[发明专利]高温高压垂直管流流动形态观测装置及方法

权利要求书

1.一种高温高压垂直管流流动形态观测装置，其特征在于，包括：

流体驱动机构，其包括第一注入泵、第二注入泵、第三注入泵、垂直管路、第一活塞容器、第二活塞容器、第三活塞容器和注气口；所述垂直管路具有垂直上升段和垂直下降段，所述第一活塞容器与所述垂直上升段的入口端相连；所述第二活塞容器与所述垂直下降段的出口端相连；所述第三注入泵与所述第三活塞容器的入口端相连；所述第一注入泵与所述第一活塞容器的入口端相连；所述第二注入泵与所述第二活塞容器的出口端相连；所述注气口与所述第三活塞容器的出口端形成汇合管路，且与所述垂直上升段的入口端相连；

可视机构，其设置于所述垂直上升段上，所述流体驱动机构在所述可视机构内形成相界面，以用于观测多相混合流体的流动形态；

相分布测量机构，其包括与所述垂直上升段并联的测量管路，及安装于所述测量管路上的多个电阻率测量装置，每个电阻率测量装置用于测量对应管道截面位置处多相混合流体的电阻率值，所述电阻率值包含所述多相混合流体的管道截面相分布信息；

数据采集机构，包括数据采集模块、安装于所述垂直上升段上的温度传感器、安装于所述垂直下降段上的压力传感器及安装于所述汇合管路上的流量传感器，所述温度传感器、所述压力传感器及所述流量传感器与所述数据采集模块电性连接；

控温机构，其包括恒温箱，所述第一活塞容器、所述第二活塞容器、所述第三活塞容器、所述垂直上升段和所述垂直下降段位于所述恒温箱内；所述控温器与所述数据采集模块连接。

2.如权利要求1所述的高温高压垂直管流流动形态观测装置，其特征在于，所述数据采集机构还包括具有远心镜头的高速摄像机，所述高速摄像机的镜头与所述可视机构的位置对应，用于采集多相混合流体的流动形态；对应的，所述高速摄像机的输出端与所述数据采集模块的电性连接。

3.如权利要求1所述的高温高压垂直管流流动形态观测装置，其特征在于，所述可视机构包括可视釜。

4.如权利要求1所述的高温高压垂直管流流动形态观测装置，其特征在于，所述第一活塞容器的出口端、所述第二活塞容器的入口端及所述第三活塞容器的出口端，分别对应设有第一控制阀、第二控制阀和第三控制阀；所述第一活塞容器的出口端通过第一控制阀与所述垂直上升段的入口端相连；所述第二活塞容器的入口端通过所述第二控制阀与所述垂直下降段的出口端相连；所述第三活塞容器的出口端通过所述第三控制阀与所述注气口相连。

5.如权利要求1所述的高温高压垂直管流流动形态观测装置，其特征在于，所述汇合管路包括并联的第一注入管路和第二注入管路，所述第一注入管路上设有所述流量传感器，所述流量传感器的出口端及入口端分别对应设有第四控制阀和第五控制阀；所述第二注入管路上设有第六控制阀；所述垂直上升段的入口端和出口端对应设有第七控制阀和第十控制阀；所述测量管路的入口端和出口端对应设有第八控制阀和第九控制阀。

6.如权利要求2所述的高温高压垂直管流流动形态观测装置，其特征在于，所述注气口处设有第十一控制阀。

7.一种利用权利要求1至6任意一项所述的高温高压垂直管流流动形态观测装置的高温高压垂直管流流动形态观测方法，其特征在于，包括：

向第一活塞容器充满油样，将第二活塞容器的活塞移至上止点，并向第三活塞容器充满水样；

开启循环泵，使所述第一活塞容器的油样充满垂直管路并加压至指定压力；

将恒温箱和控温器的温度调至相同的指定温度；

通过注入泵，分别将水样和油样对应调整至第一指定流速和第二指定流速，然后混合所述油样和所述水样，以使油水两相流速比达到指定值且在可视机构内形成油水两相相界面；

通过可视机构和相分布测量机构，对应采集油水两相混合流体的流动形态及相分布；

通过注气口将指定流速的高压气体注入所述垂直管路，以使油气两相流速比达到指定值并在所述可视机构内形成油水气三相相界面；

通过所述可视机构和所述相分布测量机构，对应采集油水气三相混合流体的流动形态及相分布。

8.如权利要求7所述的高温高压垂直管流流动形态观测方法，其特征在于，所述油水气三相混合流体的压力不高于60MPa。