本發(fā)明涉及油氣水體系數(shù)據(jù)分析領域，尤指一種水合物漿液流動性實驗系統(tǒng)、方法及裝置。

背景技術：

隨著海洋石油工程不斷走向深海，海底管道和相關設備所處的溫度更低、壓力更高，更容易發(fā)生水合物生成甚至堵塞管道和設備的事故，水合物流動安全保障的問題變得越來越嚴峻，嚴重威脅著海底管道和相關設備的正常運行。

水合物顆粒在管道中生成后會增加液相的黏度，隨著水合物的體積分數(shù)不斷增加，水合物漿液的黏度會不斷增加，水合物漿液的流動性不斷減弱。水合物漿液的流動性是研究制定水合物流動安全保障措施的重要指標。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種新穎、簡單操作的實驗裝置以從實驗角度對油水分散體系、油氣水分散體系等不同條件下水合物漿液的流動性進行測量和研究。

為達上述目的，本發(fā)明具體提供一種水合物漿液流動性實驗系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含壓力調(diào)節(jié)裝置、抽空裝置、溫度調(diào)節(jié)裝置和實驗裝置；所述壓力調(diào)節(jié)裝置用于所述水合物漿液流動性實驗系統(tǒng)內(nèi)壓力狀態(tài)；所述抽空裝置用于抽取所述水合物漿液流動性實驗系統(tǒng)內(nèi)廢氣；所述溫度調(diào)節(jié)裝置用于放置所述實驗裝置，并控制所述實驗裝置的實驗溫度；所述實驗裝置包含可視實驗管段、傳動模塊和內(nèi)部攪拌塊；所述可視實驗管段用于裝載實驗用的水合物漿液，并提供可視窗口；所述傳動模塊用于提供動力帶動所述內(nèi)部攪拌塊按預定路線移動，以及根據(jù)所述內(nèi)部攪拌塊移動情況，獲得所述水合物漿液的漿液流動性信息；所述內(nèi)部攪拌塊設置于所述可視實驗管段內(nèi)部，用于根據(jù)所述傳動模塊所提供的動力按預定路線攪拌所述可視實驗管段內(nèi)的所述水合物漿液；所述傳動模塊為磁力傳動模塊，所述內(nèi)部攪拌塊內(nèi)設置有銜鐵；所述磁力傳動模塊利用與所述銜鐵之間的磁力為所述內(nèi)部攪拌塊提供移動的動力。

在上述水合物漿液流動性實驗系統(tǒng)中，優(yōu)選的，所述壓力調(diào)節(jié)裝置包含一個或多個高壓氣瓶，所述高壓氣瓶與所述可視實驗管段通過輔助管線相連；所述輔助管線上設置有減壓閥；所述壓力調(diào)節(jié)裝置通過所述高壓氣瓶加壓或所述減壓閥減壓調(diào)節(jié)所述水合物漿液流動性實驗系統(tǒng)內(nèi)壓力狀態(tài)。

在上述水合物漿液流動性實驗系統(tǒng)中，優(yōu)選的，所述抽空裝置包含放空模塊和抽真空模塊，所述放空模塊和所述抽真空模塊分別與所述可視實驗管段相連；所述放空模塊用于排放所述可視實驗管段內(nèi)的水合物；所述抽真空模塊用于對所述可視實驗管段做抽真空處理。

在上述水合物漿液流動性實驗系統(tǒng)中，優(yōu)選的，所述系統(tǒng)還包含加料模塊，所述加料模塊與所述可視實驗管段相連，用于向所述可視實驗管段內(nèi)注入實驗用的水合物漿液。

在上述水合物漿液流動性實驗系統(tǒng)中，優(yōu)選的，所述內(nèi)部攪拌塊內(nèi)設置有一個或多個導通孔，所述導通孔用于在所述內(nèi)部攪拌塊移動時導通所述水合物漿液。

在上述水合物漿液流動性實驗系統(tǒng)中，優(yōu)選的，所述傳動模塊還包含數(shù)據(jù)采集單元，所述數(shù)據(jù)采集單元用于根據(jù)所述內(nèi)部攪拌塊移動時，所述傳動模塊提供的動力變化獲得所述水合物漿液的漿液流動性信息。

在上述水合物漿液流動性實驗系統(tǒng)中，優(yōu)選的，所述可視實驗管段包含一個或多個透明可視實驗管道，所述透明可視實驗管道內(nèi)設置有溫度傳感器；所述溫度調(diào)節(jié)裝置為帶有透明視窗的恒溫箱，所述恒溫箱內(nèi)設有天然氣報警器。

在上述水合物漿液流動性實驗系統(tǒng)中，優(yōu)選的，所述磁力傳動模塊包含可調(diào)速電機，所述可調(diào)速電機用于利用所述磁力傳動模塊來控制所述內(nèi)部攪拌塊的移動速度。

本發(fā)明一優(yōu)選實施例中還提供一種水合物漿液流動性實驗方法，所述實驗方法包含：利用磁力傳動模塊帶動內(nèi)設有銜鐵的內(nèi)部攪拌塊，于填充有水合物漿液的可視實驗管段內(nèi)移動；根據(jù)所述內(nèi)部攪拌塊移動時，所述磁力傳動模塊提供的動力變化獲得所述水合物漿液的漿液流動性信息；其中所述動力變化包含水合物漿液的溫度及壓力信息，以及所述內(nèi)部攪拌塊的扭矩和移動速度信息。

本發(fā)明一優(yōu)選實施例中還提供一種水合物漿液流動性實驗裝置，所述實驗裝置包含：磁力傳動模塊、可視實驗管段、內(nèi)部攪拌塊和數(shù)據(jù)采集模塊；所述磁力傳動模塊用于利用磁力帶動所述內(nèi)部攪拌塊按預定路線移動；所述內(nèi)部攪拌塊內(nèi)設置有銜鐵，且所述內(nèi)部攪拌塊設置于所述可視實驗管段內(nèi)部，用于根據(jù)所述磁力傳動模塊所提供的磁力按預定路線攪拌所述可視實驗管段內(nèi)的水合物漿液；所述數(shù)據(jù)采集模塊用于根據(jù)所述內(nèi)部攪拌塊移動時，所述磁力傳動模塊提供的動力變化獲得所述水合物漿液的漿液流動性信息；其中所述動力變化包含水合物漿液的溫度及壓力信息，以及所述內(nèi)部攪拌塊的扭矩和移動速度信息。

通過本發(fā)明所提供的水合物漿液流動性實驗系統(tǒng)、方法及裝置，可在實驗體系中加入砂石等其他固體雜質(zhì)，研究其對水合物生成、分解及流動性的影響，同時也可用于評價水合物動力學抑制劑等相關方面的研究；實現(xiàn)水合物漿液生成、分解動力學規(guī)律監(jiān)測、水合物漿液流動性測量和水合物抑制劑評價。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本發(fā)明的限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明所提供的水合物漿液流動性實驗系統(tǒng)的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明一優(yōu)選實施例所提供的內(nèi)部攪拌塊的結構示意圖。

附圖標號

1：高壓氣瓶；

2：放空模塊；

3：抽真空模塊；

4：恒溫箱；

5：透明可視實驗管段；

6：加料系統(tǒng)；

7：磁力傳動模塊；

8：內(nèi)部攪拌塊。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本發(fā)明做進一步詳細說明。在此，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。

請參考圖1所示，本發(fā)明具體提供一種水合物漿液流動性實驗系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含壓力調(diào)節(jié)裝置、抽空裝置、溫度調(diào)節(jié)裝置和實驗裝置；所述壓力調(diào)節(jié)裝置用于所述水合物漿液流動性實驗系統(tǒng)內(nèi)壓力狀態(tài)；所述抽空裝置用于抽取所述水合物漿液流動性實驗系統(tǒng)內(nèi)廢氣；所述溫度調(diào)節(jié)裝置用于放置所述實驗裝置，并控制所述實驗裝置的實驗溫度；所述實驗裝置包含可視實驗管段、傳動模塊和內(nèi)部攪拌塊；所述可視實驗管段用于裝載實驗用的水合物漿液，并提供可視窗口；所述傳動模塊用于提供動力帶動所述內(nèi)部攪拌塊按預定路線移動，以及根據(jù)所述內(nèi)部攪拌塊移動情況，獲得所述水合物漿液的漿液流動性信息；所述內(nèi)部攪拌塊設置于所述可視實驗管段內(nèi)部，用于根據(jù)所述傳動模塊所提供的動力按預定路線攪拌所述可視實驗管段內(nèi)的所述水合物漿液；所述傳動模塊為磁力傳動模塊，所述內(nèi)部攪拌塊內(nèi)設置有銜鐵；所述磁力傳動模塊利用與所述銜鐵之間的磁力為所述內(nèi)部攪拌塊提供移動的動力。

在上述實施例中，所述壓力調(diào)節(jié)裝置包含一個或多個高壓氣瓶1，所述高壓氣瓶1與所述可視實驗管段通過輔助管線相連；所述輔助管線上設置有減壓閥；所述壓力調(diào)節(jié)裝置通過所述高壓氣瓶1加壓或所述減壓閥減壓調(diào)節(jié)所述水合物漿液流動性實驗系統(tǒng)內(nèi)壓力狀態(tài)。實際工作中，高壓氣瓶1和可視實驗管段依次通過輔助管線相連，實驗裝置內(nèi)的氣體源自于高壓氣瓶1，輔助管線中安裝有減壓閥，可以通過控制閥門開度來恒定實驗裝置的壓力，以實現(xiàn)控制實驗裝置體系處于不同的壓力設定值；高壓氣瓶1內(nèi)的壓強最大可為25mpa，可以設計多個高壓氣瓶1同時向?qū)嶒炑b置內(nèi)供氣，逐漸提高系統(tǒng)內(nèi)的壓力，當然也可根據(jù)實際需要選擇高壓氣瓶1數(shù)量及規(guī)格，本發(fā)明在此并不做限制。

再請參考圖1所示，在本發(fā)明一優(yōu)選的實施例中，所述抽空裝置包含放空模塊2和抽真空模塊3，所述放空模塊2和所述抽真空模塊3分別與所述可視實驗管段相連；如圖1所示，放空模塊2的末端與可視試驗管段氣相入口端相連，抽真空模塊3的末端與可視試驗管段氣相入口端相連；所述放空模塊2用于排放所述可視實驗管段內(nèi)的水合物；所述抽真空模塊3用于對所述可視實驗管段做抽真空處理；實際工作中，所述放空模塊2和所述抽真空模塊3具體采用抽氣泵結構還是其他結構可根據(jù)實際需要選擇，本發(fā)明在此并不做限制。

在上述實施例中，所述系統(tǒng)還包含加料模塊6，所述加料模塊6與所述可視實驗管段相連，用于向所述可視實驗管段內(nèi)注入實驗用的水合物漿液。請參考圖1所示，加料模塊與可視試驗管段液相入口端相連，可以加入不同配比的液相和固相混合物，以及實驗用的水合物漿液。

請參考圖1結合圖2所示，在本發(fā)明一優(yōu)選的實施例中，所述內(nèi)部攪拌塊8內(nèi)設置有一個或多個導通孔，所述導通孔用于在所述內(nèi)部攪拌塊移動時導通所述水合物漿液，以此，當管道內(nèi)存在較多固體絮狀物時，不會使絮狀物向兩端聚集；實際工作中，所述內(nèi)部攪拌塊8可為圓柱體，并在內(nèi)部開5個通孔，當然具體通孔數(shù)量以及形狀可根據(jù)實際需要選擇。

在本發(fā)明一優(yōu)選的實施例中，所述傳動模塊7還包含數(shù)據(jù)采集單元，所述數(shù)據(jù)采集單元用于根據(jù)所述內(nèi)部攪拌塊8移動時，所述傳動模塊提供的動力變化獲得所述水合物漿液的漿液流動性信息，實際工作中，所述傳動模塊7還可包含溫度、壓力、扭矩等傳感器，通過該些傳感器獲得溫度、壓力、扭矩、攪拌片移動速度等數(shù)據(jù)，以此進一步精準分析不同狀態(tài)或材質(zhì)下的水合物漿液的流動性。

在本發(fā)明一優(yōu)選的實施例中，所述可視實驗管段包含一個或多個透明可視實驗管道，所述透明可視實驗管道內(nèi)設置有溫度傳感器。所述溫度調(diào)節(jié)裝置為帶有透明視窗的恒溫箱，所述恒溫箱內(nèi)設有天然氣報警器。所述磁力傳動模塊包含可調(diào)速電機，所述可調(diào)速電機用于利用所述磁力傳動模塊來控制所述內(nèi)部攪拌塊的移動速度。在實際工作中，所述溫度調(diào)節(jié)裝置可為一個帶有透明視窗的恒溫箱，該恒溫箱長2.2米，寬1米，高0.5米；控溫范圍：-10℃～40℃；恒溫箱前后兩側為透明可視窗，恒溫箱內(nèi)部放置兩根高壓聚碳酸酯透明管亦即透明可視實驗管道(承壓為4mpa)，管道內(nèi)放置有滑塊，滑塊內(nèi)部放置有銜鐵，可通過外部的磁力傳動模塊控制管道內(nèi)攪拌塊的運動模式，對透明管內(nèi)部的介質(zhì)進行攪拌；再將外磁鋼移動支架放置在恒溫箱內(nèi)部，該磁力傳動模塊配有可調(diào)速電機，可控制管道內(nèi)攪拌塊的速度，能夠測得磁塊往復的頻率以及磁塊驅(qū)動的扭矩，配有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，能夠?qū)崟r記錄磁塊往復頻率及扭矩；恒溫箱內(nèi)配有天然氣報警器；恒溫箱內(nèi)部透明管設備內(nèi)安裝溫度傳感器，分布于兩根透明管段中部，每根內(nèi)部有兩個溫度測量點，測量精度0.1℃。配有溫度采集系統(tǒng)，實時記錄溫度數(shù)據(jù)。每根透明管一端都配有壓力傳感器，配有數(shù)采系統(tǒng)，能夠?qū)崟r記錄壓力數(shù)據(jù)。同時恒溫箱外部配備有相機支架，可遠程操控相機位置，通過恒溫箱外部的透明視窗對管道內(nèi)介質(zhì)物理形態(tài)進行記錄；同樣的，上述實例僅為本發(fā)明的一較佳實例，實際工作中具體采用的型號和位置結構可根據(jù)實際需要選擇設置，本發(fā)明在此并不做限制。

在本發(fā)明一優(yōu)選實施例中還提供一種水合物漿液流動性實驗方法，所述實驗方法包含：利用磁力傳動模塊帶動內(nèi)設有銜鐵的內(nèi)部攪拌塊，于填充有水合物漿液的可視實驗管段內(nèi)移動；根據(jù)所述內(nèi)部攪拌塊移動時，所述磁力傳動模塊提供的動力變化獲得所述水合物漿液的漿液流動性信息；其中所述動力變化包含水合物漿液的溫度及壓力信息，以及所述內(nèi)部攪拌塊的扭矩和移動速度信息。該實施例的具體操作流程，具體請參考如下所述，在進行水合物漿液生成動力學規(guī)律監(jiān)測實驗中：

1、檢查裝置是否處于正常運行狀態(tài)，包括：高壓氣瓶是否工作正常；恒溫箱是否工作正常；壓力傳感器、溫度傳感器和扭矩傳感器采集是否正常；各種閥門是否按要求開關；

2、抽真空作業(yè)：將整個實驗管路關閉，利用抽真空系統(tǒng)中的真空泵對設置在實驗裝置上的抽真空點進行抽真空作業(yè)，直到實驗系統(tǒng)內(nèi)的壓力達到預先要求值為止。

3、添加實驗介質(zhì)：將實驗所需的液相介質(zhì)和固相介質(zhì)按照預先設定的量準備好，通過加料口加注到管道內(nèi)。打開磁力傳動裝置對測試管道內(nèi)的實驗介質(zhì)進行攪拌，通過透明視窗對體系內(nèi)的情況進行觀察和分析，直至達到實驗要求。

4、進行實驗溫控：按照預先設定的實驗條件，開啟恒溫箱對試驗管道進行控溫，直到溫度恒定到實驗值。

5、進行實驗壓力控制：打開氣瓶與試驗管路中間的閥門，緩慢向?qū)嶒灉y試管道內(nèi)補氣增壓。待壓力達到設定壓力時，關閉閥門。

6、進行動力學實驗，開始計時，采集各個溫度、壓力傳感器的數(shù)據(jù)測定氣體消耗量數(shù)據(jù)，同時采集扭矩傳感器的數(shù)據(jù)來研究水合物漿液流動性規(guī)律。

其次，在進行水合物漿液分解動力學規(guī)律監(jiān)測中，進一步包含以下步驟：

7、監(jiān)測到實驗體系的壓力停止降低或管道內(nèi)的攪拌塊因阻力停止運動后，調(diào)高恒溫箱的設定溫度到設定值，開始進行水合物漿液分解動力學規(guī)律監(jiān)測實驗。

8、開始計時，采集溫度、壓力傳感器的實驗數(shù)據(jù)來測定水合物漿液的分解速率；同時通過扭矩傳感器的數(shù)據(jù)來判斷水合物漿液的流動性，直至體系內(nèi)壓力不再升高，水合物完全分解。

與水合物漿液分解動力學規(guī)律監(jiān)測步驟不同的是，在進行水合物動力學抑制劑評價中并不用進行步驟7和步驟8，而是用以下步驟9、10分別替代上述步驟3、6，以此完成實驗。

9、添加實驗介質(zhì)：將實驗所需的液相介質(zhì)和相應的水合物抑制劑按照預先設定的量準備好，通過加料口加注到管道內(nèi)。打開磁力傳動裝置對測試管道內(nèi)的實驗介質(zhì)進行攪拌，通過透明視窗對體系內(nèi)的情況進行觀察和分析，直至達到實驗要求。

10、進行水合物動力學抑制劑評價試驗，開始計時，采集各個溫度、壓力傳感器的數(shù)據(jù)測定水合物生成速率，同時采集扭矩傳感器的數(shù)據(jù)來研究水合物漿液流動性規(guī)律。

在本發(fā)明一優(yōu)選實施例中還提供一種水合物漿液流動性實驗裝置，所述實驗裝置包含：磁力傳動模塊、可視實驗管段、內(nèi)部攪拌塊和數(shù)據(jù)采集模塊；所述磁力傳動模塊用于利用磁力帶動所述內(nèi)部攪拌塊按預定路線移動；所述內(nèi)部攪拌塊內(nèi)設置有銜鐵，且所述內(nèi)部攪拌塊設置于所述可視實驗管段內(nèi)部，用于根據(jù)所述磁力傳動模塊所提供的磁力按預定路線攪拌所述可視實驗管段內(nèi)的水合物漿液；所述數(shù)據(jù)采集模塊用于根據(jù)所述內(nèi)部攪拌塊移動時，所述磁力傳動模塊提供的動力變化獲得所述水合物漿液的漿液流動性信息；其中所述動力變化包含水合物漿液的溫度及壓力信息，以及所述內(nèi)部攪拌塊的扭矩和移動速度信息；該實驗裝置中，主要使用外磁鋼移動支架放置在恒溫箱或其他實驗載體內(nèi)部，該磁力傳動裝置配有可調(diào)速電機，可控制管道內(nèi)攪拌塊的速度，能夠測得磁塊往復的頻率以及磁塊驅(qū)動的扭矩。配有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，能夠?qū)崟r記錄磁塊往復頻率及扭矩。恒溫箱內(nèi)配有天然氣報警器。恒溫箱內(nèi)部透明管設備內(nèi)安裝溫度傳感器，分布于兩根透明管段中部，每根內(nèi)部有兩個溫度測量點，測量精度0.1℃。配有溫度采集系統(tǒng)，實時記錄溫度數(shù)據(jù)。每根透明管一端都配有壓力傳感器，配有數(shù)采系統(tǒng)，能夠?qū)崟r記錄壓力數(shù)據(jù)。同時恒溫箱外部配備有相機支架，可遠程操控相機位置，通過恒溫箱外部的透明視窗對管道內(nèi)介質(zhì)物理形態(tài)進行記錄。

通過本發(fā)明所提供的水合物漿液流動性實驗系統(tǒng)、方法及裝置，可在實驗體系中加入砂石等其他固體雜質(zhì)，研究其對水合物生成、分解及流動性的影響，同時也可用于評價水合物動力學抑制劑等相關方面的研究；實現(xiàn)水合物漿液生成、分解動力學規(guī)律監(jiān)測、水合物漿液流動性測量和水合物抑制劑評價。

以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。