一種泡沫管流模擬及觀測實驗裝置的製作方法

2023-05-28 00:56:56 2

本發明涉及一種泡沫管流模擬及觀測實驗裝置，尤其涉及油氣開採領域泡沫排水採氣工藝中從井口到分離器的泡沫管流模擬及觀測。

背景技術：

泡沫排水採氣工藝是解決氣田開發過程中地層水集聚這一問題的優選工藝，而在泡排採氣泡沫攜帶天然氣由井口進入地面管線時，採出天然氣攜帶著大量的泡沫液，導致氣液分離效率大大降低，氣田水翻塔等生產異常狀況時有發生。泡沫液進入輸氣管道後，伴隨管線起伏、氣流攪拌，在管道內發生二次起泡，造成管內過流斷面面積減小，天然氣能量損耗增加，管線輸送壓差升高，致使輸送效率大幅降低。因此，在天然氣進入輸氣管線之前應將管內殘餘泡沫消除乾淨，但現有技術無法判定管內泡沫量的多少，也無法根據消泡效果控制加注消泡劑的用量或消泡劑的種類，常因加注消泡劑過量而造成大量浪費或因加注過少而消泡不淨。目前，還沒有一種較好的裝置來解決這一系列問題。

技術實現要素：

本發明的目的是：提供一種泡沫管流模擬及觀測實驗裝置。

為了達到上述目的，本發明採用的技術方案是：裝置包括泡沫發生系統、消泡劑加注系統、流型觀察系統、廢液排出系統。其中，泡沫發生系統包括空氣壓縮機、儲氣罐、調壓閥、第一渦輪流量計、第一球閥、起泡基液儲罐、第一水泵、第二渦輪流量計、第一旁通截止閥、第二球閥及泡沫發生器。泡沫發生器上包含有氣相輸入口、液相輸入口、泡沫流輸出口。消泡劑加注系統包括消泡基液儲罐、第二水泵、第三渦輪流量計、第二旁通截止閥、第三球閥、噴嘴。流型觀察系統包括前端觀察管段、消泡管段與後端觀察管段。其特徵在於：空氣壓縮機通過管線與儲氣罐的進氣口連接，儲氣罐的出氣口通過管線與泡沫發生器上的氣相輸入口連接，儲氣罐到氣相輸入口之間管線上依次安裝有調壓閥、第一渦輪流量計和第一球閥。起泡基液儲罐通過管線與第一水泵的進口端連接，第一水泵的出口端通過管線與泡沫發生器上的液相輸入口連接，第一水泵到液相輸入口之間管線上依次安裝有第二渦輪流量計、第二球閥。第一旁通截止閥的一端通過管線與起泡基液儲罐連接，另一端通過管線連接在第一水泵與第二渦輪流量計之間的管線上。消泡基液儲罐通過管線與第二水泵的進口端連接，第二水泵的出口端通過管線與噴嘴連接，第二水泵到噴嘴之間的管線上依次安裝有第三渦輪流量計和第三球閥。第二旁通截止閥的一端通過管線與消泡基液儲罐連接，另一端通過管線連接在第二水泵與第三渦輪流量計之間的管線上。前端觀察管段與後端觀察管段通過消泡管段連接在一起。泡沫發生系統通過泡沫發生器上的泡沫流輸出口與流型觀察系統的前端觀察管段連接，消泡劑加注系統的噴嘴安裝到流型觀察系統的消泡管段上。流型觀察系統的後端觀察管段與廢液排出系統連接。

本發明具有以下有益效果：(1)通過在實驗中觀察泡沫消泡前與消泡後的流型對比可判定消泡效果是否良好。(2)通過在實驗中使用不同類型的消泡劑進行對比實驗，可為現場施工優選消泡劑類型。(3)通過實驗中改變消泡基液的輸入流量可為現場施工確定最佳消泡基液注入流量。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明進行詳細描述。

如圖1，為了達到上述目的，本發明採用以下技術方案：裝置包括泡沫發生系統A、消泡劑加注系統B、流型觀察系統C、廢液排出系統D。其中，泡沫發生系統A包括空氣壓縮機1、儲氣罐2、調壓閥3、第一渦輪流量計4、第一球閥5、起泡基液儲罐6、第一水泵7、第二渦輪流量計8、第一旁通截止閥9、第二球閥10及泡沫發生器11。泡沫發生器11上包含有氣相輸入口12、液相輸入口13、泡沫流輸出口14。消泡劑加注系統B包括消泡基液儲罐15、第二水泵16、第三渦輪流量計17、第二旁通截止閥18、第三球閥19、噴嘴20。流型觀察系統C包括前端觀察管段21、消泡管段22與後端觀察管段23。其特徵在於：空氣壓縮機3通過管線與儲氣罐2的進氣口連接，儲氣罐2的出氣口通過管線與泡沫發生器11上的氣相輸入口12連接，儲氣罐2到氣相輸入口12之間管線上依次安裝有調壓閥3、第一渦輪流量計4和第一球閥5。起泡基液儲罐6通過管線與第一水泵7的進口端連接，第一水泵7的出口端通過管線與泡沫發生器11上的液相輸入口13連接，第一水泵7到液相輸入口13之間管線上依次安裝有第二渦輪流量計8、第二球閥10。第一旁通截止閥9的一端通過管線與起泡基液儲罐6連接，另一端通過管線連接在第一水泵7與第二渦輪流量計8之間的管線上。消泡基液儲罐15通過管線與第二水泵16的進口端連接，第二水泵16的出口端通過管線與噴嘴20連接，第二水泵16到噴嘴20之間的管線上依次安裝有第三渦輪流量計17和第三球閥19。第二旁通截止閥18的一端通過管線與消泡基液儲罐15連接，另一端通過管線連接在第二水泵16與第三渦輪流量計17之間的管線上。前端觀察管段21與後端觀察管段23通過消泡管段22連接在一起。泡沫發生系統A通過泡沫發生器11上的泡沫流輸出口14與流型觀察系統C的前端觀察管段21連接，消泡劑加注系統B的噴嘴20安裝在流型觀察系統C的消泡管段22上。流型觀察系統C的後端觀察管段23與廢液排出系統D連接。

所述的空氣壓縮機1用於壓縮空氣以提供一定壓力的氣源。

所述的儲氣罐2用於存儲壓縮後的空氣作為泡沫發生所需要的氣源。

所述的調壓閥3用於調節氣源輸入流量及壓力。

所述的第一渦輪流量計4用於計量氣源的輸入流量。

所述的第一球閥5用於控制氣源輸入的開啟與關閉。

所述的起泡基液儲罐6用於存儲配置好的起泡基液。

所述的第一水泵7用於將起泡基液儲罐6中的起泡基液泵入泡沫發生器11。

所述的第二渦輪流量計8用於計量起泡基液輸入流量。

所述的第一旁通截止閥9用於調節起泡基液流量。

所述的第二球閥10用於控制起泡基液輸入的開啟與關閉。

所述的泡沫發生器11用於將氣源和起泡基液的充分攪動從而實現充分起泡。

所述的消泡基液儲罐15用於存儲配置好的消泡基液。

所述的第二水泵16用於將消泡基液泵入消泡管段22從而實現消除泡沫。

所述的第三渦輪流量計17用於計量消泡基液的輸入流量。

所述的第二旁通截止閥18用於調節消泡基液流量。

所述的第三球閥19用於控制消泡基液輸入的開啟與關閉。

所述的噴嘴20用於將消泡基液噴入消泡管段22，同時噴嘴20起到增大消泡基液與泡沫接觸面積從而使其混合充分的作用。

所述的前端觀察管段21用於觀察剛生成泡沫管流的流型狀態。

所述的後端觀察管段23用於觀察消泡後管流的流型狀態。

所述的廢液排出系統D用於實驗廢液的存儲和處理。

本發明實現泡沫管流模擬及觀測的方法是：泡沫發生系統A將產生的泡沫輸入流型觀察系統C，在流型觀察系統C中的前端觀察管段21可觀察泡沫管流的流型狀態。消泡劑加注系統B通過向流型觀察系統C注入消泡基液對泡沫管流進行消除泡沫，即可在流型觀察系統C中的後端觀察管段23觀察到消泡後管流的流型狀態。通過第一渦輪流量計4、第二渦輪流量計8及第三渦輪流量計17分別採集到氣源的輸入流量、起泡基液輸入流量及消泡基液的輸入流量。

本發明對現場施工所產生的指導意義在於：通過對氣源的輸入流量的控制模擬現場氣井的產氣量，通過起泡基液輸入流量的控制模擬現場氣井的起泡劑加入量，通過流型觀察系統C觀察泡沫消泡前與消泡後的流型對比可判定消泡效果是否良好。通過使用不同類型的消泡劑進行對比實驗，可為現場施工優選消泡劑類型；通過改變消泡基液的輸入流量可為現場施工確定最佳消泡基液注入流量。本發明裝置簡單，實驗過程易操作，並能對現場施工提供很好的指導作用。