[发明专利]一种模拟深水油气水混输实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟深水油气水混输实验装置，属于深水流动安全保障技术领域。

背景技术

与单相流动相比，油气水多相流动是一种十分复杂的流动。可以说，至今人们仍然没有从根本上解决对它的流动特性进行准确预测的问题。自20世纪70年代末以来，欧洲北海油田的发现和开发规模的逐步扩大，进一步加大了对深水多相混输技术的需求，有力地促进了这一技术的发展。

深水海底为高静压、低温环境，这对海底油气混输管道提出了严格的要求。深水油气田现场的应用实践表明，在深水油气混输管道中，由多相流成分、海底地势起伏、运行操作等带来的问题，如段塞流、析蜡、水合物等，已经严重威胁到生产的正常运行和海底集输系统的安全，由此引起的险情频频发生。影响深水流动安全保障技术应用的主要因素是其自身的技术完善和适用程度上存在的问题。深水流动安全保障技术是国民经济中十分重要的学科，至今尚有许多基本的规律与机理不很清楚，许多工程技术问题的解决有待于本学科研究工作的深入。

在海洋油气开发中，当海底的混输管线到达海洋平台时，需要与上升管连接。在较低的气液流速下，集输和上升管路组成的系统中会出现称为严重段塞流的特殊有害流型。这种流型给设计和生产带来许多问题，系统压力的剧烈波动和出现长液塞会造成分离器控制困难，甚至出现生产中断，同时在深海油田中严重段塞流现象会产生很高的背压，对油藏造成不利影响，甚至出现死井。因此，深入系统地研究严重段塞流的发生机理和流动特征，探索消除严重段塞流的可行方法，是我国海洋油气工业走向深水油田开发过程中急需解决的关键科学问题。

我国所产原油80％以上为含蜡原油，输送含蜡原油常采用加热方法来改善原油的流动性。在原油开采及管道输送过程中，由于压力、温度等环境条件的变化，原油中的蜡、沥青质及胶质会沉积在管壁上，使原油的输送阻力增大。结蜡层对管道经济运行有一定的影响，严重时甚至会造成凝管事故，给管道输送造成很大的安全隐患。为解决上述问题，需对输油管道结蜡进行预测和预防，探索输油管道结蜡的规律，以便采取积极有效的预防措施，保证输油管道的正常运行。

天然气水合物是在一定温度和压力条件下形成的冰状笼形化合物。管道内的气体水合物能够阻塞管道，影响石油天然气的正常输送，还可能对海底管道和连接装置造成损害，甚至导致大量的经济损失和人员伤亡。因此，气体水合物的生成是天然气工业界在天然气生产、处理和运输过程中必须解决的难题。

针对目前深水流动安全技术实验环路研究的迫切性，欧洲在深水油气水混输技术研究方面建设了一流的试验装置，法国、英国、挪威都设有一定规模和技术水平名列世界前矛的多相流试验环路，相继发起了若干个深水油气水混输技术研究项目，在段塞流模拟、蜡沉积研究、水合物抑制措施、多相管流压降计算、多相混输泵、多相流量计等方面开展了大量的研究工作。以期应用于工程实际，提高深水流动安全输送的稳定性。但目前已有的多相流混输环路实验装置存在的不足主要在于：

(1)实验室环路的功能单一，不能模拟深水流动保障安全问题多种工况；

(2)目前的实验室环路主要集中在中低压系统研究，不满住深水高压低温的实际工况；

(3)目前我国进行深水流动安全保障技术的研究不够深入，相关多相混输环路设计规模和测试方法均与深水实际的工况差距很大，其实验结果难以推广到深水工程应用。

因此设计一套能够模拟深水实际工况的多功能油气水混输环路实验装置，能够对深水流动安全保障问题例如段塞流、蜡沉积、水合物形成等多方面技术领域进行模拟实验，为深水流动安全保障技术在工程实例的应用和推广奠定基础。

发明内容

本发明的目的是提供一种具备多功能油气水混输实验装置，能模拟深水工程环境中的实际工况条件，同时适合于研究深水段塞流模拟、低温蜡沉积、停输再启动，水合物形成等不同深水流动安全保障技术的实验研究及工程推广等完整的研究体系。