非金属管道沉积多功能模拟装置及其操作方法

本发明涉及含蜡原油管道输送，具体涉及非金属管道沉积多功能模拟装置及其操作方法。

背景技术：

1、传统油气输送多采用碳钢等金属材质管道进行，金属管道应用范围广、应用时间长，积累了丰富的技术资料及现场经验。但石油及天然气开发及输送领域面临的工况异常复杂多变，常出现高含蜡原油输送、高压力管道输送、稠油甚至超稠油输送、海底低温输送、油水混输、油气混输、油气水混输，甚至油气水固混输等工况，碳钢管道输送也面临着诸多严峻问题，例如腐蚀穿孔、沉积堵塞、管道变形、清管频率高等。取而代之，非金属管道近年来在一些油田站场的集输管道应用逐渐增多，特别是复杂工况环境下，因为其具有抗腐蚀性强、承压能力强、使用寿命长、抗变形能力强等突出优势。一些现场经验表明，非金属管道在输送高含蜡原油、高含胶质沥青质等原油时的沉积特性与金属管道差异明显，但具体差别在定量化表征方面仍存在很多不足，主要体现在表征方法不完善、实验装置简单、已开展工作少等，蜡质、沥青质等在非金属材料表面的沉积机理仍不明确。因为蜡组分及沥青质等的沉积机理本身就十分复杂，在金属管道上的沉积特性研究结论也因人而异，仍存在部分分歧，金属管道上的蜡沉积等物质沉积特性及机理并不适用于非金属管道。

2、现场油气生产系统基本处于连续运行状态而很少关停，因为一旦关停不但导致巨大经济损失，也带来额外的负面安全风险。因此想完全依赖现场来弄清非金属管道的沉积规律及特性十分不便，具有成本高、操作不便、取样困难等一系列限制，最高效而经济的手段仍然是依赖室内小型实验系统。目前的室内蜡沉积实验装置针对普通金属管道进行设计，无法实现高效研究非金属系统蜡沉积模拟实验，且实验管道效率低，操作不灵活。因此，需要多功能高效的室内实验装置及方法，以实现对非金属管道蜡沉积规律及特性进行模拟。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供非金属管道沉积多功能模拟装置及其操作方法，以解决上述背景技术中提出的现有技术中存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、非金属管道沉积多功能模拟装置，包括：

4、储油罐，所述储油罐安装于固定底座上，所述储油罐设有夹套，所述夹套上设有油罐入水口和油罐出水口，所述储油罐顶部开口处安装有油罐盖；

5、沉积圆筒组件，所述沉积圆筒组件安装于油罐盖上，所述沉积圆筒组件包括沉积圆筒上半部分和沉积圆筒下半部分，所述沉积圆筒上半部分固定连接于油罐盖上，所述沉积圆筒下半部分可拆卸的连接于沉积圆筒上半部分上；

6、搅拌组件，所述搅拌组件安装于油罐盖上，并用于对油品进行搅拌；

7、控温组件，所述控温组件包括储油罐控温水浴设备和沉积圆筒控温水浴设备，并分别用于控制储油罐和沉积圆筒组件中油品的温度，所述控温组件还包括安装于储油罐上的温度监测系统；

8、电磁控制组件，所述电磁控制组件包括电磁控制器和电磁线圈，所述电磁线圈安装于储油罐的内壁，所述电磁线圈与电磁控制器电性连接。

9、优选的，所述沉积圆筒上半部分为顶部封闭的圆筒结构，所述沉积圆筒下半部分为底部封闭的圆筒结构，所述沉积圆筒上半部分的下侧设有外螺纹结构，所述沉积圆筒下半部分的上侧设有内螺纹结构，所述沉积圆筒下半部分与沉积圆筒上半部分螺纹连接后构成一个整体沉积圆筒；所述沉积圆筒上半部分顶部设有与沉积圆筒控温水浴设备连接的沉积圆筒入水口和沉积圆筒出水口。

10、优选的，所述沉积圆筒入水口上连接有进水管路，所述进水管路设为螺旋状，且在靠近沉积圆筒组件内壁一侧设置若干圆形孔眼，所述沉积圆筒出水口上连接有回水管路，所述回水管路设于沉积圆筒组件的中心位置，并延伸至沉积圆筒组件的底部，所述回水管路管壁上设有若干圆形孔眼。

11、优选的，所述搅拌组件包括旋转套、轴套以及传动轴，所述旋转套通过旋转轴承转动连接在沉积圆筒上半部分上，所述油罐盖上设有轴套，所述轴套内通过固定轴承一和固定轴承二连接有传动轴，所述传动轴下端键连接有主动链轮，所述旋转套上键连接有从动链轮，所述从动链轮与主动链轮通过传动链条连接；

12、所述油罐盖上安装有用于驱动传动轴转动的驱动电机，所述旋转套上连接有搅拌片结构，所述搅拌片结构包括搅拌片和搅拌连杆，所述搅拌连杆连接于旋转套上，并垂直于旋转套水平设置，所述搅拌连杆上连接有搅拌片。

13、优选的，所述搅拌片上设有搅拌片固定孔眼，且所述搅拌片通过搅拌片固定螺栓连接在搅拌连杆上，所述搅拌连杆上设置有搅拌连杆标尺和搅拌连杆滑道结构。

14、优选的，所述储油罐的夹套内设有螺旋状的水流通道。

15、优选的，所述储油罐上端开口边缘处设有油罐翅板，所述油罐翅板上设有若干固定孔眼一，所述油罐盖下侧边缘处设有盖子翅板，所述盖子翅板上设有若干固定孔眼二，所述固定孔眼一和固定孔眼二中连接有盖子固定螺栓。

16、优选的，所述储油罐的底部安装有放空阀。

17、非金属管道沉积多功能模拟装置的操作方法，包括以下步骤：

18、s1：选取实验用的沉积圆筒下半部分，将沉积圆筒下半部分安装到沉积圆筒上半部分上，使沉积圆筒上半部分和沉积圆筒下半部分成为一个整体；

19、s2：关闭放空阀，向储油罐中加入实验油品，并将油罐盖固定安装在储油罐上；

20、s3：启动储油罐控温水浴设备和沉积圆筒控温水浴设备，对储油罐和沉积圆筒组件中油品的温度进行调控；

21、s4：根据实验需要，启动电磁控制组件和搅拌组件，实现对原油的磁处理和模拟原油的流动过程；

22、s5：沉积完成后，对沉积圆筒下半部分表面的沉积物进行取样、观察、称重操作，得出模拟结果。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

24、本发明通过多个功能模块的配合设置，能够模拟多种现场输油管道工况并进行理论方面的研究，能够进行普通金属管道原油输送沉积实验，且能够进行非金属等材质的油品沉积实验，即使是同材质，还可以通过改变流速、温度、壁面冲刷力、表面粗糙度等变量，达到对沉积特性变化规律进行定量分析的目的，此外，还可以在实验前对油品进行磁处理，或者在实验过程中施加磁场力，从而研究磁场环境下的沉积特性，为原油现场集输工艺优化等过程提供理论基础，本发明实验方法操作灵活，可以同时进行多组不同控制变量的实验，便捷高效。

技术特征：

1.非金属管道沉积多功能模拟装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的非金属管道沉积多功能模拟装置，其特征在于：所述沉积圆筒上半部分(303)为顶部封闭的圆筒结构，所述沉积圆筒下半部分(310)为底部封闭的圆筒结构，所述沉积圆筒上半部分(303)的下侧设有外螺纹结构(305)，所述沉积圆筒下半部分(310)的上侧设有内螺纹结构(311)，所述沉积圆筒下半部分(310)与沉积圆筒上半部分(303)螺纹连接后构成一个整体沉积圆筒；所述沉积圆筒上半部分(303)顶部设有与沉积圆筒控温水浴设备(15)连接的沉积圆筒入水口(301)和沉积圆筒出水口(302)。

3.根据权利要求2所述的非金属管道沉积多功能模拟装置，其特征在于：所述沉积圆筒入水口(301)上连接有进水管路，所述进水管路设为螺旋状，且在靠近沉积圆筒组件(3)内壁一侧设置若干圆形孔眼，所述沉积圆筒出水口(302)上连接有回水管路，所述回水管路设于沉积圆筒组件(3)的中心位置，并延伸至沉积圆筒组件(3)的底部，所述回水管路管壁上设有若干圆形孔眼。

4.根据权利要求1所述的非金属管道沉积多功能模拟装置，其特征在于：所述搅拌组件包括旋转套(313)、轴套(306)以及传动轴(318)，所述旋转套(313)通过旋转轴承(304)转动连接在沉积圆筒上半部分(303)上，所述油罐盖(2)上设有轴套(306)，所述轴套(306)内通过固定轴承一(307)和固定轴承二(308)连接有传动轴(318)，所述传动轴(318)下端键连接有主动链轮(309)，所述旋转套(313)上键连接有从动链轮(314)，所述从动链轮(314)与主动链轮(309)通过传动链条(315)连接；

5.根据权利要求4所述的非金属管道沉积多功能模拟装置，其特征在于：所述搅拌片(4)上设有搅拌片固定孔眼(401)，且所述搅拌片(4)通过搅拌片固定螺栓(402)连接在搅拌连杆(5)上，所述搅拌连杆(5)上设置有搅拌连杆标尺(501)和搅拌连杆滑道结构(502)。

6.根据权利要求1所述的非金属管道沉积多功能模拟装置，其特征在于：所述储油罐(1)的夹套内设有螺旋状的水流通道。

7.根据权利要求1所述的非金属管道沉积多功能模拟装置，其特征在于：所述储油罐(1)上端开口边缘处设有油罐翅板(101)，所述油罐翅板(101)上设有若干固定孔眼一(102)，所述油罐盖(2)下侧边缘处设有盖子翅板(201)，所述盖子翅板(201)上设有若干固定孔眼二(202)，所述固定孔眼一(102)和固定孔眼二(202)中连接有盖子固定螺栓(203)。

8.根据权利要求2所述的非金属管道沉积多功能模拟装置，其特征在于：所述储油罐(1)的底部安装有放空阀(10)。

9.根据权利要求1-7中任一项所述非金属管道沉积多功能模拟装置的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明公开了非金属管道沉积多功能模拟装置及其操作方法，涉及含蜡原油管道输送技术领域，包括：储油罐，所述储油罐安装于固定底座上，所述储油罐设有夹套，所述夹套上设有油罐入水口和油罐出水口，所述储油罐顶部开口处安装有油罐盖；沉积圆筒组件，所述沉积圆筒组件安装于油罐盖上；本发明能够模拟多种现场输油管道工况并进行理论方面的研究，且能够进行非金属等材质的油品沉积实验，还可以通过改变流速、温度、壁面冲刷力、表面粗糙度等变量，达到对沉积特性变化规律进行定量分析的目的，此外，还可以在实验前对油品进行磁处理，从而研究磁场环境下的沉积特性，为原油现场集输工艺优化等过程提供理论基础。技术研发人员：范开峰,李思,马娱宁,陈舒杰,余春浩,周诗岽,罗文雅,孙雨欣,黄韵锦受保护的技术使用者：常州大学技术研发日：技术公布日：2024/7/25