[发明专利]测量集输管路中油水两相粘壁温度的实验装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量集输管路中油水两相粘壁温度的实验装置及方法。

背景技术

目前，我国大部分油田所产原油为高含蜡、高凝点、高粘度的“三高”原油，为使其有较好的流动性，通常采用加热流程，以确保油气集输及处理过程的正常进行。油气集输流程是油气集输及处理系统的中心环节，油气集输流程可分为集油、脱水、稳定和储运四个工艺阶段，其能耗也分别由集油、脱水、原油稳定处理和转油能耗(稳定能耗)及储运能耗四部分组成。其中集油部分能耗是集输系统的主要能耗，而集油能耗中热力能耗则占主要地位，因此如何降低集油过程中的热力能耗是油气集输系统节能降耗的关键。研究表明，高含水原油与低含水原油相比由于其流态转变液体粘度下降，其集油的进站温度可以达到凝点附近甚至是凝点以下，因此对油井实施不加热的常温集油成为矿场油气集输系统节能降耗的主要措施之一。在不加热集油的过程中，要保证集油的进站温度在某个温度界限以上，因为当集油温度低于该温度界限时就会出现原油粘壁的情况，粘壁严重时会造成管道堵塞影响生产运行。油水混合物发生粘壁情况时的温度就称为高含水原油的粘壁温度，而不加热集油的关键技术之一是油水混合物粘壁温度的确定，只要保证高含水原油的集油进站温度在粘壁温度以上，就可以实现不加热集油。

传统的集输系统中输油管路的终点温度最低取原油凝点以上3-5℃，但对于高含水的油水混合物，其输送的最低温度会低于原油的凝点。如中国实用新型专利，CN201196642Y公开了一种测试特高含水期油气水管道不加热集输界限的装置。该装置用于测试特高含水期在不加任何药剂的条件下，油气水不加热集输的界限，以此来降低集油能耗。该专利进行的实验中除了对压力、流速等条件进行测试外，对不加热集输的温度界限也进行了测量，从而可以得到不加热集输的边界条件，这对不加热集输工艺的发展具有指导意义。但由于该专利所测试的不加热集输界限过于保守，并未涉及到油水两相粘壁温度的测量。因此有必要在现场利用可以测量相关点压力、温度等数据并实现流型观测的装置进行试验，以确定不同流量、含水率下高含水原油的粘壁温度，使测量得到的不加热集输温度界限更具有实际生产指导意义。

发明内容

针对上述技术问题存在的不足，本发明在于提供一种测量集输管路中油水两相粘壁温度的实验装置及方法，该实验装置结合实际生产运行情况，测量不同流动参数下含水原油的粘壁温度，得到流量、含水率对粘壁温度的影响规律的实验管路系统，为不加热集油工艺提供温度界限，使高含水原油的不加热集油过程可以安全可靠的进行。

一种测量集输管路中油水两相粘壁温度的实验装置，包括连接井口和计量间的主管路，在主管路上安装有第二闸阀，其特征在于：在主管路上增设一套用于实验测试的测量系统；所述的实验测量系统包括测量部分和数据采集系统。

所述的测量部分，包括：人工测量和机械测量。

所述的人工测量是通过第一压力表和第二压力表直接读取被第一球阀节流后油水混合物的压力变化值。

所述的机械测量是通过压力变送器测量经过透明观察管后油水混合物的压力变化值，温度变送器测量油水混合物的温度，质量流量计计量油水混合物的质量流量、体积流量和密度，分别将所测数据信号传输给数据采集系统的机械测量。

所述的数据采集系统，包括人工采集和机械采集，其中第一压力表、第二压力表所测量的压力数值录取为人工采集；而压力变送器、温度变送器以及质量流量计所测量的压力数值、温度数值以及流量数值录取为机械采集。

所述的实验测量系统由第一压力表、第一球阀、安全阀、第二压力表、透明观察管、压力变送器、温度变送器、第二球阀、过滤器、质量流量计、第三球阀、第一闸阀依次通过实验钢管连接而成，所述的第一球阀和第一闸阀作为实验测量系统的入口阀门和出口阀门。

在实验测量系统上设有一条作为流量测试段的旁通管路，所述的旁通管路由实验钢管和第四球阀连接而成。

在实验测量系统上还设有放空管，在其放空管上安装有放空阀。

所述的透明观察管为石英透明玻璃管，除了通过人为观察外，还在该部分设置了运动相机，对油水混合物的流动状态进行监控记录。

一种测量集输管路中油水两相粘壁温度的实验方法，其特征在于包括如下步骤：

(a)打开第一球阀和第一闸阀，确认放空管上的放空阀是关闭的，再关闭主管路1上的第二闸阀。