一种测量水合物沉积粘附力的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种测量水合物沉积粘附力的装置及方法，属于深水管道流动安全保障技术领域，包括反应釜，所述反应釜通过管道与气瓶和真空泵相连，所述反应釜外侧设置有水浴夹套，所述水浴夹套通过管道与循环水浴相连；所述反应釜底部设置有搅拌装置，反应釜的壁面上设置有弹性探针和聚乙烯球，所述弹性探针一端与聚乙烯球相连，另一端固定连接在反应釜的壁面上

【技术实现步骤摘要】
一种测量水合物沉积粘附力的装置及方法


[0001]本专利技术属于深水管道流动安全保障
，尤其涉及一种测量水合物沉积粘附力的装置及方法
。

技术介绍

[0002]当水合物在液相中生成时，会以水合物颗粒的形式随着液相一起流动并逐渐在壁面处发生沉积，形成水合物沉积层，随着沉积过程的不断进行，水合物沉积层逐渐增厚，进而减小管道流通面积，影响管道的安全流动
。
且在油气管道中，水合物的沉积是导致管道堵塞，威胁管道安全运营的一个主要因素
。
[0003]目前，对水合物颗粒沉积特性的研究多集中在常压条件下使用环戊烷为介质进行研究，与实际生产中的管输高压环境差异较大，因此加强相关高压条件下水合物沉积粘附力测量的方法的开发对保障油气管道的安全运营有着重要作用
。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的缺陷或不足，本专利技术提供了一种测量水合物沉积粘附力的装置及方法，可实现在高压环境下水合物颗粒所受到液相施加的剪切力，进而测量水合物沉积发生时所受到的粘附力大小
。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]第一方面，本专利技术的实施例提供了一种测量水合物沉积粘附力的装置，包括反应釜，所述反应釜通过管道与气瓶和真空泵相连，所述反应釜外侧设置有水浴夹套，所述水浴夹套通过管道与循环水浴相连；
[0007]所述反应釜底部设置有搅拌装置，反应釜的壁面上设置有弹性探针和聚乙烯球，所述弹性探针一端与聚乙烯球相连，另一端固定连接在反应釜的壁面上
。
[0008]进一步地，还包括数据采集模块，所述反应釜上设置有温度传感器和压力传感器，所述温度传感器和压力传感器均与数据采集模块电连接
。
[0009]进一步地，所述循环水浴用于控制反应釜内的温度，从而模拟水合物生成的低温环境
。
[0010]进一步地，所述气瓶通过阀门向反应釜内通入气体，调节其内部压力大小，从而模拟水合物生成的高压环境
。
[0011]进一步地，所述搅拌装置包括搅拌叶片和搅拌电机，所述搅拌叶片与搅拌电机的输出轴相连
。
[0012]进一步地，所述搅拌电机设置在反应釜外侧，所述搅拌叶片位于反应釜内，并距反应釜底部设定位置处
。
[0013]进一步地，所述聚乙烯球用于模拟水合物颗粒的受力情况
。
[0014]进一步地，所述反应釜的侧壁面设置有透明视窗，所述反应釜外侧设置有显微镜，所述显微镜置于反应釜的透明视窗前侧
。
[0015]进一步地，所述弹性探针一端与聚乙烯球中间的细孔胶结在一起，聚乙烯球所受到的剪切力能够传导至弹性探针
。
[0016]第二方面，本专利技术的实施例提供了一种测量水合物沉积粘附力的方法，利用如上所述的一种测量水合物沉积粘附力的装置，包括以下步骤：
[0017]首先向反应釜中放入水合物生成所需液相，并将弹性探针和聚乙烯球放入反应釜并固定在壁面处；
[0018]打开气瓶与循环水浴，模拟水合物生成的环境，调整聚乙烯球所处深度，测量不同位置处聚乙烯球所受剪切力大小，得到壁面处剪切力随液相深度的变化情况；
[0019]开启搅拌装置，通过透明视窗观测水合物沉积过程，当水合物沉积边界层生成并在设定时间内保持稳定时，停止实验；
[0020]测量水合物沉积边界层距离气液界面的高度，结合前述所得到壁面处剪切力随液相深度的变化情况，得到该位置处水合物颗粒的沉积粘附力
。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0022]本专利技术可实现高压条件下水合物颗粒与壁面间粘附力的原位测量，克服了现有通过环戊烷在常压条件下进行测量，与实际高压条件相差较大的不足，使测量条件能够更加接近于真实环境，测量数据更有说服力
。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例一中测量装置结构图；
[0024]图2为本专利技术实施例一中反应釜内部结构图；
[0025]其中，
1、
反应釜；
2、
循环水浴；
3、
气瓶；
4、
温度传感器；
5、
压力传感器；
6、
真空泵；
7、
数据采集模块；
8、
搅拌电机；
9、
显微镜；
10、
搅拌叶片
。
具体实施方式
[0026]下面结合附图与实施例对本专利技术进一步说明
。
[0027]实施例一
[0028]本专利技术的一种典型的实施例，如图1所示，一种测量水合物沉积粘附力的装置，包括反应釜1，反应釜外侧套设有水浴夹套，水浴夹套通过管道与循环水浴2相连，循环水浴2用于控制反应釜1内的温度，从而模拟水合物生成的低温环境
。
反应釜1上设置有温度传感器4，温度传感器4与数据采集模块7电连接，并通过设置在反应釜1上的温度传感器4将温度数据传递给数据采集模块7，从而对温度进行实时监测
。
[0029]反应釜1通过阀门与气瓶3相连，可通过阀门向反应釜1内通入气体，调节其内部压力大小，从而模拟水合物生成的高压环境，反应釜1上还设置有压力传感器5，压力传感器5与数据采集模块7电连接，从而通过压力传感器5对反应釜1内的压力进行实时监测
。
[0030]反应釜1通过阀门还与真空泵6相连，真空泵6用于试验开始前将反应釜1抽真空，防止原有气体的干扰
。
[0031]反应釜1底部还设置有搅拌装置，搅拌装置包括搅拌电机8和搅拌叶片
10
，搅拌叶片
10
与搅拌电机8的输出轴相连，通过搅拌电机8带动搅拌叶片
10
旋转，搅拌电机8设置在反应釜1外侧，搅拌叶片
10
位于反应釜1内，并距反应釜1底部
2cm
位置处，由于搅拌叶片
10
距离
反应釜1壁面由上至下不同位置处的距离不同，导致液相流速不同，使液相对水合物颗粒施加的的剪切力不同
。
[0032]搅拌装置8的转速需通过预实验进行确定，使沉积边界层能够在反应釜1视窗壁面上形成
。
[0033]反应釜1内还设置有弹性探针和聚乙烯球，聚乙烯球密度和水合物接近，用于模拟水合物颗粒的受力情况，弹性探针一端与聚乙烯球中间的细孔胶结在一起，另一端固定在反应釜1的壁面处，聚乙烯球所受到的剪切力可传导至弹性探针，使其发生形变，通过将聚乙烯球和弹性探针相连，通过探针的形变，结合胡克定律即可计算出聚乙烯球所受剪力的大小
。
[0034]弹性探针在使用前应对其弹性系数进行校核
。
[0035]通过调整聚乙烯球在液相中的不同深度，测量液相避免从上到下各处液相施加的剪切力大小，得到液相避免处剪切力随高度的分布情况
。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种测量水合物沉积粘附力的装置，其特征在于，包括反应釜，所述反应釜通过管道与气瓶和真空泵相连，所述反应釜外侧设置有水浴夹套，所述水浴夹套通过管道与循环水浴相连；所述反应釜底部设置有搅拌装置，反应釜的壁面上设置有弹性探针和聚乙烯球，所述弹性探针一端与聚乙烯球相连，另一端固定连接在反应釜的壁面上
。2.
如权利要求1所述的一种测量水合物沉积粘附力的装置，其特征在于，还包括数据采集模块，所述反应釜上设置有温度传感器和压力传感器，所述温度传感器和压力传感器均与数据采集模块电连接
。3.
如权利要求1所述的一种测量水合物沉积粘附力的装置，其特征在于，所述循环水浴用于控制反应釜内的温度
。4.
如权利要求1所述的一种测量水合物沉积粘附力的装置，其特征在于，所述气瓶通过阀门向反应釜内通入气体，调节其内部压力大小
。5.
如权利要求1所述的一种测量水合物沉积粘附力的装置，其特征在于，所述搅拌装置包括搅拌叶片和搅拌电机，所述搅拌叶片与搅拌电机的输出轴相连
。6.
如权利要求5所述的一种测量水合物沉积粘附力的装置，其特征在于，所述搅拌电机设置在反应釜外侧，所述搅拌叶片位于反应釜内，并距反应釜底部设定位置处<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王武昌，李玉星，刘志明，钱裕川，宋光春，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：