本实用新型专利技术公开了一种天然气水合物浆流动特性的高压测试装置，系统设置甲烷气瓶、乙烷气瓶、丙烷气瓶、丁烷气瓶，可配置不同组分含量的天然气进行实验。利用高压柱塞泵向气罐下部泵送液体从而压缩气体空间，提高气罐内部压力，实现高压输送测试。采用混合罐和搅拌器制备天然气水合物浆，利用磁力泵及旁通管路可实现流体的循环密闭流动及循环开式流动。环道末端设置玻璃管道，可实时显示天然气水合物浆的流动状态。环道末端设置在线粒度分析仪，可在线测量天然气水合物浆颗粒的粒径尺寸。环道末端设置取样阀，可实时获取流体样本。与现有的天然气水合物浆流动特性的测试装置相比，本实用新型专利技术具有流动稳定、功能全面、适用范围广、可实时获取流体样本、在线测量水合物浆颗粒粒径的特点。
A High Pressure Testing Device for Flow Characteristics of Natural Gas Hydrate Slurry
【技术实现步骤摘要】
一种天然气水合物浆流动特性的高压测试装置
本技术属于多相管流
，特别是涉及一种天然气水合物流动特性的高压测试装置。
技术介绍
随着海底油气田的开发，远距离输送未经处理的含水含气原油等成为经济高效开发海底油气田的关键。而海底恶劣的自然环境不仅使海底平台和水下设施面临着严峻的考验，也使连接各个生产设施的海底管线面临挑战，其中海底管道内水合物的生成与堵塞一直是研究的热点。但是随着海上油气田开发向深海和超深海发展，管输温度越来越低，抑制水合物生成的常规方法成本过高，或达到其作用极限，而添加传统水合物抑制剂还会带来环保等方面以及成本方面的负面影响。学者因此提出了基于风险管理策略的水合物浆体输送技术和冷流概念，允许或引导流体中的天然气生成水合物。真正有实际应用价值的并不是只形成天然气水合物而是具有流动特性的水合物浆体。如今，如何进行水合物浆液输送管线的工艺设计在国际上仍处于前沿研究领域，而水合物浆体流动规律的研究则是输送管线工艺设计的基础。因此，研究天然气水合物浆在管道中的流动特性有着重要指导意义。为测量天然气水合物浆的流动特性，叶健等人提出了一种水合物浆体流动实验装置(叶健,张鹏,钱文强.水合物浆体在水平细管中的流动特性研究[J].工程热物理学报,2014,35(3):000550-553.)。采用带搅拌器的储罐和水浴制备天然气水合物浆，隔膜泵驱动流体进入测试管道。通过采集设备采集天然气水合物浆的流动数据，收集桶回收实验流体。其存在的主要问题是，实验无法进行循环流动，导致流动不稳定。系统无法进行高压实验，且无法配置不同组分的天然气水合物浆，即实验范围受限。装置未设置取样阀，无法获取实验流体样本，且无法测量在流动过程状态下水合物浆体颗粒的粒径尺寸。因此，此系统功能局限性较强，流动稳定性较低，适用范围有限，无法获取流体样本，且无法在线测量水合物浆颗粒粒径。
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动稳定、功能全面、适用范围广、可实时获取流体样本、在线测量水合物浆颗粒粒径的天然气水合物浆流动特性高压测试装置。本技术设置甲烷气瓶、乙烷气瓶、丙烷气瓶、丁烷气瓶，可配置不同组分含量的天然气进行实验。利用高压柱塞泵向气罐下部泵送液体从而压缩气体空间，提高气罐内部压力，实现高压输送测试。采用混合罐和搅拌器制备天然气水合物浆，利用磁力泵及旁通管路可实现流体的循环密闭流动及循环开式流动。环道末端设置玻璃管道，可实时显示天然气水合物浆的流动状态。环道末端设置在线粒度分析仪，可在线测量天然气水合物浆颗粒的粒径尺寸。环道末端设置取样阀，可实时获取流体样本。本技术具体的技术方案如下：一种天然气水合物浆流动特性的高压测试装置，包括注气系统、气液混合系统和环道系统三个部分，所述注气系统和气液混合系统相连，气液混合系统与环道系统相连；所述注气系统包括甲烷气瓶、乙烷气瓶、丙烷气瓶、丁烷气瓶、第一质量流量计、第二质量流量计、第三质量流量计、第四质量流量计、球阀一、球阀二、球阀三、球阀四、开口桶、高压柱塞泵、球阀五、放空阀一、气罐、第五压力传感器、球阀六、第五质量流量计、球阀七和连接管路，用于向气液混合系统注气；所述气液混合系统包括第一水浴、混合罐、放空阀二和连接管路，用于制备天然气水合物浆；所述环道系统包括球阀八、球阀九、球阀十、磁力泵、第六质量流量计、第二水浴、玻璃管道、在线粒度分析仪、取样阀、球阀十一和连接管路，用于测试天然气水合物浆的流动特性；所述高压柱塞泵通过球阀五与气罐下部相连，用于向气罐注液加压；所述混合罐外层设有夹套，与第一水浴相连，用于控制混合罐温度；所述环道外层设有夹套，与第二水浴相连，用于控制环道温度；所述玻璃管道置于环道尾部，可对天然气水合物浆流动状态进行实时观察及拍摄；所述混合罐上部设有搅拌器，用于搅拌气液混合；所述在线粒度分析仪置于玻璃管道后，用于在线测量天然气水合物浆颗粒的粒径尺寸；所述取样阀位于在线粒度分析仪之后，可在线获取天然气水合物浆的实验样品。所述甲烷气瓶与第一质量流量计、球阀一依次串联连接，用于计量和控制甲烷气体的注入。所述乙烷气瓶与第二质量流量计、球阀二依次串联连接，用于计量和控制乙烷气体的注入。所述丙烷气瓶与第三质量流量计、球阀三依次串联连接，用于计量和控制丙烷气体的注入。所述丁烷气瓶与第四质量流量计、球阀四依次串联连接，用于计量和控制丁烷气体的注入。所述甲烷气瓶、乙烷气瓶、丙烷气瓶、丁烷气瓶并联连接，可向气罐内注入一定量不同组分的气体。所述环道沿线设有若干压力传感器和温度传感器，可采集流体的压力、温度数据。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)通过不同组分的并联气瓶，可配置不同组分含量的天然气，研究不同组分含量的天然气对天然气水合物浆体流动特性的影响。(2)利用高压柱塞泵向气罐下部泵送液体从而压缩气体空间，提高气罐内部压力，研究高压状态下天然气水合物浆体的流动特性，扩大了实验范围。(3)利用磁力泵及旁通管路可实现流体的循环密闭流动及循环开式流动，流动稳定，流程多变。(4)环道末端设置在线粒度分析仪，可在线测量天然气水合物浆颗粒的粒径尺寸，提高实验结果精确度。(5)环道设有有机玻璃管和取样装置，可多方面获取天然气水合物浆的流动状态数据从而进行对比分析。附图说明图1为本技术的结构示意图。图中：1-甲烷气瓶；2-乙烷气瓶；3-丙烷气瓶；4-丁烷气瓶；5-第一质量流量计；6-第二质量流量计；7-第三质量流量计；8-第四质量流量计；9-球阀一；10-球阀二；11-球阀三；12-球阀四；13-开口桶；14-高压柱塞泵；15-球阀五；16-放空阀一；17-气罐；18-第五压力传感器；19-球阀六；20-第五质量流量计；21-球阀七；22-第一水浴；23-混合罐；24-放空阀二；25-球阀八；26-球阀九；27-球阀十；28-磁力泵；29-第六质量流量计；30-第二水浴；31-玻璃管道；32-在线粒度分析仪；33-取样阀；34-球阀十一。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，本技术包括注气系统、气液混合系统和环道系统四个部分，所述注气系统和气液混合系统相连，气液混合系统与环道系统相连。其中所述的注气系统包括甲烷气瓶1、乙烷气瓶2、丙烷气瓶3、丁烷气瓶4、第一质量流量计5、第二质量流量计6、第三质量流量计7、第四质量流量计8、球阀一9、球阀二10、球阀三11、球阀四12、开口桶13、高压柱塞泵14、球阀五15、放空阀一16、气罐17、第五压力传感器18、球阀六19、第五质量流量计20、球阀七21和连接其中的管路。所述第一质量流量计5与甲烷气瓶1相连，用于计量甲烷流量。所述球阀一9与第一质量流量计5相连，用于控制甲烷注入的开关状态。所述第二质量流量计6与乙烷气瓶2相连，用于计量乙烷流量。所述球阀二10与第二质量流量计6相连，用于控制乙烷注入的开关状态。所述第三质量流量计7与乙烷气瓶2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.天然气水合物浆流动特性的高压测试装置，其特征在于该装置包括注气系统、气液混合系统和环道系统三个部分，所述注气系统和气液混合系统相连，气液混合系统与环道系统相连；所述注气系统包括甲烷气瓶、乙烷气瓶、丙烷气瓶、丁烷气瓶、第一质量流量计、第二质量流量计、第三质量流量计、第四质量流量计、球阀一、球阀二、球阀三、球阀四、开口桶、高压柱塞泵、球阀五、放空阀一、气罐、第五压力传感器、球阀六、第五质量流量计、球阀七和连接管路，用于向气液混合系统注气；所述气液混合系统包括第一水浴、混合罐、放空阀二和连接管路，用于制备天然气水合物浆；所述环道系统包括球阀八、球阀九、球阀十、磁力泵、第六质量流量计、第二水浴、玻璃管道、在线粒度分析仪、取样阀、球阀十一和连接管路，用于测试天然气水合物浆的流动特性；所述高压柱塞泵通过球阀五与气罐下部相连，用于向气罐注液加压；所述混合罐外层设有夹套，与第一水浴相连，用于控制混合罐温度；所述环道外层设有夹套，与第二水浴相连，用于控制环道温度；所述玻璃管道置于环道尾部，可对天然气水合物浆流动状态进行实时观察及拍摄；所述混合罐上部设有搅拌器，用于搅拌气液混合；所述在线粒度分析仪置于玻璃管道后，用于在线测量天然气水合物浆颗粒的粒径尺寸；所述取样阀位于在线粒度分析仪之后，可在线获取天然气水合物浆的实验样品。...
【技术特征摘要】
1.天然气水合物浆流动特性的高压测试装置，其特征在于该装置包括注气系统、气液混合系统和环道系统三个部分，所述注气系统和气液混合系统相连，气液混合系统与环道系统相连；所述注气系统包括甲烷气瓶、乙烷气瓶、丙烷气瓶、丁烷气瓶、第一质量流量计、第二质量流量计、第三质量流量计、第四质量流量计、球阀一、球阀二、球阀三、球阀四、开口桶、高压柱塞泵、球阀五、放空阀一、气罐、第五压力传感器、球阀六、第五质量流量计、球阀七和连接管路，用于向气液混合系统注气；所述气液混合系统包括第一水浴、混合罐、放空阀二和连接管路，用于制备天然气水合物浆；所述环道系统包括球阀八、球阀九、球阀十、磁力泵、第六质量流量计、第二水浴、玻璃管道、在线粒度分析仪、取样阀、球阀十一和连接管路，用于测试天然气水合物浆的流动特性；所述高压柱塞泵通过球阀五与气罐下部相连，用于向气罐注液加压；所述混合罐外层设有夹套，与第一水浴相连，用于控制混合罐温度；所述环道外层设有夹套，与第二水浴相连，用于控制环道温度；所述玻璃管道置于环道尾部，可对天然气水合物浆流动状态进行实时观察及拍摄；所述混合罐上部设有...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁琳，周群群，刘杰，郑康，冯启蒙，孙燕美，赵培豪，王金燕，
申请(专利权)人：丁琳，
类型：新型
国别省市：山东,37
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