[实用新型]一种油水两相流实验环路装置

说明书

本实用新型公开了一种油水两相流实验环路装置，系统设置三台搅拌罐，分别为油罐、水罐和油水混合罐，研究油水混合物和油水乳状液的流动特性。对于油水混合物，利用水罐和油罐可将油水分相注入环道，模拟油水在管道内受壁面剪切而自然形成的油水混合状态。对于油水乳状液，利用油水混合罐可制备油水乳状液，根据油水性质和实验工况选择合适的驱动泵，驱动泵将油水乳状液泵入环道从而研究油水乳状液在管道内的流动特性。在环道末端设置有机玻璃管及取样阀，可观察油水流动状态并对流体进行实时取样。与现有的油水两相流实验环路装置相比，本实用新型具有可同时实现油水分相环道实验和油水混相环道实验、驱动泵可优选、流程可变度高、功能性强、适用范围广、自动化程度高的特点。

技术领域

本实用新型属于多相管流技术领域，特别是涉及一种测量油水两相管流特性的实验装置。

背景技术

多相流是一门只有几十年历史的新兴科学，是在流体力学、传热传质学、物理化学、燃烧学等科学基础上发展起来的。在能源、动力、石油化工、核能、制冷、航天等工业部门以及化学工业中，应用了大量的水气、油气及油水等两相流动。石油化工应用了气液、液液、气液固、气液液等两相、三相流动技术。在石油工业中，由于地层中含有一定量的水，并挟带天然气，在石油开采过程中会一起进入管道形成油气水三相流。随着油井开采深度的增加，天然气含量逐渐减少，而水相含量逐渐增加，更多以油水两相流为主。事实上，国内的许多油田已进入开采中后期，2003年全国油田平均含水量达到84％，部分油田水相含高达98％。近年来，海上油田开发混输管网的应用、新型反应器和分离器的研发等亟需对油水两相流的流动特性有进一步的认识。因此，研究油水两相流在管道中的流动规律有着重要指导意义。

为测量油水两相流的流动特性，陈杰等人提出了一种油水两相流实验环道装置(陈杰,孙红彦.水平管内油水两相流流型的实验研究[J].油气储运,2000,19(12):27-31.)。将一定比例的油水注入在混合液罐中进行搅拌配制油水混合物，混合液罐出口处的螺杆泵驱动混合物至环道内，环道沿线传感器测量其流动参数。其存在主要问题是，系统仅设置一个混合罐，搅拌所得到的油水混合物为乳状液，无法模拟管道内油水受壁面剪切而自然形成的油水混合状态。环道仅设置一台螺杆泵驱动，其对液体的粘度变化比较敏感，对于某些性质的混合物并不适用。因此，此系统功能局限性较强，适用范围有限，可研究的两相流流型范围较小，同时可能出现油水混合不均的现象。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的是提供一种流程多变、适用范围广、可同时研究油水混合物和油水乳状液的油水两相流流动测试装置。

本实用新型设置三台搅拌罐，分别为油罐、水罐和油水混合罐，研究油水混合物和油水乳状液的流动特性。对于油水混合物，利用水罐和油罐可将油水分相注入环道，模拟油水在管道内受壁面剪切而自然形成的油水混合状态。对于油水乳状液，利用油水混合罐可制备油水乳状液，根据油水性质和实验工况选择合适的驱动泵，驱动泵将油水乳状液泵入环道从而研究油水乳状液在管道内的流动特性。在环道末端设置有机玻璃管及取样阀，可观察油水流动状态并对流体进行实时取样。

本实用新型具体的技术方案如下：