一种油气水三相流流动特性测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种油气水三相流流动特性测试装置，系统设置两台搅拌罐，分别为水罐和油罐，研究油气水混合物三相流和油水乳状液/气三相流的流动特性。对于油气水混合物三相流，利用油罐、缓冲气罐、水罐及其驱动装置可将油、气、水分相注入测试管道。对于油水乳状液/气三相流，利用水罐、油罐及其搅拌器可在油罐内制备油水乳状液，将油水乳状液和空气分别注入测试管道。测试管道入口端和末端设置钢丝软管，可调节测试管道的倾斜角度。与现有的油气水三相流实验装置相比，本实用新型专利技术可同时实现油、气、水分相和油水乳状液、气分相注入测试管道流程，具有测试管道倾斜角度可调、灵活性强、流程多变、可变度高、实验稳定、贴近实际生产的特点。

A Test Device for Flow Characteristics of Oil-Gas-Water Three-Phase Flow

The utility model discloses a device for measuring the flow characteristics of oil-gas-water three-phase flow. Two stirring tanks, water tank and oil tank, are set up in the system to study the flow characteristics of oil-gas-water mixture three-phase flow and oil-water emulsion/gas three-phase flow. For the three-phase flow of oil-gas-water mixture, oil, gas and water phases can be injected into the test pipeline by using oil tank, buffer gas tank, water tank and its driving device. For oil-water emulsion/gas three-phase flow, oil-water emulsion can be prepared in oil tank by using water tank, oil tank and agitator, and oil-water emulsion and air can be injected into test pipeline respectively. Steel hose is installed at the inlet and end of the test pipeline, which can adjust the inclination angle of the test pipeline. Compared with the existing oil-gas-water three-phase flow experimental device, the utility model can simultaneously realize oil, gas, water phase, oil-water emulsion and gas phase separation injection test pipeline flow, and has the characteristics of adjustable inclination angle of test pipeline, strong flexibility, changeable flow, high variability, stable experiment and close to actual production.

【技术实现步骤摘要】
一种油气水三相流流动特性测试装置
本技术属于多相管流
，特别是涉及一种测量油气水三相管流特性的实验装置。
技术介绍
目前我国东部陆上油田大部分已进入开发后期,绝大多数油井综合含水率己超过85％,部分油井已达到95％,运用原有的油井采出液掺热水输送原油的方法成本非常高,能耗巨大。油气水三相流动广泛存在于石油和天然气开采过程中,油气水三相的物性各不相同,在一起混合流动的时候存在着明显的相界面。油气水混合物沿着集油管道从井口到转油站的流动属于三相流动,不同的流型下对应着不同的水力模型。油气水混合多相流动和气液两相流动不同之处在于,油水两相间的动量传递较强升力影响弱,表明自由能较小。因此,多相流动比单相流动复杂得多,形成的流型也复杂得多。至今为止油气水三相流动的流型、压降特点各国学者还没能统一它的定义,没有提出通用的流型图、流型表达式及压降模型。因此，研究油气水三相流在管道中的流动规律有着重要指导意义。为测量油气水三相流的流动特性，汪国琴等人提出了一种油气水三相流实验环道装置(汪国琴,赵方强.水平管油气水三相流压降特性实验研究[J].油气田地面工程,2016,35(3):27-30.)。将一定量的油和水注入油水混合罐，利用离心泵和旁通器使油水循环从而混合均匀。离心泵和压缩机分别驱动油水混合物和空气至环道内汇合形成油气水三相流，环道沿线传感器测量其流动参数。最后，油气水三相流流回至油水混合罐。其存在主要问题是，油水混合罐未设置搅拌器，油水混合仅依靠离心泵，其均匀程度难以控制，且无法制备油水乳状液。系统采用先油水混合再与空气混合的方式制备油气水混合物，流程单一，无法模拟油气水受壁面剪切而自然形成的油气水混合状态。环道采用循环驱动的方式，经过测试后的油气水混合物流回至油水混合罐再次利用，与实际生产管道不符，影响实验结果。环道采用水平管道，仅可模拟油气水三相流在水平管中的流动状态。因此，此系统流程单一，适用范围有限，与实际管流不符，同时可能出现油水混合不均的现象。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，本技术的目的是提供一种流程多变、适用范围广、可同时研究油气水混合物三相流和油水乳状液/气三相流的流动特性测试装置。本技术设置两台搅拌罐，分别为水罐和油罐，研究油气水混合物三相流和油水乳状液/气三相流的流动特性。对于油气水混合物三相流，利用油罐、缓冲气罐、水罐及其驱动装置可将油、气、水分相注入测试管道，可模拟油气水在管道内受壁面剪切而自然形成的油水混合状态。对于油水乳状液/气三相流，利用水罐、油罐及其搅拌器可在油罐内制备油水乳状液，将油水乳状液和空气分别注入测试管道，可模拟油田生产中存在的油水乳状液/气类型的三相管流状态。测试管道入口端和末端设置钢丝软管，可调节测试管道的倾斜角度从而模拟倾斜管中三相流的流动特性。测试管道设置有机玻璃管和取样阀，可显示流体的流动状态，实时获取流体的实验样本。本技术具体的技术方案如下：一种油气水三相流流动特性测试装置，包括注水系统、注油系统、注气系统和测试管道系统四个部分，所述注水系统、注油系统和注气系统通过混合器与测试管道系统连接；所述注水系统包括依次连接的第一水浴、水罐、球阀一、第一离心泵、第一质量流量计、球阀二和连接管路，用于向测试管道或者油罐注水；所述注油系统包括依次连接的第二水浴、油罐、球阀四、第二离心泵、第二质量流量计、球阀五、球阀三和连接管路，用于向测试管道注油或者油水乳状液；所述注气系统包括依次连接的压缩机、缓冲气罐、球阀六、第三质量流量计、球阀七，用于向测试管道注气；所述环路系统包括混合器、球阀八、第四质量流量计、第一钢丝软管、测试管道、有机玻璃管、取样阀、第二钢丝软管、差压传感器、压力传感器、温度传感器、废物桶、第三水浴、相关阀门和连接管路；所述球阀三分别与球阀二和混合器之间的管路、油罐相连，可将水罐中的水引入油罐，制备油水乳状液；所述第四质量流量计通过球阀八与混合器相连，用于计量油气水三相流的流量；所述测试管段入口端和末端均设置压力传感器、温度传感器，用于测量流体的温度和压力；所述测试管段的两端并联设有差压传感器，用于测量流体的压降；所述水罐外部设有外层夹套，由第一水浴提供循环热水控制罐内温度。所述油罐外部设有外层夹套，由第二水浴提供循环热水控制罐内温度。所述水罐、油罐上方均设有电动搅拌器，用于搅拌罐内流体，使其受热均匀。所述水罐、油罐下部分别设有放空阀一、放空阀二，用于放空罐内流体。所述第一钢丝软管设置在测试管道入口端，第二钢丝软管设置在测试管道末端，可调节管道倾斜角度。所述有机玻璃管置于测试管道末端，可实时显示油气水三相流流动状态。所述取样阀位于有机玻璃管之后，可在线获取油水两相流流体样品。所述测试管道外部设有外层夹套，与第三水浴相连，可循环热水控制管道温度。所述废物罐与测试管道出口相连，可回收实验后的流体。所述缓冲气罐上部设有压力传感器，可实时监测气罐内的压力。所述混合器与注水系统管道、注油系统管道、注气系统管道和测试管道相连，用于混合油气水三相流体。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)既可利用注水系统、注油系统、注气系统将油气水分相注入测试管道，研究油气水混合物三相流的流动特性，也可利用油罐配制油水乳状液，再与空气一同注入测试管道，可研究油水乳状液/气三相流的流动特性，适用范围广。(2)系统利用两个钢丝软管可调节测试管道的倾斜角度，可研究不同角度油气水三相流的流动特性。(3)系统采用一次性单向测试形式，回收实验流体，可更加准确地模拟实际管流状态。(4)测试管道设有有机玻璃管，可实时观测和拍摄管内流动状态。(5)测试管道设有实时取样装置，可实时获取油气水三相流的实验样本。(6)水罐、油罐上部均设有搅拌器，可使油水混合物混合均匀和受热均匀，提高实验的可重复性。附图说明图1为本技术的结构示意图。图中：1-第一水浴；2-水罐；3-放空阀一；4-球阀一；5-第一离心泵；6-第一质量流量计；7-球阀二；8-球阀三；9-第二水浴；10-油罐；11-放空阀二；12-球阀四；13-第二离心泵；14-第二质量流量计；15-球阀五；16-混合器；17-压缩机；18-缓冲气罐；19-球阀六；20-第三质量流量计；21-球阀七；22-球阀八；23-第四质量流量计；24-第三水浴；25-第一钢丝软管；26-球阀九；27-球阀十；28-有机玻璃管；29-取样阀；30-第二钢丝软管；31-废物桶。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施例来详细说明本技术。以下内容是结合具体的优选实施方式对本技术所作的进一步详细说明，不能认定为本技术的具体实施只局限于这些说明。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替代，都应当视为属于本技术的保护范围。如图1所示，本技术包括注水系统、注油系统、注气系统和测试管道系统四个部分，所述注水系统、注油系统和注气系统通过混合器16与测试管道系统连接。其中所述的注水系统包括第一水浴1、水罐2、放空阀一3、球阀一4、第一离心泵5、第一质量流量计6、球阀二7和连接其中的管路。所述第一水浴1与水罐2的外层夹套相连，通过循环热水可调节水罐2内的温度。所述水罐2上设有电动搅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.油气水三相流流动特性测试装置，其特征在于该装置包括注水系统、注油系统、注气系统和测试管道系统四个部分，所述注水系统、注油系统和注气系统通过混合器与测试管道系统连接；所述注水系统包括依次连接的第一水浴、水罐、球阀一、第一离心泵、第一质量流量计、球阀二和连接管路，用于向测试管道或者油罐注水；所述注油系统包括依次连接的第二水浴、油罐、球阀四、第二离心泵、第二质量流量计、球阀五、球阀三和连接管路，用于向测试管道注油或者油水乳状液；所述注气系统包括依次连接的压缩机、缓冲气罐、球阀六、第三质量流量计、球阀七，用于向测试管道注气；所述测试管道系统包括混合器、球阀八、第四质量流量计、第一钢丝软管、测试管道、有机玻璃管、取样阀、第二钢丝软管、差压传感器、压力传感器、温度传感器、废物桶、第三水浴、相关阀门和连接管路；所述球阀三分别与球阀二和混合器之间的管路、油罐相连，可将水罐中的水引入油罐，制备油水乳状液；所述第四质量流量计通过球阀八与混合器相连，用于计量油气水三相流的流量；所述测试管段入口端和末端均设置压力传感器、温度传感器，用于测量流体的温度和压力；所述测试管段的两端并联设有差压传感器，用于测量流体的压降；所述水罐外部设有外层夹套，由第一水浴提供循环热水控制罐内温度；所述油罐外部设有外层夹套，由第二水浴提供循环热水控制罐内温度；所述水罐、油罐上方均设有电动搅拌器，用于搅拌罐内流体，使其受热均匀；所述水罐、油罐下部分别设有放空阀一、放空阀二，用于放空罐内流体。...

【技术特征摘要】
1.油气水三相流流动特性测试装置，其特征在于该装置包括注水系统、注油系统、注气系统和测试管道系统四个部分，所述注水系统、注油系统和注气系统通过混合器与测试管道系统连接；所述注水系统包括依次连接的第一水浴、水罐、球阀一、第一离心泵、第一质量流量计、球阀二和连接管路，用于向测试管道或者油罐注水；所述注油系统包括依次连接的第二水浴、油罐、球阀四、第二离心泵、第二质量流量计、球阀五、球阀三和连接管路，用于向测试管道注油或者油水乳状液；所述注气系统包括依次连接的压缩机、缓冲气罐、球阀六、第三质量流量计、球阀七，用于向测试管道注气；所述测试管道系统包括混合器、球阀八、第四质量流量计、第一钢丝软管、测试管道、有机玻璃管、取样阀、第二钢丝软管、差压传感器、压力传感器、温度传感器、废物桶、第三水浴、相关阀门和连接管路；所述球阀三分别与球阀二和混合器之间的管路、油罐相连，可将水罐中的水引入油罐，制备油水乳状液；所述第四质量流量计通过球阀八与混合器相连，用于计量油气水三相流的流量；所述测试管段入口端和末端均设置压力传感器、温度传感器，用于测量流体的温度和压力；所述测试管段的两端并联设有差压传感器，用于测量流体的压降；所述水罐外部设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁琳，周群群，刘杰，赵培豪，冯启蒙，王金燕，孙燕美，王文奇，
申请(专利权)人：丁琳，
类型：新型
国别省市：山东,37