本發(fā)明屬于深水油氣管線輸送流動(dòng)安全保障技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于深水油氣集輸管線中天然氣水合物研究的實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

在石油工業(yè)領(lǐng)域的油氣開采和輸送過程中，由于高壓和低溫條件，很容易形成天然氣水合物，天然氣水合物是由水分子和甲烷、乙烷、丙烷、二氧化碳等小分子氣體在一定條件下結(jié)合形成的固體化合物，它的形成會(huì)堵塞管路有礙正常生產(chǎn)。目前，油氣資源的開采正不斷向深水和超深水領(lǐng)域發(fā)展，而深水油氣集輸管線(水平管及海洋立管)所處環(huán)境具有長(zhǎng)距離、大高差、低溫、高壓等特點(diǎn)，管線內(nèi)非常容易生成天然氣水合物并產(chǎn)生堵塞，對(duì)正常生產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅。因此，對(duì)深水油氣集輸管線中天然氣水合物防治技術(shù)的研究就顯得尤為重要和突出。

針對(duì)天然氣水合物防治技術(shù)的研究，目前最有效的手段就是通過搭建相關(guān)實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過程進(jìn)行模擬。相關(guān)實(shí)驗(yàn)裝置主要包括固定式反應(yīng)釜裝置、搖晃式反應(yīng)釜裝置、輪式流動(dòng)模擬器裝置及環(huán)道流動(dòng)裝置。其中，通過環(huán)道流動(dòng)裝置對(duì)水合物防治技術(shù)進(jìn)行的研究最為有效，與實(shí)際生產(chǎn)過程也最為相似。目前，已有部分環(huán)道流動(dòng)裝置用于天然氣水合物防治技術(shù)的研究，但這些裝置都具有一定缺陷，尤其不能滿足對(duì)深水油氣集輸管線中水合物防治技術(shù)的研究。例如，這些裝置雖可對(duì)水平管線內(nèi)水合物的形成過程和流動(dòng)特性進(jìn)行研究，但并不能有效的對(duì)深水立管管線內(nèi)水合物的形成過程和流動(dòng)特性進(jìn)行研究。同時(shí)，這些裝置對(duì)水平管線內(nèi)水合物的堵塞過程、堵塞機(jī)理及管線內(nèi)水合物形成后或管線堵塞后水合物的加熱、降壓、注劑等分解工藝也不能進(jìn)行有效研究。

總之，目前相關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)深水立管管線內(nèi)水合物的形成及形成后的流動(dòng)特性缺乏研究，對(duì)管線內(nèi)水合物生成、流動(dòng)、堵塞、分解的整個(gè)流程的研究也并不全面，因此本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種用于全面研究深水油氣集輸管線中天然氣水合物防治技術(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于深水油氣集輸管線中天然氣水合物研究的實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置能夠全面研究深水油氣集輸管線中天然氣水合物的形成機(jī)理、流動(dòng)特性及防治技術(shù)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種用于深水油氣集輸管線中天然氣水合物研究的實(shí)驗(yàn)裝置，包括供氣系統(tǒng)，注液系統(tǒng)，液相循環(huán)系統(tǒng)，氣相循環(huán)系統(tǒng)，低凹管 線和立管線，高壓反應(yīng)釜，溫度、壓力控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；所述供氣系統(tǒng)、注液系統(tǒng)、液相循環(huán)系統(tǒng)、氣相循環(huán)系統(tǒng)均與高壓反應(yīng)釜通過管線相連；所述低凹管線和立管線連接在液相循環(huán)系統(tǒng)、氣相循環(huán)系統(tǒng)的共用管路上；所述溫度、壓力控制系統(tǒng)控制整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置的溫度和壓力；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括氣體組成測(cè)量部分、壓力溫度采集部分、流量測(cè)量部分和水合物測(cè)量部分，所述氣體組成測(cè)量部分測(cè)量供氣系統(tǒng)所供氣體的組成，所述壓力溫度采集部分對(duì)液相循環(huán)系統(tǒng)、氣相循環(huán)系統(tǒng)、高壓反應(yīng)釜的壓力和溫度信號(hào)進(jìn)行采集，所述流量測(cè)量部分對(duì)供氣系統(tǒng)、注液系統(tǒng)、液相循環(huán)系統(tǒng)、氣相循環(huán)系統(tǒng)的流量進(jìn)行測(cè)量，所述水合物測(cè)量部分對(duì)液相循環(huán)系統(tǒng)和氣相循環(huán)系統(tǒng)的共用管路、低凹管線和立管線管段中水合物的生成、分布、流動(dòng)、聚集、沉積、堵塞、分解情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

優(yōu)選的，所述供氣系統(tǒng)包括高壓氣瓶、氣體減壓閥、不銹鋼輸氣管線，所述高壓氣瓶、氣體減壓閥之間通過不銹鋼輸氣管線依次連接；所述供氣系統(tǒng)通過不銹鋼輸氣管線與高壓反應(yīng)釜釜蓋上的氣相針型閥相連。

優(yōu)選的，所述注液系統(tǒng)包括恒流泵、不銹鋼注液管線，所述恒流泵通過不銹鋼注液管線與高壓反應(yīng)釜釜蓋上的液相針型閥相連。

優(yōu)選的，所述液相循環(huán)系統(tǒng)包括高壓軟管、磁力離心泵、直管段、球閥、套管段、石英玻璃管段；所述高壓反應(yīng)釜釜體下部通過法蘭與液相循環(huán)系統(tǒng)的進(jìn)口高壓軟管相連，并依次連接磁力離心泵、第一直管段、第一套管段、第一石英玻璃管段、第二套管段、第二石英玻璃管段、第三套管段、第三石英玻璃管段、第四套管段、第四石英玻璃管段、第五套管段、第二直管段、出口高壓軟管，出口高壓軟管通過法蘭與高壓反應(yīng)釜釜體上部相連；所述第一直管段、第二直管段之間連接第三直管段；

所述第一直管段上安裝第一球閥、第二球閥，所述第三直管段上安裝第三球閥、第四球閥；所述第一直管段、第三直管段之間連接旁通回路，所述旁通管路一端連接至第一直管段第一球閥的前端，另一端連接至第三直管段的第三球閥、第四球閥之間，所述旁通回路上安裝第五球閥；所述第二套管段上安裝控制球閥；

所述高壓軟管之間采用法蘭連接，所述高壓軟管與直管段之間采用法蘭連接，所述套管段與石英玻璃管段之間采用法蘭連接。

優(yōu)選的，所述氣相循環(huán)系統(tǒng)包括循環(huán)針型閥、壓縮機(jī)入口緩沖罐、天然氣壓縮機(jī)、壓縮機(jī)出口緩沖罐、管殼式換熱器、氣相循環(huán)管線以及與液相循環(huán)系統(tǒng)共用的直管段、球閥、套管段、石英玻璃管段、出口高壓軟管；所述高壓反應(yīng)釜釜體上部通過法蘭與氣相循環(huán)管線相連，氣相循環(huán)管線依次連接循環(huán)針型閥、壓縮機(jī)入口緩沖罐、天然氣壓縮機(jī)、壓縮機(jī)出口緩沖罐、管殼式換熱器，之后連接至直管段，后續(xù)氣相循環(huán)系統(tǒng)的管路與液相循環(huán)系 統(tǒng)共用，通過出口高壓軟管與高壓反應(yīng)釜釜體上部相連。

優(yōu)選的，所述低凹管線和立管線連接在第二套管段的控制球閥兩端，所述低凹管線和立管線與第二套管段之間安裝連接球閥；所述低凹管線和立管線的低凹水平段和立管段上分別設(shè)置低凹石英玻璃管段、立管石英玻璃管段，所述低凹管線和立管線的其他管段均為套有套管的套管管路。

優(yōu)選的，所述高壓反應(yīng)釜安裝機(jī)械攪拌器，所述機(jī)械攪拌器上部與扭矩傳感器相連，所述機(jī)械攪拌器下部從上到下布置有三處攪拌槳葉，所述高壓反應(yīng)釜配有循環(huán)夾套，所述循環(huán)夾套內(nèi)有冷媒循環(huán)流動(dòng)。

優(yōu)選的，所述溫度、壓力控制系統(tǒng)包括冷水機(jī)組、真空泵、管線排氣口、管線排液口、反應(yīng)釜排氣口及反應(yīng)釜排液口；所述冷水機(jī)組與循環(huán)夾套相連，所述真空泵連接至氣相針型閥前端的不銹鋼輸氣管線上，真空泵連接管路上設(shè)置真空泵球閥，所述管線排氣口設(shè)置在第四套管段上，所述管線排液口設(shè)置在第一套管段上，所述管線排氣口安裝管線排氣球閥，所述管線排液口安裝管線排液球閥，所述反應(yīng)釜排氣口安裝排氣球閥，所述反應(yīng)釜排液口安裝排液球閥。

優(yōu)選的，所述氣體組成測(cè)量部分包括氣相色譜儀，所述氣相色譜儀連接至氣體減壓閥的出口端，所述氣相色譜儀的連接管路上安裝色譜針型閥；所述壓力溫度采集部分包括溫度傳感器、壓力傳感器、差壓傳感器，所述溫度傳感器安裝在高壓反應(yīng)釜上端、套管段、第二直管段上，所述壓力傳感器安裝在高壓反應(yīng)釜上端、套管段、第二直管段上，所述差壓傳感器安裝在套管段上；所述流量測(cè)量部分包括氣體質(zhì)量流量計(jì)、液體質(zhì)量流量計(jì)，氣體質(zhì)量流量計(jì)共有2個(gè)，一個(gè)安裝在氣體減壓閥與氣相針型閥之間的不銹鋼輸氣管線上，另一個(gè)安裝在管殼式換熱器后端的氣相循環(huán)管線上，所述液體質(zhì)量流量計(jì)安裝在第一直管段的第一球閥、第二球閥之間；所述水合物測(cè)量部分包括激光粒度儀、高速攝像機(jī)，所述激光粒度儀與高速攝像機(jī)均布置在石英玻璃管段、低凹石英玻璃管段、立管石英玻璃管段處，所述激光粒度儀用來檢測(cè)石英玻璃管段、低凹石英玻璃管段、立管石英玻璃管段處的水合物形成過程中粒徑的變化，所述高速攝像機(jī)用來對(duì)石英玻璃管段、低凹石英玻璃管段、立管石英玻璃管段處的水合物生成、分布、流動(dòng)、聚集、沉積、堵塞情況進(jìn)行攝制監(jiān)測(cè)。

本發(fā)明提供的用于深水油氣集輸管線中天然氣水合物研究的實(shí)驗(yàn)裝置，其研究天然氣水合物的具體操作如下：

步驟一：初始時(shí)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置的閥都處于關(guān)閉狀態(tài)；打開氣體減壓閥和色譜針型閥，使高壓氣瓶中的天然氣進(jìn)入到氣相色譜儀中測(cè)量天然氣組成；關(guān)閉色譜針型閥，打開氣相針型閥，使天然氣通過不銹鋼輸氣管線進(jìn)入高壓反應(yīng)釜中；同時(shí)打開液相針型閥，啟動(dòng)恒 流泵使水相通過不銹鋼注液管線進(jìn)入高壓反應(yīng)釜中；當(dāng)高壓反應(yīng)釜中的壓力達(dá)到3～6MPa時(shí)，停運(yùn)恒流泵，關(guān)閉液相針型閥，關(guān)閉氣相針型閥和氣體減壓閥，停止水和天然氣的輸入；使用冷水機(jī)組將高壓反應(yīng)釜?dú)庖合鄿囟冉档?～5℃；

步驟二：打開第一直管段上的第一球閥、第二球閥，打開第二套管段上的控制球閥，打開循環(huán)針型閥；開啟機(jī)械攪拌器，同時(shí)開啟磁力離心泵和天然氣壓縮機(jī)，使水和天然氣分別在液相循環(huán)系統(tǒng)和氣相循環(huán)系統(tǒng)中循環(huán)流動(dòng)；

步驟三：調(diào)節(jié)循環(huán)針型閥和第一直管段上的第一球閥、第二球閥，對(duì)氣液相流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，在石英玻璃管段中觀察到天然氣水合物生成、分布、流動(dòng)、聚集、沉積現(xiàn)象時(shí)停止調(diào)節(jié)；在此過程中通過氣體質(zhì)量流量計(jì)和液體質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量氣液相流量，通過溫度傳感器和壓力傳感器測(cè)量裝置各處的溫度和壓力，通過激光粒度儀、高速攝像機(jī)監(jiān)測(cè)石英玻璃管段中天然氣水合物生成、分布、流動(dòng)、聚集、沉積現(xiàn)象；

步驟四：關(guān)閉機(jī)械攪拌器或停運(yùn)天然氣壓縮機(jī)、磁力離心泵進(jìn)行停輸工況研究；開啟機(jī)械攪拌器或啟動(dòng)天然氣壓縮機(jī)、磁力離心泵進(jìn)行啟動(dòng)工況研究；在此過程中通過溫度傳感器和壓力傳感器測(cè)量裝置各處的溫度和壓力，通過激光粒度儀、高速攝像機(jī)監(jiān)測(cè)石英玻璃管段中天然氣水合物生成情況；

步驟五：打開連接球閥，關(guān)閉控制球閥；調(diào)節(jié)循環(huán)針型閥和第一直管段上的第一球閥、第二球閥，對(duì)氣液相流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，在石英玻璃管段、低凹石英玻璃管段、立管石英玻璃管段中觀察到天然氣水合物生成、分布、流動(dòng)、聚集、沉積現(xiàn)象時(shí)停止調(diào)節(jié)；在此過程中通過氣體質(zhì)量流量計(jì)和液體質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量氣液相流量，通過溫度傳感器和壓力傳感器測(cè)量裝置各處的溫度和壓力，通過激光粒度儀、高速攝像機(jī)監(jiān)測(cè)石英玻璃管段、低凹石英玻璃管段、立管石英玻璃管段中天然氣水合物生成、分布、流動(dòng)、聚集、沉積現(xiàn)象；

步驟六：關(guān)閉機(jī)械攪拌器或停運(yùn)天然氣壓縮機(jī)、磁力離心泵進(jìn)行停輸工況研究；開啟機(jī)械攪拌器或啟動(dòng)天然氣壓縮機(jī)、磁力離心泵進(jìn)行啟動(dòng)工況研究；在此過程中，通過溫度傳感器和壓力傳感器測(cè)量裝置各處的溫度和壓力，通過激光粒度儀、高速攝像機(jī)監(jiān)測(cè)石英玻璃管段、低凹石英玻璃管段、立管石英玻璃管段中天然氣水合物生成情況；

步驟七：繼續(xù)調(diào)節(jié)循環(huán)針型閥和第一直管段上的第一球閥、第二球閥，在石英玻璃管段、低凹石英玻璃管段、立管石英玻璃管段中觀察到天然氣水合物堵塞現(xiàn)象時(shí)停止調(diào)節(jié)；在此過程中通過氣體質(zhì)量流量計(jì)和液體質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量氣液相流量，通過溫度傳感器和壓力傳感器測(cè)量裝置各處的溫度和壓力，通過激光粒度儀、高速攝像機(jī)監(jiān)測(cè)低凹石英玻璃管段、立管石英玻璃管段中天然氣水合物堵塞現(xiàn)象；

步驟八：通過冷水機(jī)組將實(shí)驗(yàn)裝置溫度升高至20～50℃，通過加熱解除天然氣水合物對(duì) 管路的堵塞，堵塞解除之后通過冷水機(jī)組將實(shí)驗(yàn)裝置溫度降到1～5℃；或者打開反應(yīng)釜排氣口和管線排氣口，通過降壓解除天然氣水合物對(duì)管路的堵塞，堵塞解除之后關(guān)閉反應(yīng)釜排氣口和管線排氣口；或者通過恒流泵注入化學(xué)試劑解堵；在此過程中通過氣體質(zhì)量流量計(jì)和液體質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量氣液相流量，通過溫度傳感器和壓力傳感器測(cè)量裝置各處的溫度和壓力，通過激光粒度儀、高速攝像機(jī)監(jiān)測(cè)石英玻璃管段、低凹石英玻璃管段、立管石英玻璃管段中天然氣水合物分解現(xiàn)象。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明通過用于深水油氣集輸管線中天然氣水合物研究的實(shí)驗(yàn)裝置，采用低凹管線和立管線模擬深水油氣集輸管線，通過實(shí)驗(yàn)得到天然氣水合物在水平管線、低凹管線和立管內(nèi)的形成、分布特性、流動(dòng)特性；通過實(shí)驗(yàn)裝置采用加熱、降壓、注劑等方法得到天然氣水合物在水平管線、低凹管線和立管內(nèi)的分解特性；通過實(shí)驗(yàn)裝置研究啟停輸工況下水平管線、低凹管線和立管內(nèi)天然氣水合物生成情況。通過模擬深水油氣集輸管線的實(shí)驗(yàn)裝置得到的天然氣水合物形成、分布特性、流動(dòng)特性、分解特性以及啟停輸工況下的形成特性，有助于研究深水油氣集輸管線中天然氣水合物的形成，同時(shí)對(duì)于深水油氣集輸管線中天然氣水合物的防治技術(shù)研究也具有重大意義。

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明裝置低凹管線和立管線結(jié)構(gòu)示意圖。

1-高壓氣瓶，2-氣體減壓閥，3-氣相色譜儀，301-色譜針型閥，4-氣體質(zhì)量流量計(jì)，5-不銹鋼輸氣管線，6-真空泵，601-真空泵球閥，701-氣相針型閥，702-液相針型閥，703-循環(huán)針型閥，8-壓縮機(jī)入口緩沖罐，9-天然氣壓縮機(jī)，10-溫度傳感器，11-機(jī)械攪拌器，12-扭矩傳感器，13-壓力傳感器，14-反應(yīng)釜排氣口，1401-排氣球閥，15-不銹鋼注液管線，16-恒流泵，17-高壓反應(yīng)釜，18-反應(yīng)釜循環(huán)夾套，19-攪拌槳葉，20-反應(yīng)釜排液口，2001-排液球閥，21-壓縮機(jī)出口緩沖罐，2201-進(jìn)口高壓軟管，2202-出口高壓軟管，23-磁力離心泵，24-管殼式換熱器，25-直管段，2501-第一直管段，2502-第二直管段，2503-第三直管段，2601-第一球閥，2602-第二球閥，2603-第三球閥，2604-第四球閥，2605-第五球閥，27-液體質(zhì)量流量計(jì)，28-氣相循環(huán)管線，29-差壓傳感器，30-高速攝像機(jī)，31-套管段，3101-第一套管段，3102-第二套管段，3103-第三套管段，3104-第四套管段，3105-第五套管段，3106-控制球閥，32-管線排液口，3201-管線排液球閥，33-管線排氣口，3301-管線排氣球閥，34-石英玻璃管段，3401-第一石英玻璃管段，3402-第二石英玻璃管段，3403-第三石英玻璃管段，3404-第四石英玻璃管段，35-低凹管線和立管線，3501-低凹石英玻璃管段3501，3502-立管石英玻 璃管段3502，36-激光粒度儀，37-連接球閥。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

如圖1-圖2所示，一種用于深水油氣集輸管線中天然氣水合物研究的實(shí)驗(yàn)裝置，包括供氣系統(tǒng)、注液系統(tǒng)、液相循環(huán)系統(tǒng)、氣相循環(huán)系統(tǒng)、低凹管線和立管線35、高壓反應(yīng)釜17、溫度、壓力控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；所述供氣系統(tǒng)、注液系統(tǒng)、液相循環(huán)系統(tǒng)、氣相循環(huán)系統(tǒng)均與高壓反應(yīng)釜17通過管線相連；所述低凹管線和立管線35連接在液相循環(huán)系統(tǒng)、氣相循環(huán)系統(tǒng)的共用管路上；所述溫度、壓力控制系統(tǒng)控制整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置的溫度和壓力；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括氣體組成測(cè)量部分、壓力溫度采集部分、流量測(cè)量部分和水合物測(cè)量部分，所述氣體組成測(cè)量部分測(cè)量供氣系統(tǒng)所供氣體的組成，所述壓力溫度采集部分對(duì)液相循環(huán)系統(tǒng)、氣相循環(huán)系統(tǒng)、高壓反應(yīng)釜17的壓力和溫度信號(hào)進(jìn)行采集，所述流量測(cè)量部分對(duì)供氣系統(tǒng)、注液系統(tǒng)、液相循環(huán)系統(tǒng)、氣相循環(huán)系統(tǒng)的流量進(jìn)行測(cè)量，所述水合物測(cè)量部分對(duì)液相循環(huán)系統(tǒng)和氣相循環(huán)系統(tǒng)的共用管路、低凹管線和立管線35管段中水合物的生成、分布、流動(dòng)、聚集、沉積、堵塞、分解情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)

優(yōu)選的，所述供氣系統(tǒng)包括高壓氣瓶1、氣體減壓閥2、不銹鋼輸氣管線5，所述高壓氣瓶1、氣體減壓閥2之間通過不銹鋼輸氣管線5依次連接；所述供氣系統(tǒng)通過不銹鋼輸氣管線5與高壓反應(yīng)釜17釜蓋上的氣相針型閥701相連。

優(yōu)選的，所述注液系統(tǒng)包括恒流泵16、不銹鋼注液管線15，所述恒流泵16通過不銹鋼注液管線15與高壓反應(yīng)釜17釜蓋上的液相針型閥702相連。

優(yōu)選的，所述液相循環(huán)系統(tǒng)包括高壓軟管22、磁力離心泵23、直管段25、球閥、套管段31、石英玻璃管段34；所述高壓反應(yīng)釜17釜體下部通過法蘭與液相循環(huán)系統(tǒng)的進(jìn)口高壓軟管2201相連，并依次連接磁力離心泵23、第一直管段2501、第一套管段3101、第一石英玻璃管段3401、第二套管段3102、第二石英玻璃管段3402、第三套管段3103、第三石英玻璃管段3403、第四套管段3104、第四石英玻璃管段3404、第五套管段3105、第二直管段2502、出口高壓軟管2202，出口高壓軟管2202通過法蘭與高壓反應(yīng)釜17釜體上部相連；所述第一直管段2501、第二直管段2502之間連接第三直管段2503；

所述第一直管段2501上安裝第一球閥2601、第二球閥2602，所述第三直管段2503上安裝第三球閥2603、第四球閥2604；所述第一直管段2501、第三直管段2503之間連接旁通回路，所述旁通管路一端連接至第一直管段2501第一球閥2601的前端，另一端連接至第三直管段2503的第三球閥2603、第四球閥2604之間，所述旁通回路上安裝第五球閥2605；所述第二套管段3102上安裝控制球閥3106；

所述高壓軟管22之間采用法蘭連接，所述高壓軟管22與直管段25之間采用法蘭連接，所述套管段31與石英玻璃管段34之間采用法蘭連接。

優(yōu)選的，所述氣相循環(huán)系統(tǒng)包括循環(huán)針型閥703、壓縮機(jī)入口緩沖罐8、天然氣壓縮機(jī)9、壓縮機(jī)出口緩沖罐21、管殼式換熱器24、氣相循環(huán)管線28以及與液相循環(huán)系統(tǒng)共用的直管段25、球閥、套管段31、石英玻璃管段34、出口高壓軟管2202；所述高壓反應(yīng)釜17釜體上部通過法蘭與氣相循環(huán)管線28相連，氣相循環(huán)管線28依次連接循環(huán)針型閥703、壓縮機(jī)入口緩沖罐8、天然氣壓縮機(jī)9、壓縮機(jī)出口緩沖罐21、管殼式換熱器24，之后連接至直管段25，后續(xù)氣相循環(huán)系統(tǒng)的管路與液相循環(huán)系統(tǒng)共用，通過出口高壓軟管2202與高壓反應(yīng)釜17釜體上部相連。

優(yōu)選的，所述低凹管線和立管線35連接在第二套管段3102的控制球閥3106兩端，所述低凹管線和立管線35與第二套管段3102之間安裝連接球閥37；所述低凹管線和立管線35的低凹水平段和立管段上分別設(shè)置低凹石英玻璃管段3501、立管石英玻璃管段3502，所述低凹管線和立管線35的其他管段均為套有套管的套管管路。

優(yōu)選的，所述高壓反應(yīng)釜17安裝機(jī)械攪拌器11，所述機(jī)械攪拌器11上部與扭矩傳感器12相連，所述機(jī)械攪拌器下部從上到下布置有三處攪拌槳葉19，所述高壓反應(yīng)釜17配有循環(huán)夾套18，所述循環(huán)夾套18內(nèi)有冷媒循環(huán)流動(dòng)。

優(yōu)選的，所述溫度、壓力控制系統(tǒng)包括冷水機(jī)組37、真空泵6、管線排氣口33、管線排液口32、反應(yīng)釜排氣口14及反應(yīng)釜排液口20；所述冷水機(jī)組37與循環(huán)夾套18相連，所述真空泵6連接至氣相針型閥701前端的不銹鋼輸氣管線5上，真空泵6連接管路上設(shè)置真空泵球閥601，所述管線排氣口33設(shè)置在第四套管段3104上，所述管線排液口32設(shè)置在第一套管段3101上，所述管線排氣口33安裝管線排氣球閥3301，所述管線排液口32安裝管線排液球閥3201，所述反應(yīng)釜排氣口14安裝排氣球閥1401，所述反應(yīng)釜排液口20安裝排液球閥2001。

優(yōu)選的，所述氣體組成測(cè)量部分包括氣相色譜儀3，所述氣相色譜儀3連接至氣體減壓閥2的出口端，所述氣相色譜儀3的連接管路上安裝色譜針型閥301；所述壓力溫度采集部分包括溫度傳感器10、壓力傳感器13、差壓傳感器29，所述溫度傳感器10安裝在高壓反應(yīng)釜17上端、套管段31、第二直管段2502上，所述壓力傳感器13安裝在高壓反應(yīng)釜17上端、套管段31、第二直管段2502上，所述差壓傳感器29安裝在套管段上；所述流量測(cè)量部分包括氣體質(zhì)量流量計(jì)4、液體質(zhì)量流量計(jì)27，氣體質(zhì)量流量計(jì)4共有2個(gè)，一個(gè)安裝在氣體減壓閥2與氣相針型閥701之間的不銹鋼輸氣管線5上，另一個(gè)安裝在管殼式換熱器24后端的氣相循環(huán)管線28上，所述液體質(zhì)量流量計(jì)27安裝在第一直管段的第一球閥 2601、第二球閥2602之間；所述水合物測(cè)量部分包括激光粒度儀36、高速攝像機(jī)30，所述激光粒度儀36與高速攝像機(jī)30均布置在石英玻璃管段34、低凹石英玻璃管段3501、立管石英玻璃管段3502處，所述激光粒度儀36用來檢測(cè)石英玻璃管段34、低凹石英玻璃管段3501、立管石英玻璃管段3502處的水合物形成過程中粒徑的變化，所述高速攝像機(jī)30用來對(duì)石英玻璃管段34、低凹石英玻璃管段3501、立管石英玻璃管段3502處的水合物生成、分布、流動(dòng)、聚集、沉積、堵塞情況進(jìn)行攝制監(jiān)測(cè)。

本發(fā)明提供的深水油氣集輸管線中天然氣水合物防治技術(shù)研究的裝置，其研究天然氣水合物的具體操作如下：

步驟一：初始時(shí)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置的閥都處于關(guān)閉狀態(tài)；打開氣體減壓閥2和色譜針型閥301，使高壓氣瓶1中的天然氣進(jìn)入到氣相色譜儀3中測(cè)量天然氣組成；關(guān)閉色譜針型閥301，打開氣相針型閥701，使天然氣通過不銹鋼輸氣管線5進(jìn)入高壓反應(yīng)釜17中；同時(shí)打開液相針型閥702，啟動(dòng)恒流泵16使水相通過不銹鋼注液管線15進(jìn)入高壓反應(yīng)釜17中；當(dāng)高壓反應(yīng)釜17中的壓力達(dá)到3～6MPa時(shí)，停運(yùn)恒流泵16，關(guān)閉液相針型閥702，關(guān)閉氣相針型閥701和氣體減壓閥2，停止水和天然氣的輸入；使用冷水機(jī)組37將高壓反應(yīng)釜17氣液相溫度降到1～5℃；

步驟二：打開第一直管段2501上的第一球閥2601、第二球閥2602，打開第二套管段3102上的控制球閥3106，打開循環(huán)針型閥703；開啟機(jī)械攪拌器11，同時(shí)開啟磁力離心泵23和天然氣壓縮機(jī)9，使水和天然氣分別在液相循環(huán)系統(tǒng)和氣相循環(huán)系統(tǒng)中循環(huán)流動(dòng)；

步驟三：調(diào)節(jié)循環(huán)針型閥703和第一直管段2501上的第一球閥2601、第二球閥2602，對(duì)氣液相流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，在石英玻璃管段34中觀察到天然氣水合物生成、分布、流動(dòng)、聚集、沉積現(xiàn)象時(shí)停止調(diào)節(jié)；在此過程中通過氣體質(zhì)量流量計(jì)4和液體質(zhì)量流量計(jì)27測(cè)量氣液相流量，通過溫度傳感器10和壓力傳感器13測(cè)量裝置各處的溫度和壓力，通過激光粒度儀36、高速攝像機(jī)30監(jiān)測(cè)石英玻璃管段34中天然氣水合物生成、分布、流動(dòng)、聚集、沉積現(xiàn)象；

步驟四：關(guān)閉機(jī)械攪拌器11或停運(yùn)天然氣壓縮機(jī)9、磁力離心泵23進(jìn)行停輸工況研究；開啟機(jī)械攪拌器11或啟動(dòng)天然氣壓縮機(jī)9、磁力離心泵23進(jìn)行啟動(dòng)工況研究；通過溫度傳感器10和壓力傳感器13測(cè)量裝置各處的溫度和壓力，通過激光粒度儀36、高速攝像機(jī)30監(jiān)測(cè)石英玻璃管段34中天然氣水合物生成情況；

步驟五：打開連接球閥37，關(guān)閉控制球閥3103；調(diào)節(jié)循環(huán)針型閥703和第一直管段2501上的第一球閥2601、第二球閥2602，對(duì)氣液相流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，在石英玻璃管段34、低凹石英玻璃管段3501、立管石英玻璃管段3502中觀察到天然氣水合物生成、分布、流動(dòng)、聚集、 沉積現(xiàn)象時(shí)停止調(diào)節(jié)；在此過程中通過氣體質(zhì)量流量計(jì)4和液體質(zhì)量流量計(jì)27測(cè)量氣液相流量，通過溫度傳感器10和壓力傳感器13測(cè)量裝置各處的溫度和壓力，通過激光粒度儀36、高速攝像機(jī)30監(jiān)測(cè)石英玻璃管段34、低凹石英玻璃管段3501、立管石英玻璃管段3502中天然氣水合物生成、分布、流動(dòng)、聚集、沉積現(xiàn)象；

步驟六：關(guān)閉機(jī)械攪拌器11或停運(yùn)天然氣壓縮機(jī)9、磁力離心泵23進(jìn)行停輸工況研究；開啟機(jī)械攪拌器11或啟動(dòng)天然氣壓縮機(jī)9、磁力離心泵23進(jìn)行啟動(dòng)工況研究；通過溫度傳感器10和壓力傳感器13測(cè)量裝置各處的溫度和壓力，通過激光粒度儀36、高速攝像機(jī)30監(jiān)測(cè)石英玻璃管段34、低凹石英玻璃管段3501、立管石英玻璃管段3502中天然氣水合物生成情況；

步驟七：繼續(xù)調(diào)節(jié)循環(huán)針型閥703和第一直管段2501上的第一球閥2601、第二球閥2602，在石英玻璃管段34、低凹石英玻璃管段3501、立管石英玻璃管段3502中觀察到天然氣水合物堵塞現(xiàn)象時(shí)停止調(diào)節(jié)；在此過程中通過氣體質(zhì)量流量計(jì)4和液體質(zhì)量流量計(jì)27測(cè)量氣液相流量，通過溫度傳感器10和壓力傳感器13測(cè)量裝置各處的溫度和壓力，通過激光粒度儀36、高速攝像機(jī)30監(jiān)測(cè)石英玻璃管段34、低凹石英玻璃管段3501、立管石英玻璃管段3502中天然氣水合物堵塞現(xiàn)象；

步驟八：通過冷水機(jī)組37將實(shí)驗(yàn)裝置溫度升高至20～50℃，通過加熱解除天然氣水合物對(duì)管路的堵塞，堵塞解除之后通過冷水機(jī)組37將實(shí)驗(yàn)裝置溫度降到1～5℃；或者打開反應(yīng)釜排氣口14和管線排氣口33，通過降壓解除天然氣水合物對(duì)管路的堵塞，堵塞解除之后關(guān)閉反應(yīng)釜排氣口14和管線排氣口33；或者通過恒流泵16注入化學(xué)試劑解堵；在此過程中通過氣體質(zhì)量流量計(jì)4和液體質(zhì)量流量計(jì)27測(cè)量氣液相流量，通過溫度傳感器10和壓力傳感器13測(cè)量裝置各處的溫度和壓力，通過激光粒度儀36、高速攝像機(jī)30監(jiān)測(cè)石英玻璃管段34中天然氣水合物分解現(xiàn)象。

本發(fā)明通過用于深水油氣集輸管線中天然氣水合物研究的實(shí)驗(yàn)裝置，采用低凹管線和立管線模擬深水油氣集輸管線，通過實(shí)驗(yàn)得到天然氣水合物在水平管線、低凹管線和立管內(nèi)的形成、分布特性、流動(dòng)特性；通過實(shí)驗(yàn)裝置采用加熱、降壓、注劑等方法得到天然氣水合物在水平管線、低凹管線和立管內(nèi)的分解特性；通過實(shí)驗(yàn)裝置研究啟停輸工況下水平管線、低凹管線和立管內(nèi)天然氣水合物生成情況。通過模擬深水油氣集輸管線的實(shí)驗(yàn)裝置得到的天然氣水合物形成、分布特性、流動(dòng)特性、分解特性以及啟停輸工況下的形成特性，有助于研究深水油氣集輸管線中天然氣水合物的形成，同時(shí)對(duì)于深水油氣集輸管線中天然氣水合物的防治技術(shù)研究也具有重大意義。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明的 限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。