[发明专利]油水混输海管停运状态变化与再启动应力测定装置及方法

说明书

本发明涉及一种油水混输海管停运状态变化与再启动应力测定装置及方法，该装置包括：实验管路单元，用于对管道油水混输停运与再启动过程进行模拟，其中，所述实验管路单元采用L型组合管路；旋转操作单元，用于对所述L型组合管路进行旋转使管段内油水均匀混合；温度控制单元，用于控制所述L型组合管路中油水混合温度，模拟真实使用环境，研究不同温度工况下油水混输停运初始流型变化规律和再启动应力测试。本发明能够快速、方便地测量不同含水率、不同温度下油水混输在组合管内的停运再启动特性。

技术领域

本发明是关于一种油水混输海管停运状态变化与再启动应力测定装置及方法，涉及原油管道停输再启动领域。

背景技术

针对海上无人平台，原油管线置换、停输再启动是管线设计与自动化实施的难点，探索油水混输海管停运状态变化、启动应力测定以及精准预测停输管线启动压力是关键。海上原油开采面临高含蜡原油、稠油及超特稠油等非常规原油资源，开发范围也从陆地向近海、深水扩展。非常规原油含蜡、胶质、沥青质多，具有黏度高、流动性差等特点，黏性随停输温降急剧增加，使启动压力极大；而且，原油在采输过程总伴随着油田采出水，易形成乳状液，由于反相点、密度差等的存在，使油水混输管线停输流型变化及再启动行为复杂；此外，由于海管、弯管及立管等组成了复杂的管输系统，故油水混输复杂管线的停输/停产等给流动保障带来极大挑战。

综上，研究复杂组合管路系统中油水混输停运状态变化及再启动过程，测量停运初始流型变化及再启动壁面应力，对海上平台原油管线停输再启动具有重要指导意义。但是目前还没有能够对原油水混输停运状态变化及再启动壁面应力测定的实验装置，故复杂管路系统中油水混输停运再启动十分困难。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供能够快速、方便地测量不同含水率、不同温度下油水混输在组合管内的停运再启动特性的油水混输海管停运状态变化与再启动应力测定装置及方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种油水混输海管停运状态变化与再启动应力测定装置，该装置包括：

实验管路单元，用于对管道油水混输停运与再启动过程进行模拟，其中，所述实验管路单元采用L型组合管路；

旋转操作单元，用于对所述L型组合管路进行旋转使管段内油水均匀混合；

温度控制单元，用于控制所述L型组合管路中油水混合温度，模拟真实使用环境，研究不同温度工况下油水混输停运初始流型变化规律和再启动应力测试。

进一步地，所述L型组合管路包括施压管段与测试管段，所述施压管段与测试管段通过水下电磁阀可拆卸连接，所述L型组合管路的施压管段与测试管段的顶部开口端均设有端帽，其中，所述水下电磁阀通过电源线连接外部电源。

进一步地，所述旋转操作单元包括管路支架、旋转支架、旋转轴承和旋转电机，所述管路支架设置在所述L型组合管路的水平段用于固定连接所述L型组合管路的水平段，所述L型组合管路的竖直段固定连接所述旋转支架，所述旋转支架中心固定在所述旋转轴承上，所述旋转电机固定连接所述旋转轴承，通过带动所述旋转轴承旋转，进而带动所述旋转支架与L型组合管路转动。

进一步地，所述温度控制单元包括透明水槽、温度探头、制冷制热系统和换热流道，所述透明水槽背部通过所述旋转轴承与连接所述旋转操作单元，所述温度探头设置在所述透明水槽内，且所述温度探头连接所述制冷制热系统；所述换热流道设置在所述透明水槽底部，所述换热流道两端相对设置有换热介质入口和换热介质出口，所述换热介质入口和换热介质出口通过换热介质流通软管连接设置在所述透明水槽外部的制冷制热系统，换热介质经所述换热介质入口进入所述换热流道，所述换热流道中换热介质通过所述换热介质出口流出，经所述换热介质流通软管流至外部所述制冷制热系统，实现换热介质的循环，进而对所述透明水槽内水浴温度进行调节。