本實(shí)用新型涉及屬于微氣泡特性測試設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種無泵驅(qū)動管流中微氣泡運(yùn)動可視化實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

目前，由于稠油具有高粘、易凝的特點(diǎn)，其在井筒、輸油管道及生產(chǎn)設(shè)備壁面上的嚴(yán)重粘附給稠油生產(chǎn)和輸送帶來了極大困難。自1948年發(fā)現(xiàn)高分子稀溶液可以實(shí)現(xiàn)粘性減阻以來，稠油的降粘減阻就激發(fā)了國內(nèi)外研究者的極大熱情?，F(xiàn)階段，已經(jīng)出現(xiàn)了眾多相對成熟的稠油降粘減阻工藝，包括加熱法、摻稀油法或熱水法、乳化法等。但現(xiàn)有的稠油集輸工藝均存在各自的問題，如加劑或摻水/稀油量多、能耗與運(yùn)行費(fèi)用高、應(yīng)用條件苛刻等。隨著稠油資源的大量利用，也隨著節(jié)能降耗要求的不斷提高，對降粘減阻新工藝、新理論的發(fā)展也相應(yīng)提出了新的要求。受到泡沫油增產(chǎn)現(xiàn)象的啟發(fā)，基于泡沫油流動性較好的事實(shí)，提出以泡沫油的形式集輸稠油的思路。目前，專門針對這一思路的研究還處于空白狀態(tài)，缺乏相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置、方法和理論指導(dǎo)。通過對泡沫油制備方法和阻力特性的研究，評價(jià)泡沫油對稠油的降粘效果，旨在探索以泡沫油的形式實(shí)現(xiàn)稠油低溫輸送的可能性，進(jìn)一步拓寬稠油開采及輸送的方式，最終達(dá)到更大程度節(jié)能降耗的目的。同時(shí)，對泡沫油特性的評價(jià)，研究微氣泡對稠油降粘減阻的作用尤為重要。在實(shí)際生產(chǎn)工藝中，集輸管道輸送的原油，通常是溶有一定輕烴組分或CO₂等其他氣體。溶氣原油低溫流動性有極大改善，但其輸送并不穩(wěn)定，隨著流體在管道中流動，壓力降低，溶解氣逐漸從原油中析出。析出的氣體會生長、聚集、合并、破裂，若分離成連續(xù)氣相則引起體系粘度增加，若氣體以微氣泡形式穩(wěn)定停留在原油中，形成泡沫油，則使體系粘度降低。同時(shí)，氣泡受剪切條件影響較大，而泵驅(qū)動會產(chǎn)生較大剪切，且無法估計(jì)。因此研究泡沫油內(nèi)微氣泡的運(yùn)動狀 態(tài)對體系粘度的影響具有重要意義，而研究微氣泡在管流中運(yùn)動狀態(tài)的可視化裝置與無泵驅(qū)動裝置少之又少，仍需進(jìn)一步研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種無泵驅(qū)動管流中微氣泡運(yùn)動可視化實(shí)驗(yàn)裝置，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題，所具有的有益效果是；高溫高壓反應(yīng)釜結(jié)合減壓閥進(jìn)行壓力驅(qū)動，避免了泵對溶氣原油的剪切破壞。調(diào)節(jié)閥組可對流量進(jìn)行微調(diào)，流量計(jì)用于計(jì)量流體流量。溶氣原油經(jīng)過泡沫油發(fā)生器進(jìn)行泡沫油的制備。石英玻璃管段顯示管流中流體運(yùn)動狀態(tài)，可對氣泡產(chǎn)生、生長、聚集、破裂過程進(jìn)行定性觀察。壓差變送器采集數(shù)據(jù)，可建立本構(gòu)方程，對流體粘度進(jìn)行測量。環(huán)道尾部設(shè)有微觀玻璃管道模型，上方放置高速顯微攝像儀，可對泡沫油內(nèi)微氣泡粒徑分布、形狀進(jìn)行定性拍攝。環(huán)道尾部設(shè)置背壓閥，可維持測試管道內(nèi)壓力恒定。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：一種無泵驅(qū)動管流中微氣泡運(yùn)動可視化實(shí)驗(yàn)裝置，包括高壓氣瓶和制備系統(tǒng)，所述制備系統(tǒng)、調(diào)壓系統(tǒng)和測試系統(tǒng)組成裝置本體，且制備系統(tǒng)、調(diào)壓系統(tǒng)、測試系統(tǒng)依次由管道相連接，所述高壓氣瓶的出氣口與高溫高壓反應(yīng)釜的入口端之間連接的管道上安裝有第一減壓閥和氣體流量計(jì)，且第一減壓閥與高壓氣瓶臨近，所述高溫高壓反應(yīng)釜與泡沫油發(fā)生器之間鋪設(shè)的管道上設(shè)置有球閥一和第二減壓閥，且球閥一與高溫高壓反應(yīng)釜臨近，所述泡沫油發(fā)生器的出泡沫油口與石英玻璃管段的入口之間連接的管道上安裝有球閥三、球閥四、球閥二和質(zhì)量流量計(jì)，且球閥三、球閥四和球閥二之間并聯(lián)在泡沫油發(fā)生器和質(zhì)量流量計(jì)之間，所述石英玻璃管段上安裝有壓差傳感器，所述石英玻璃管段的出口端與收集筒的入口之間連接的管道上安裝有微觀玻璃管道模型和背壓閥，且背壓閥與收集筒臨近，所述微觀玻璃管道模型采用玻璃管道方片與固定裝置，且微觀玻璃管道模型上方設(shè)有高速顯微攝像儀。

優(yōu)選的，所述制備系統(tǒng)、調(diào)壓系統(tǒng)和測試系統(tǒng)均置于空氣浴內(nèi)，且制備系統(tǒng)由高壓氣瓶、第一減壓閥、氣體流量計(jì)、高溫高壓反應(yīng)釜、球閥一、第二減壓閥和泡沫油發(fā)生器組成；調(diào)壓系統(tǒng)由球閥三、球閥四和球閥二組成；測試系統(tǒng)由壓差傳感器，背壓閥、收集筒、質(zhì)量流量計(jì)、石英玻璃管段、微觀玻璃管道模型和高速顯微攝像儀組成。

優(yōu)選的，所述高溫高壓反應(yīng)釜上方為氣體空間，下方為原油。

優(yōu)選的，所述高溫高壓反應(yīng)釜上部設(shè)有壓力傳感器，監(jiān)測釜內(nèi)壓力變化。

優(yōu)選的，所述高速顯微攝像儀與計(jì)算機(jī)連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：該設(shè)備采用高溫高壓反應(yīng)釜結(jié)合電動攪拌器制備溶氣原油，加速氣體溶解，提高實(shí)驗(yàn)效率，高溫高壓反應(yīng)釜結(jié)合減壓閥進(jìn)行壓力驅(qū)動，避免了泵對溶氣原油的剪切破壞，石英玻璃管段顯示管流中流體運(yùn)動狀態(tài)，可對氣泡產(chǎn)生、生長、聚集、破裂過程進(jìn)行定性觀察，環(huán)道尾部設(shè)有微觀玻璃管道模型，上方放置高速顯微攝像儀，可對泡沫油內(nèi)微氣泡粒徑分布、形狀進(jìn)行定性拍攝，壓差變送器采集數(shù)據(jù)，可建立本構(gòu)方程，對流體粘度進(jìn)行測量。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型微觀玻璃管道模型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型微觀玻璃管道模型與高速顯微攝像儀位置關(guān)系示意圖。

圖中：1-第一減壓閥；2-高壓氣瓶；3-氣體流量計(jì)；4-高溫高壓反應(yīng)釜；5-球閥三；6-球閥四；7-壓差傳感器；8-背壓閥；9-收集筒；10-球閥一；11-第二減壓閥；12-泡沫油發(fā)生器；13-球閥二；14-質(zhì)量流量計(jì)；15-石英玻璃管段；16-微觀玻璃管道模型；17-制備系統(tǒng)；18-調(diào)壓系統(tǒng)；19-測試系統(tǒng)；20-玻璃管道方片；21-固定裝置；22-高速顯微攝像儀。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

請參閱圖1-3，本實(shí)用新型提供的一種實(shí)施例：一種無泵驅(qū)動管流中微氣泡運(yùn)動可視化實(shí)驗(yàn)裝置，包括高壓氣瓶2和制備系統(tǒng)17，制備系統(tǒng)17、調(diào)壓系統(tǒng)18和測試系統(tǒng)19組成裝置本體，且制備系統(tǒng)17、調(diào)壓系統(tǒng)18、測試系統(tǒng)19依次由管道相連接，高壓氣瓶2的出氣口與高溫高壓反應(yīng)釜4的入口端之間連接的管道上安裝有第一減壓閥1和氣體流量計(jì)3，且第一減壓閥1與高壓氣瓶2臨近，高溫高壓反應(yīng)釜4與泡沫油發(fā)生器12之間鋪設(shè)的管道上設(shè)置有球閥一10和第二減壓閥11，且球閥一10與高溫高壓反應(yīng)釜4臨近，泡沫油發(fā)生器12的出泡沫油口與石英玻璃管段15的入口之間連接的管道上安裝有球閥三5、球閥四6、球閥二13和質(zhì)量流量計(jì)14，且球閥三5、球閥四6和球閥二13之間并聯(lián)在泡沫油發(fā)生器12和質(zhì)量流量計(jì)14之間，石英玻璃管段15上安裝有壓差傳感器7，石英玻璃管段15的出口端與收集筒9的入口之間連接的管道上安裝有微觀玻璃管道模型16和背壓閥8，且背壓閥8與收集筒9臨近，微觀玻璃管道模型16采用玻璃管道方片20與固定裝置21，且微觀玻璃管道模型16上方設(shè)有高速顯微攝像儀22，制備系統(tǒng)17、調(diào)壓系統(tǒng)18和測試系統(tǒng)19均置于空氣浴內(nèi)，且制備系統(tǒng)17由高壓氣瓶2、第一減壓閥1、氣體流量計(jì)3、高溫高壓反應(yīng)釜4、球閥一10、第二減壓閥11和泡沫油發(fā)生器12組成；調(diào)壓系統(tǒng)18由球閥三5、球閥四6和球閥二13組成；測試系統(tǒng)19由壓差傳感器7，背壓閥8、收集筒9、質(zhì)量流量計(jì)14、石英玻璃管段15、微觀玻璃管道模型16和高速顯微攝像儀22組成，高溫高壓反應(yīng)釜4上方為 氣體空間，下方為原油，高溫高壓反應(yīng)釜4上部設(shè)有壓力傳感器，監(jiān)測釜內(nèi)壓力變化，高速顯微攝像儀22與計(jì)算機(jī)連接。

工作原理：使用時(shí)，溶氣原油的制備：關(guān)閉球閥一10，向高溫高壓反應(yīng)釜4內(nèi)注入一定量的原油。調(diào)節(jié)空氣浴溫度，對系統(tǒng)進(jìn)行加熱至實(shí)驗(yàn)溫度。打開高壓氣瓶2，調(diào)節(jié)第一減壓閥1，對高溫高壓反應(yīng)釜4進(jìn)行注氣加壓至實(shí)驗(yàn)壓力，氣體流量計(jì)3計(jì)量注氣量。注氣完成后，打開高溫高壓反應(yīng)釜4上部電動攪拌器，加速氣體的溶解。由于氣體的溶解，高溫高壓反應(yīng)釜4內(nèi)壓力降低，對高溫高壓反應(yīng)釜4進(jìn)行補(bǔ)氣加壓。如此循環(huán)，待釜內(nèi)壓力穩(wěn)定至實(shí)驗(yàn)壓力后，溶氣原油制備完成。

流動實(shí)驗(yàn)：溶氣原油制備完成后，高壓氣瓶2、第一減壓閥1保持開啟狀態(tài)，維持高溫高壓反應(yīng)釜4內(nèi)壓力。調(diào)節(jié)第二減壓閥11壓力至實(shí)驗(yàn)壓力，背壓閥8壓力至實(shí)驗(yàn)背壓。打開球閥一10，由于第二減壓閥11與背壓閥8設(shè)定壓力不同，存在一定壓差，驅(qū)動溶氣原油在管道內(nèi)流動。石英玻璃管段15可顯示管流中流體運(yùn)動狀態(tài)，對氣泡產(chǎn)生、生長、聚集、破裂過程進(jìn)行定性觀察。質(zhì)量流量計(jì)14采集溶氣原油流量。高速顯微攝像儀22結(jié)合微觀玻璃管道模型16拍攝氣泡粒徑、形狀。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實(shí)用新型不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本實(shí)用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實(shí)用新型內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。