埋地油水管道泄漏擴散實驗裝置及其工作方法
【專利摘要】一種埋地油水管道泄漏擴散實驗裝置及其工作方法，包括實驗循環(huán)管路、泄漏管路及數據采集與記錄系統(tǒng)，所述實驗循環(huán)管路包括儲水箱、加熱管、攪拌器、循環(huán)水泵、水流量傳感器、第一閥門、儲油箱、循環(huán)油泵、油流量傳感器、第二閥門、油水混合器、含水率分析儀、第三閥門、油水均勻混合段、第一壓力表、泄漏管路、泄漏點、溫度傳感器、濕度傳感器、實驗箱體、第二壓力表、第四閥門、油水重力分離器、第五閥門、第六閥門；儲水箱內有加熱管和攪拌器，可以對不同溫度混合，不同油水混合比例，不同壓力下的埋地油水管道泄漏情況進行實驗，對于檢測和控制埋地油水管道運輸中的泄漏隱患有很大的幫助。
【專利說明】埋地油水管道泄漏擴散實驗裝置及其工作方法
[0001]【技術領域】:
本發(fā)明涉及埋地管道實驗裝置及工作方法，具體涉及埋地油水管道泄漏擴散實驗裝置及其工作方法。
[0002]【背景技術】:
隨著我國經濟和社會的快速發(fā)展，對能源的需求亦在不斷的加大。石油作為主要的能源之一，其開采、運輸和儲存早已成為能源利用中的重中之重。其中管道運輸作為運輸手段中長期、穩(wěn)定、高效的運輸方式，被越來越多的采用。大量建設輸油管道除了增加經濟效益夕卜，也帶來了相應的危害。近年來管道腐蝕、破裂的現象不斷發(fā)生，輸油管道的泄漏為安全輸油帶來了安全隱患，影響了正常輸送，造成了大量經濟損失，與此同時，由于石油污染物存在三致(致癌、致畸和致基因突變)，其泄漏對當地的土壤、生態(tài)環(huán)境和地下水源易造成災難性的破壞。實際在輸油管道中輸送的介質多為油水混合物，因此，針對油水兩相埋地管道泄漏狀況的研究，以及泄漏油水混合物在多孔介質中遷移情況的研究十分必要。
[0003]現有的管道泄漏擴散實驗裝置，如專利號為CN201310100442.9，沒有考慮實際輸油過程中多為油水兩相混合，且無法對不同溫度條件下的泄漏混合物進行實驗研究。再如專利號為CN201020580743.8，無法測量泄漏至多孔介質中的油水兩相混合物在遷移過程中多孔介質濕度的變化，且對于對于進入泄漏管路之前的多相流體沒有充分均勻的混合，該裝置僅能測量油水泄漏于多孔介質表面的溫度場，為了解決上述技術問題，特提出一種新的技術方案。
[0004]
【發(fā)明內容】
:
本發(fā)明的目的是為了克服上述現有技術存在的不足之處，而提供一種埋地油水管道泄漏擴散實驗裝置及其工作方法，它使用方便、操作簡單、易于大規(guī)模推廣應用。
[0005]本發(fā)明采用的技術方案為:一種埋地油水管道泄漏擴散實驗裝置及其工作方法，包括實驗循環(huán)管路、泄漏管路及數據采集與記錄系統(tǒng)，所述實驗循環(huán)管路包括儲水箱、加熱管、攪拌器、循環(huán)水泵、水流量傳感器、第一閥門、儲油箱、循環(huán)油泵、油流量傳感器、第二閥門、油水混合器、含水率分析儀、第三閥門、油水均勻混合段、第一壓力表、泄漏管路、泄漏點、溫度傳感器、濕度傳感器、實驗箱體、第二壓力表、第四閥門、油水重力分離器、第五閥門、第六閥門；儲水箱內有加熱管和攪拌器，儲水箱的第一端與循環(huán)水泵的第一端連接，循環(huán)水泵的第二端與水流量傳感器的第一端連接，水流量傳感器的第二端與第一閥門的第一端連接，第一閥門的第二端接入油水混合器的第一端；所述的儲油箱的第一端與循環(huán)油泵的第一端連接，循環(huán)油泵的第二端與油流量傳感器的第一端連接，油流量傳感器的第二端與第二閥門的第一端連接，第二閥門的第二端接入油水混合器的第二端；油水混合器的第三端通過管路與含水分析儀的第一端連接，含水分析儀的第二端與第三閥門的第一端連接，第三閥門的第二端與油水均勻混合段的第一端連接，油水均勻混合段的第二端與第一壓力表的第一端連接，第一壓力表的第二端與泄漏管路的第一端相連，泄漏管路中間設有泄漏口，泄漏管路的第二端與第二壓力表的第一端連接，第二壓力表的第二端與第四閥門的第一端連接，第四閥門的第二端與油水重力分離器的第一端連接，油水分離器將多相流體分離為水相和油相，其中水相流體接入第五閥門的第一端，第五閥門的第二端與儲水箱的第二端連接，油相流體接入第六閥門的第一端，第六閥門的第二端與儲油箱的第二端相連；所述泄漏管路包括泄漏口、溫度傳感器、濕度傳感器及實驗箱體，溫度傳感器與實驗箱體的側邊距離為17.5cm，距底邊15cm各溫度傳感器之間相距15cm，共布置48個溫度傳感器；濕度傳感器距離實驗箱體底邊15cm，側邊40cm，濕度傳感器垂直每隔20cm布置一個，共布置3個，所述數據采集與記錄系統(tǒng)包括水流量傳感器、油流量傳感器、含水分析儀、第一壓力表、溫度傳感器、濕度傳感器及第二壓力表，所采集的數據通過信號傳輸線連接至數據采集記錄儀自動記錄，數據采集記錄儀與計算機連接。
[0006]所述油水均勻混合段長為140cm,內徑5cm,由不銹鋼管制成，中間有6片厚度為3mm交錯排列的半圓形不銹鋼片作為擋流板,每片之間間隔20cm,材質為USU430。
[0007]所述的水流量傳感器采用電磁流量計，油流量傳感器采用渦輪式流量計，含水率分析儀為KQSY-FGH射線型含水分析儀，數據采集記錄儀為安捷倫34972ALXI數據采集記錄儀。
[0008]a.利用儲水箱中的加熱管及攪拌器使儲水箱中的水均勻加熱到所需溫度。
[0009]b.利用循環(huán)水泵和循環(huán)油泵產生的動力，將油水分別送入油水混合器進行混合。
[0010]c.利用油水均勻混合段使進入泄漏管路的油水充分均勻混合。
[0011]d.利用實驗箱體中的溫度傳感器和濕度傳感器測量記錄泄漏管路從泄漏孔泄漏的油水混合物擴散到多孔介質中后各點處的濕度值和溫度值，含水值和溫度值由數據采集記錄儀進行記錄。
[0012]利用油水重力分離器將從泄漏管路流出的油水混合物進行分離，其分離出的水相和油相流體分別進入儲水箱和儲油箱完成循環(huán)，以便繼續(xù)實驗。
[0013]一次實驗完畢后，關閉第六閥門和第二閥門，停止循環(huán)油泵，只開啟循環(huán)水泵，運行10分鐘清洗管路，更換實驗箱體內的多孔介質，以便下次改變條件繼續(xù)實驗。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:可以對不同溫度，不同油水混合比例，不同壓力下的埋地油水管道泄漏情況進行實驗，對于檢測和控制埋地油水管道運輸中的泄漏隱患有很大的幫助。
[0015]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1是本發(fā)明結構示意圖。
[0016]圖2是為油水均勻混合段結構圖。
[0017]【具體實施方式】:
參照各圖，所述實驗循環(huán)管路包括儲水箱I為壁厚為4mm的鋼制水箱，其外包有5mm厚的保溫苯板與環(huán)境絕熱，加熱管2采用金屬管螺旋狀的電阻絲及氧化鎂覆蓋其表面，其可將儲水箱I內水的溫度控制為20~80°C，攪拌器3為吊裝槳式攪拌器，其螺旋槳為耐高溫不銹鋼310S，實驗循環(huán)管路為內徑5cm，壁厚為3_的鋼管，各管段采用法蘭連接，循環(huán)水泵4為IN50-32-250的保溫離心泵，循環(huán)油泵8為YCB-16/25保溫特種泵，水流量傳感器5采用電磁流量計，油流量傳感器9采用渦輪式流量計，其可測流速范圍為0.l~15m/s，油水混合器11采用管式靜態(tài)油水混合器，含水分析儀12采用射線型含水分析儀，其含水率測量范圍為0~100%，測量誤差為±0.10%,、油水均勻混合段14由不銹鋼管制成，長140cm，內徑為5cm,在中間有6片厚度為3mm交錯排列的半圓形不銹鋼片28作為擋流板,每片之間間隔20cm,材質為USU430。泄漏管路16長為100cm，安裝于距離實驗箱體20底邊60cm處，水平方向距離實驗箱體20側邊為40cm，徑向方向兩側各超出實驗箱體20 1cm,以便于裝卸，實驗箱體20采用鋼板焊接而成，尺寸為80cmX80cmX80cm，泄漏口 17為直徑為Icm的圓孔，位于泄漏管路16的正中間，將泄漏管路16安裝后，開始分層逐步填埋多孔介質，如采用粒徑2_的細沙，分層填埋的過程布置溫度傳感器18和濕度傳感器19，溫度傳感器18為銅康銅熱電偶，濕度傳感器19型號為FY-H2，測量范圍為0-100%RH，溫度傳感器18與實驗箱體20的側邊距離為17.5cm,距底邊15cm，兩溫度傳感器18相距15cm，共布置48個溫度傳感器18 ;濕度傳感器19距離實驗箱體20底邊15cm，側邊40cm，垂直布置3個，各自間距20cm，其數值通過信號傳輸線連接至數據采集記錄儀27，數據采集記錄儀為安捷倫34972ALXI數據采集記錄儀，油水重力分離器23型號為YWC-0.25 (z)型；實驗開始時首先利用儲水箱I中的加熱管3及攪拌器2使儲水箱中的水均勻加熱到40度。打開第一閥門6、第二閥門10、第三閥門13、第四閥門22、第五閥門24及第六閥門25，開啟循環(huán)水泵4和循環(huán)油泵8，記錄系統(tǒng)運行的開始時間，通過循環(huán)水泵4和循環(huán)油泵8產生的動力，將油水分別送入油水混合器中進行混合?；旌虾蟮挠退糜退鶆蚧旌隙?4使其在進入泄漏管路16之前的充分均勻混合；油水充分混合后進入泄漏管段16，然后利用實驗箱體20中的溫度傳感器18和濕度傳感器19測量記錄泄漏管路16，從泄漏孔17泄漏的油水混合物擴散到多孔介質中后各點處的濕度值和溫度值，各項值由數據采集記錄儀26進行記錄。油水混合物由泄漏管路16流出后進入油水重力分離器23，油水重力分離器23將從泄漏管路16流出的油水混合物進行分離，其分離出的水相和油相流體分別進入儲水箱I和儲油箱7完成循環(huán)，以便繼續(xù)實驗。實驗完畢后關閉各閥門，記錄系統(tǒng)停止運行的結束時間。一次實驗完畢后，關閉第六閥門25和第二閥門16，停止循環(huán)油泵8，只開啟循環(huán)水泵4，運行10分鐘清洗管路，更換實驗箱體20內的多孔介質，以便下次改變條件繼續(xù)實驗。通過本發(fā)明提供的實驗裝置及工作方法可以進行油水兩相在各種溫度、各種壓力、各種配比情況下埋地油水管道的泄漏擴散實驗，可以得到多孔介質泄漏后的溫度場和濕度隨時間和輸送條件的變化，其實驗結果可信，對于埋地管道泄漏的研究有很大的幫助。
【權利要求】
1.一種埋地油水管道泄漏擴散實驗裝置及其工作方法，包括實驗循環(huán)管路、泄漏管路(16)及數據采集與記錄系統(tǒng)，其特征在于:所述實驗循環(huán)管路包括儲水箱(I )、加熱管(2)、攪拌器(3)、循環(huán)水泵(4)、水流量傳感器(5)、第一閥門(6)、儲油箱(7)、循環(huán)油泵(8)、油流量傳感器(9)、第二閥門(10)、油水混合器(11)、含水率分析儀(12)、第三閥門(13)、油水均勻混合段(14)、第一壓力表(15)、泄漏管路(16)、泄漏點(17)、溫度傳感器(18)、濕度傳感器(19)、實驗箱體(20)、第二壓力表(21)、第四閥門(22)、油水重力分離器(23)、第五閥門(24)、第六閥門(25);儲水箱(I)內有加熱管(2)和攪拌器(3)，儲水箱(I)的第一端與循環(huán)水泵(4)的第一端連接，循環(huán)水泵(4)的第二端與水流量傳感器(5)的第一端連接，水流量傳感器(5)的第二端與第一閥門(6)的第一端連接，第一閥門(6)的第二端接入油水混合器(11)的第一端；所述的儲油箱(7)的第一端與循環(huán)油泵(8)的第一端連接，循環(huán)油泵(8)的第二端與油流量傳感器(9)的第一端連接，油流量傳感器(9)的第二端與第二閥門(10)的第一端連接，第二閥門(10)的第二端接入油水混合器(11)的第二端；油水混合器(11)的第三端通過管路與含水分析儀(12)的第一端連接，含水分析儀(12)的第二端與第三閥門(13)的第一端連接，第三閥門(13)的第二端與油水均勻混合段(14)的第一端連接，油水均勻混合段(14)的第二端與第一壓力表(15)的第一端連接，第一壓力表(15)的第二端與泄漏管路(16)的第一端相連，泄漏管路(16)中間設有泄漏口( 17)，泄漏管路(16)的第二端與第二壓力表(21)的第一端連接，第二壓力表(21)的第二端與第四閥門(22)的第一端連接，第四閥門(22)的第二端與油水重力分離器(23)的第一端連接，油水分離器(23)將多相流體分離為水相和油相，其中水相流體接入第五閥門(24)的第一端，第五閥門(24)的第二端與儲水箱(I)的第二端連接，油相流體接入第六閥門(25)的第一端，第六閥門(24)的第二端與儲油箱(7)的第二端相連；所述泄漏管路(16)包括泄漏口(17)、溫度傳感器(18)、濕度傳感器(19)及實驗箱體(20)，溫度傳感器(18)與實驗箱體(20)的側邊距離為17.5cm，距底邊15cm各溫度傳感器之間相距15cm，共布置48個溫度傳感器；濕度傳感器(19)距離實驗箱體(20)底邊15cm，側邊40cm，濕度傳感器垂直每隔20cm布置一個，共布置3個，所述數據采集與記錄系統(tǒng)包括水流量傳感器(5)、油流量傳感器(9)、含水分析儀(12)、第一壓力表(15)、溫度傳感器(18)、濕度傳感器(19)及第二壓力表(21)，所采集的數據通過信號傳輸線連接至數據采集記錄儀(26)自動記錄，數據采集記錄儀(26)與計算機(27)連接。
2.根據權利要求1所述的埋地油水管道泄漏擴散實驗裝置，其特征在于:所述油水均勻混合段(14)長為140cm,內徑5cm,由不銹鋼管制成，中間有6片厚度為3mm交錯排列的半圓形不銹鋼片(28)作為擋流板，每片之間間隔20cm，材質為USU430。
3.根據權利要求1所述的埋地油水管道泄漏擴散實驗裝置，其特征在于:所述的水流量傳感器(5 )采用電磁流量計，油流量傳感器(9 )采用渦輪式流量計，含水率分析儀(12 )為KQSY-FGH射線型含水分析儀，數據采集記錄儀(26)為安捷倫34972ALXI數據采集記錄儀。
4.一種埋地油水管道泄漏擴散實驗工作方法，其特征在于: a.利用儲水箱(I)中的加熱管(3)及攪拌器(2)使儲水箱中的水均勻加熱到所需溫度； b.利用循環(huán)水泵(4)和循環(huán)油泵(8)產生的動力，將油水分別送入油水混合器進行混合； c.利用油水均勻混合段(14)使進入泄漏管路(16)的油水充分均勻混合； d.利用實驗箱體(20)中的溫度傳感器(18)和濕度傳感器(19)測量記錄泄漏管路(16)從泄漏孔(17)泄漏的油水混合物擴散到多孔介質中后各點處的濕度值和溫度值，含水值和溫度值由數據采集記錄儀(26)進行記錄。
5.根據權利4所述的埋地油水管道泄漏擴散實驗工作方法，其特征在于:利用油水重力分離器(23)將從泄漏管路(16)流出的油水混合物進行分離，其分離出的水相和油相流體分別進入儲水箱(I)和儲油箱(7)完成循環(huán)，以便繼續(xù)實驗。
6.根據權利4和5所述的埋地油水管道泄漏擴散實驗工作方法，其特征在于:一次實驗完畢后，關閉第六閥門(25)和第二閥門(16)，停止循環(huán)油泵(8)，只開啟循環(huán)水泵(4)，運行10分鐘清洗管路，更換實驗箱體(20)內的多孔介質，以便下次改變條件繼續(xù)實驗。
【文檔編號】F17D1/14GK104500978SQ201410777348
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月17日 優(yōu)先權日:2014年12月17日
【發(fā)明者】李棟, 齊晗兵, 吳國忠, 周英明, 王秋實, 郭恩玥 申請人:東北石油大學