[发明专利]一种用于溶气原油测试的环道实验装置

说明书

本发明公开了一种用于溶气原油测试的环道实验装置，利用高压柱塞泵在两个活塞筒之间循环泵水，从而推动活塞循环交替运动来推动溶气原油流动，保证柱塞泵与溶气原油不接触，并通过两个电动四通阀转换管路之间的连接情况，注入管线始终与注入管线相连接，输出管线始终与输出管线相连接，保证流体流动的单向性，通过环道的两个回压阀调节活塞筒与环道压力；环道初始端与末端设有玻璃观察管段，对管道水平、垂直纵截面及横截面上气泡粒径、分布进行显微拍摄，并利用加权重构技术对管道内流动状态进行三维仿真，得到流体三维流动状态。与现有流动环道系统相比，本发明具有无泵驱动，无剪切，管流多维显微可视，压力可调，多工况运行，可循环流动，可用于高温高压环境的特点。

技术领域

本发明涉及一种原油特性测试的实验装置，特别涉及一种溶气原油流变性测试的环道实验装置。

背景技术

在油藏高压、高温环境中，稠油与水共存。稠油采出液在从油藏流向地面的过程中，以及在集输管道中的流动过程中，压力不断降低，稠油中轻组分析出，以微气泡的形式存在于稠油中，形成溶气稠油或溶气稠油-水混合液。气体驱是一种采油方式，气体极易溶于稠油并改变稠油的流动特性。在采油过程中，气体析出，同样形成溶气稠油或溶气稠油-水混合液。研究溶气稠油在管道中的流动性对集输系统具有重要的指导作用，国内外专家学者利用自行设计环道进行流动性实验。众多试验表明，溶气原油特性不但取决于温度、压力，更大程度上受剪切条件的影响。由于溶气原油内微气泡的形状、数量、大小等特性对其粘度具有重要影响，而泵、阀门等设备对溶气原油的剪切作用会破坏微气泡的原有形状、数量等，对实验结果造成更大的影响。国内外溶气原油流动环道少之又少，大多以流变仪实验为主，且环道一般采用泵驱动，容易改变溶气原油性质，从而影响实验结果。同时对管道流体的拍摄局限于简单的流型拍摄，无法获得管流横截面、纵截面等多维状态的流体参数，导致无法研究气泡在不同方向上相互作用对粘度的影响。

为研究溶气原油流变性，于涛建立了溶气原油流变性测量装置（于涛. 溶气原油流变性研究[D]. 中国石油大学（华东）硕士学位论文, 2009, P26-41），测量主要仪器为ARG2高压流变仪，制备溶气原油后导入高压流变仪内测量其粘度等物性参数。其存在的主要问题是，流变仪内溶气原油处于相对静止状态，与工程实际管流状态不符，无法模拟实际流动工况，导致实验结果存在较大误差。李玉星等人提出了一种超临界CO₂溶气稠油降粘特性实验装置（李玉星, 李曼曼, 张建. 超临界CO₂超稠油降粘特性与计算模型研究[J]. 科学技术与工程, 2013, 13（2）：294-298）。采用高温高压反应釜制备溶气原油，环道采用三柱塞泵进行加压驱动，环道前端设有开关阀，尾部设有压力调节阀用于维持环道压力。其存在主要问题是，环道内柱塞泵与开关阀对溶气原油具有剪切作用，改变微气泡形状、大小等性质，无法得到精确的实验结果。溶气原油内气泡的生长对其流变性有较大影响，上述两种装置均不能观察与测定环道内气泡粒径、生长过程及流动情况，因此无法研究气泡对流体粘度的作用。宋晓琴等人发明了一种可视化液液两相流环道实验装置（宋晓琴, 熊柯杰, 等.一种可视化液液两相流环道实验装置. CN 105222986 A. 2016-01-06），利用亚克力直管、一定上倾角度弯管及一台高速摄像重点拍摄管路水平段、弯头和倾斜管道处液液两相流流动状态。其存在的主要问题是：一台高速摄像仪与弯管、水平管、倾斜管组成的平面垂直放置，仅可简单拍摄管道内垂直纵截面上流体流动状态，无法拍摄管道横截面上流体分布状态，且无法拍摄得到管道内流体三维仿真流动状态，同时直接拍摄无法避免圆管对光的折射、反射、散射等现象，因此会对拍摄结果带来较大实验误差。

发明内容