处的沉积物性质。(4)数据实时监测、自动化程度高现有的环道装置一般均配备先进的测量仪表及实时监测系统，与本专利技术的测试管段结合使用，具有数据采集速度快、实时输出和存储的优点。(5)方便安装和更换管件、可实施性强测试管段与环道装置采用连接管及法兰连接，安装和更换不同的测试管段非常方便，有利于开展不同材质、不同粗糙度管道的固相沉积特性模拟；且可依据现有环道，通过阀门的开闭即可实现流程切换，以实施单相以及多相流下的固相沉积特性测定。所用的方法和装置具有操作灵活、易实施的优点。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，下面将对实施例或现有技术描述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讲，在不付出创造性劳动的前提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量管道不同壁面处固相沉积特性的装置，其特征在于，包括测试管段和密封安装在所述测试管段两端的两个连接管(1)，所述测试管段包括厚壁钢管(5)、密封条(7)、密封垫片(2)、小块厚钢板(6)、压差传感器(3)，所述测试管段外设有恒温水槽，两个所述连接管(1)分别与现有环道(8)相密封连接，所述厚壁钢管(5)、所述连接管(1)以及现有环道(8)的内径均相同；所述厚壁钢管(5)由四个弧形管(51)拼合而成，所述弧形管(51)对应的圆心角为90度，相邻的两个弧形管(51)相接触的位置处均设置有密封条(7)，对应的所述弧形管(51)上开设有沿轴向分布的沟槽，所述密封条(7)贴紧在所述沟槽内，所述弧形管(51)的外周壁上阵列分布有若干个小块厚钢板(6)，相邻的两个所述弧形管(51)通过安装在所述小块厚钢板(6)上的螺栓相固定；所述测试管段上还安装有压差传感器(3)。

【技术特征摘要】
1.一种测量管道不同壁面处固相沉积特性的装置，其特征在于，包括测试管段和密封安装在所述测试管段两端的两个连接管(1)，所述测试管段包括厚壁钢管(5)、密封条(7)、密封垫片(2)、小块厚钢板(6)、压差传感器(3)，所述测试管段外设有恒温水槽，两个所述连接管(1)分别与现有环道(8)相密封连接，所述厚壁钢管(5)、所述连接管(1)以及现有环道(8)的内径均相同；所述厚壁钢管(5)由四个弧形管(51)拼合而成，所述弧形管(51)对应的圆心角为90度，相邻的两个弧形管(51)相接触的位置处均设置有密封条(7)，对应的所述弧形管(51)上开设有沿轴向分布的沟槽，所述密封条(7)贴紧在所述沟槽内，所述弧形管(51)的外周壁上阵列分布有若干个小块厚钢板(6)，相邻的两个所述弧形管(51)通过安装在所述小块厚钢板(6)上的螺栓相固定；所述测试管段上还安装有压差传感器(3)。2.如权利要求1所述的一种测量管道不同壁面处固相沉积特性的装置，其特征在于，所述连接管(1)与所述厚壁钢管(5)、所述连接管(1)与现有环道(8)均通过法兰(4)密封连接，所述连接管(1)与现有环道(8)的连接处、所述连接管(1)与所述厚壁钢管(5)的连接处均设置有密封垫片(2)。3.一种根据权利要求1测量管道不同壁面处固相沉积特性的装置的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：S1：根据自身环道管路尺寸，选择内径与现有环道(8)内径相同的厚壁钢管(5)，并同时选取或加工与厚壁钢管(5)尺寸配套的法兰(4)，将厚壁钢管(5)两端先直接与法兰(4)焊...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳文博，代科敏，全青，伍鸿飞，李新战，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61