原油管道蜡沉积物清管模拟实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种原油管道蜡沉积物清管模拟实验装置，包括清蜡环道系统、收发球系统以及数据测量与采集系统，清蜡环道系统包括油罐、清蜡测试段、透明测试段、螺杆泵、保温系统，收发球系统包括收发球筒、清管器、旁通管路，数据测量与采集系统包括压力传感器、热电偶温度传感器、电磁流量计。本实用新型专利技术模拟实际管道输送条件下蜡组分沉积在管内壁上形成蜡沉积层，随后清管器在油流推动作用下在管道内前进并进行清蜡，利用清蜡测试段前后的压力传感器对清管过程不同清蜡阶段进行量化，同时通过开关透明测试段上下游截断球阀，实现对球前油蜡浆液的动静态研究及控制，以提供更科学的理论指导，解决实际管道通球清蜡过程中面临的难题。

【技术实现步骤摘要】
原油管道蜡沉积物清管模拟实验装置
本技术属于原油管道蜡沉积物模拟设备
，具体是一种原油管道蜡沉积物清管模拟实验装置。
技术介绍
蜡沉积问题是含蜡原油管道在流动保障领域面临的严峻挑战。当管壁温度降低到原油析蜡点温度以下时，由于管壁处蜡分子溶解度降低，导致蜡分子从原油中析出形成蜡晶，并沉积在管壁上。而油流中心处温度高，蜡分子浓度大，蜡分子在分子扩散作用下不断向管壁处迁移，并形成蜡晶，致使在管壁形成蜡沉积层。由于含蜡原油在生产及运输过程中，外界环境温度通常低于油温，尤其在深水环境下，蜡沉积问题更为严重。随着蜡沉积层厚度的不断增加，会造成管道有效流通面积减小、管道输送能力下降、动力运行能耗增加等问题，蜡沉积问题严重时甚至会造成管道蜡堵或停产事故。因此，需采取相应措施来减缓蜡沉积问题带来的影响。现场生产中可采取管道保温或加热、添加化学药剂等方法解决蜡沉积问题，但这些方法经济性及可行性较差。目前，机械清管措施为含蜡原油管道最为常用的减缓蜡沉积的方法。通过定期向管道内投入清管器，从而清除管道内蜡沉积物，降低管道沿程摩阻，提高管道输送能力。管道清管过程中，清管器在两端压差作用下，由油流推动在管道中前进。在前进过程中，清管器通过相应部件不断刮削管壁上的蜡沉积物，最终将其推出管外。在清管器运动过程中，其主要受到自身重力、球前后压差力、管壁摩擦阻力以及管壁蜡沉积物阻力作用。其中，管壁蜡沉积物阻力最为关键，其可分为蜡沉积物抗剪阻力与球前积蜡阻力，以上两个力共同决定了蜡层剥离过程与积蜡排出过程的本质。而目前在现场生产中，管道的清管作业严重依赖操作经验，缺乏清管器选用、清管周期制定等相应方面的理论指导。这使得在清管过程中，造成管道“卡球”、“蜡堵”甚至停产的风险极高。“卡球”是由于对球前蜡沉积物抗剪阻力估计不足造成的，而“蜡堵”则是由于球前积蜡阻力过大造成的。以上两种问题如不能及时解决，极易造成管道的停产停输事故。因此，为了保证含蜡原油管道的经济高效生产，很有必要研究清管过程中蜡沉积层的破坏、剥离规律、蜡塞生长规律以及油蜡浆液生长规律，建立用于指导清管作业的理论依据，提供更加低风险、高效率以及低成本的清管方案。
技术实现思路
针对上述
技术介绍
存在的问题，本技术提供一种原油管道蜡沉积物清管模拟实验装置，可控性强、精确度高、实用性好，能够模拟管流条件下蜡沉积过程以及清管操作中的蜡层破坏、剥离过程、蜡塞生长过程、油蜡浆液生长过程，以研究实际清管过程中的清蜡机理，为实际管道清蜡提供更科学的理论指导。为了实现上述目的，本技术一种原油管道蜡沉积物清管模拟实验装置，包括清蜡环道系统、收发球系统以及数据测量与采集系统；清蜡环道系统包括依次连接成闭合回路的油罐、螺杆泵以及安装在检测管道上的清蜡测试段和透明测试段；所述清蜡测试段和透明测试段同轴设置；清蜡测试段，用于模拟实际原油运输中真实蜡沉积物形成过程，透明测试段，用于观察对射流清管产生的油蜡浆液中非均一性真实蜡沉积物颗粒分布及沉降规律；收发球系统，包括与清蜡环道系统连通的收球筒和发球筒，收球筒和发球筒一端分别同轴连接在检测管道两端，发球筒另一端通过发球旁通管线与清蜡循环系统连通，发球旁通管线上连接有发球旁通阀门，收球筒另一端通过收球旁通管线与清蜡循环系统连通，收球旁通管线上连接有收球旁通阀门，所述发球筒位于清蜡测试段之前，收球筒位于透明测试段之后；数据测量与采集系统，包括计算机，以及连接在清蜡环道系统中的压力传感器和热电偶温度传感器，热电偶温度传感器，用于监测透明测试段和清蜡测试段内的油温，压力传感器分别设置在清蜡测试段前后，用于监测清管器与管壁间的动摩擦力、清管过程中的清蜡阻力的变化以及蜡塞或油蜡浆液的运移阻力，上述压力传感器采集的压力数据同步输出至计算机上，计算机将采集的压力数据点保存并输出。与现有技术相比，本技术具有以下优点：(1)本技术将真实蜡沉积物形成过程与清管操作两种功能集成到一套实验装置上，使装置多功能集成一体化，首次实现了室内模拟真实蜡沉积形成与清管过程的在线连续操作，实现了管流条件下油流推动清管器进行清蜡的实际清管条件。(2)本技术透明测试段中热电偶温度传感器嵌入取样器，实现了取样位置处温度的精确记录；各管道连接有热电偶温度传感器，通过热电偶温度传感器对各管段进行温度监测，实现了各测试管段温度和油温的精确调控；本技术清蜡环道系统上还连接有压力传感器、电磁流量计，实现了压力和流量数据的实时测量与采集，保证了本模拟实验装置安全平稳的运行。(3)本技术清管器在管流条件下由实际油流压力驱动前进并进行清蜡，考虑并模拟了管流下原油对蜡沉积物、管壁以及清管器的润湿作用，且为量化研究原油管道管流条件下的蜡层破坏、剥离过程、蜡塞生长过程、油蜡浆液增长过程，将压力传感器系统设计安放在清蜡测试段前后不同位置，实时监测清蜡过程不同阶段压力变化规律，定量化描述了蜡沉积规律及不同清蜡阶段的规律，量化结果还可对机械拖拽研究的可靠性进行说明评价。同时，设计了配套收发球工艺流程及装置，室内完全模拟了实际管道清管条件。(4)本技术设计了前后具有截断球阀的透明测试段，并在该透明测试段上方安装高速摄影机，通过高速摄影机可视化并定量化地研究了动静态条件下，球前油蜡浆液中真实蜡沉积物颗粒分布及沉降规律。(5)本技术设有不同类型的泡沫清管器，采用聚氨酯泡沫发泡，尼龙带作为牵引骨架，用于研究不同特性的泡沫清管球对清管过程中清蜡阻力和清蜡效率的影响规律，确定并优化了泡沫清管球的清蜡效果，首次实现了室内模拟泡沫清管器的清蜡操作过程。(6)本技术射流清管器采用聚氨酯材质刮蜡板与钢骨架制成，并在刮蜡板上开孔形成旁通，使油流通过旁通形成射流，从而开展仅能在管流条件下进行的射流清管实验，首次实现了对管流条件下，射流清管实验及真实蜡沉积物颗粒形成的油蜡浆液室内模拟实验。(7)本技术准确、便捷地测量了管流条件下不同种类清管器清管过程的清蜡效率，且测量过程中不会对沉积物性质产生影响。(8)本技术由于具有上述优点，因此，可控性强、精确度高、实用性好，实现了模拟管流条件下蜡沉积过程以及清管操作中的蜡层破坏、剥离过程、蜡塞生长过程、油蜡浆液生长过程，以研究实际清管过程中的清蜡机理，为实际管道清蜡提供更科学的理论指导。附图说明图1为本技术清蜡环道循环系统俯视图；图2为图1主视图；图3为本技术清蜡测试段剖面图；图4为本技术透明测试段剖面图；图5为本技术有牵引泡沫清管器结构示意图；图6为本技术无牵引泡沫清管器结构示意图；图7为本技术射流清管器结构示意图；图8为本技术各清管器不同清蜡阶段压力变化情况图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本技术作进一步说明。如图1所示，本技术包括清蜡环道系统、收发球系统和数据测量与采集系统，清蜡环道系统包括依次连接成闭合回路的油罐1、螺杆泵本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原油管道蜡沉积物清管模拟实验装置，其特征在于，包括清蜡环道系统、收发球系统以及数据测量与采集系统；/n清蜡环道系统包括依次连接成闭合回路的油罐(1)、螺杆泵(2)以及安装在检测管道(52)上的清蜡测试段(17)和透明测试段(21)；所述清蜡测试段(17)和透明测试段(21)同轴设置；清蜡测试段(17)，用于模拟实际原油运输中真实蜡沉积物形成过程，透明测试段(21)，用于观察对射流清管产生的油蜡浆液中非均一性真实蜡沉积物颗粒分布及沉降规律；/n收发球系统，包括与清蜡环道系统连通的收球筒(37)和发球筒(36)，收球筒(37)和发球筒(36)一端分别同轴连接在检测管道(52)两端，发球筒(36)另一端通过发球旁通管线(30)与清蜡循环系统连通，发球旁通管线(30)上连接有发球旁通阀门(4)，收球筒(37)另一端通过收球旁通管线(27)与清蜡循环系统连通，收球旁通管线(27)上连接有收球旁通阀门(28)，所述发球筒(36)位于清蜡测试段(17)之前，收球筒(37)位于透明测试段(21)之后；/n数据测量与采集系统，包括计算机，以及连接在清蜡环道系统中的压力传感器和热电偶温度传感器，热电偶温度传感器，用于监测透明测试段(21)、清蜡测试段(17)和油罐(1)内的油温，压力传感器分别设置在清蜡测试段(17)前后，用于监测清管器与管壁间的动摩擦力、清管过程中的清蜡阻力的变化以及蜡塞或油蜡浆液的运移阻力，上述压力传感器采集的压力数据同步输出至计算机上，计算机将采集的压力数据点保存并输出。/n...

【技术特征摘要】
1.一种原油管道蜡沉积物清管模拟实验装置，其特征在于，包括清蜡环道系统、收发球系统以及数据测量与采集系统；
清蜡环道系统包括依次连接成闭合回路的油罐(1)、螺杆泵(2)以及安装在检测管道(52)上的清蜡测试段(17)和透明测试段(21)；所述清蜡测试段(17)和透明测试段(21)同轴设置；清蜡测试段(17)，用于模拟实际原油运输中真实蜡沉积物形成过程，透明测试段(21)，用于观察对射流清管产生的油蜡浆液中非均一性真实蜡沉积物颗粒分布及沉降规律；
收发球系统，包括与清蜡环道系统连通的收球筒(37)和发球筒(36)，收球筒(37)和发球筒(36)一端分别同轴连接在检测管道(52)两端，发球筒(36)另一端通过发球旁通管线(30)与清蜡循环系统连通，发球旁通管线(30)上连接有发球旁通阀门(4)，收球筒(37)另一端通过收球旁通管线(27)与清蜡循环系统连通，收球旁通管线(27)上连接有收球旁通阀门(28)，所述发球筒(36)位于清蜡测试段(17)之前，收球筒(37)位于透明测试段(21)之后；
数据测量与采集系统，包括计算机，以及连接在清蜡环道系统中的压力传感器和热电偶温度传感器，热电偶温度传感器，用于监测透明测试段(21)、清蜡测试段(17)和油罐(1)内的油温，压力传感器分别设置在清蜡测试段(17)前后，用于监测清管器与管壁间的动摩擦力、清管过程中的清蜡阻力的变化以及蜡塞或油蜡浆液的运移阻力，上述压力传感器采集的压力数据同步输出至计算机上，计算机将采集的压力数据点保存并输出。


2.根据权利要求1所述的一种原油管道蜡沉积物清管模拟实验装置，其特征在于，油罐(1)与螺杆泵(2)之间连接有出油管(104)，螺杆泵(2)与检测管道(52)前端之间依次连接有扫线排空管(401)、立管(3)和第一直管段(51)，扫线排空管(401)上依次连接有扫线阀(40)和空气压缩机(31)，立管(3)呈竖直状态，第一直管段(51)分别与检测管道(52)和立管(3)垂直连接；检测管道(52)后端与油罐(1)之间连接有第二直管段(53)、进油管(102)，第二直管段(53)分别与检测管道(52)和进油管(102)垂直连接，所述发球旁通管线(30)与第一直管段(51)连通，收球旁通管线(27)与第二直管段(53)连通。


3.根据权利要求2所述的一种原油管道蜡沉积物清管模拟实验装置，其特征在于，数据测量与采集系统，还包括连接在清蜡环道系统中的电磁流量计(39)，电磁流量计(39)，用于监测清蜡环道系统中的流量，并显示在仪表盘上；
电磁流量计(39)连接在第一直管段(51)上，第一直管段(51)通过第一干线阀门(41)与检测管道(52)连接；发球筒(36)通过发球干线阀门(13)与检测管道(52)连接，发球干线阀门(13)与清蜡测试段(17)之间依次连接通球指示器(14)和1#压力传感器(15)，清蜡测试段(17)前、后端分别安装有2#压力传感器(16)和3#压力传感器(18)，清蜡测试段(17)与透明测试段(21)之间安装有4#压力传感器(19)；透明测试段(21)前、后端分别连接有上游球阀(20)和下游球阀(23)，收球筒(37)通过收球干线球阀(24)与检测管道(52)连接；检测管道(52)通过第二干线阀门(26)与第二直管段(53)连接。


4.根据权利要求2所述的一种原油管道蜡沉积物清管模拟实验装置，其特征在于，出油管(104)设在底部，出油管(104)上依次连接有阀门(32)、放空阀(33)，进油管(102)设置在油罐(1)上部，进油管(102)的进油端为缩径口结构(103)。


5.根据权利要求4所述的一种原油管道蜡沉积物清管模拟实验装置，其特征在于，油罐(1)为环空结构(105)，油罐(1)上部设有进水口A(101)和出水口A(106)，且进水口A(101)、出水口A(106)与环空结构连通，进水口A(101)、出水口A(106)通过乳胶软管与控温水浴连接；环空结构(105)中设置肋片式导流槽(107)，肋片式导流槽(107)在罐壁周向上均匀分布。


6.根据权利要求1所述的一种原油管道蜡沉积物清管模拟实验装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国涛，李亚平，王军防，曹旦夫，张春，王长保，余红梅，赵新颖，孙丽，刘欣，王爱菊，张高平，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石化管道储运有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11