一种段塞捕集器砂沉积及分离性能测试系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种段塞捕集器砂沉积及分离性能测试系统及方法，其特征在于：其包括气相供给系统、液相供给系统、在线定量加砂系统、段塞捕集器测试系统以及数据采集系统；在线定量加砂系统设置在主管路上，主管路前端分别与气相供给系统和液相供给系统相连，主管路后端与段塞捕集器测试系统相连；气相供给系统、液相供给系统和在线定量加砂系统内的气液固三种介质在主管路后端汇集形成气液固三相流，气液固三相流进入段塞捕集器测试系统进行分离，并由数据采集系统对分离过程中的相关参数进行采集并处理，实现对段塞捕集器分离效果进行全面评价并优化。本发明专利技术可以广泛应用于对段塞捕集器砂砾分离效果的性能测试及对段塞捕集器的优化设计中。

【技术实现步骤摘要】
一种段塞捕集器砂沉积及分离性能测试系统及方法
本专利技术涉及油气集输系统多相分离
，特别是关于一种段塞捕集器砂沉积及分离性能测试系统及方法。
技术介绍
段塞捕集器是一种可以提供缓冲容积，收集段塞来液，并进行气液分离的设备，在油气田生产中得到广泛应用。采气过程中，由于地形起伏或凝析液析出会产生段塞流，需在段塞捕集器内进行初步气液分离。然而，随着气田的开发，部分气田陆续有出砂现象出现。产出的砂经过管道，段塞捕集器，运送至整个生产系统，对生产工艺体系及生产设备产生了严重的影响，如管道及设备的冲蚀、腐蚀，污水处理系统处理效果差等。因此，使砂砾在段塞捕集器中沉积，增强段塞捕集器对砂砾的分离性能，减少随液相流出的砂砾，确定合理的清砂周期，对于保障油田安全生产，降低成本具有重要的意义。传统段塞捕集器主要应用于陆上油田，砂在段塞捕集器中沉积，可以定期进行清砂、排砂，清砂周期及砂的堆积状态对设备运行的影响不是很大。但在海洋平台上，受空间所限，需要分离设备占地面积小，这对段塞捕集器除砂提出了更高的要求。中国专利名称为油气混输段塞流捕集器(申请号CN200820173799.4)公开了一种油气混输段塞流捕集器，其优点是解决了混输管线段塞流对生产的影响，降低了工程造价，但是没有足够考虑来流的状况，段塞流时，巨大的段塞流能量会对分离场产生很大的扰动，影响气液分离效率。中国专利名称为一种容器式段塞流捕集器系统(申请号CN201320118057.2)公开了一种容器式段塞流捕集器系统，该专利技术可以减少段塞流对气液和油水分离的影响，并极大减少段塞捕集器的尺寸。但上述专利均未考虑段塞捕集器对砂砾的分离性能。中国专利名为一种多相旋流除砂装置与除砂方法(申请公布号：CN104060977A)公开了一种多相旋流除砂装置及多相旋流除砂方法，除砂效率高，消除了气相对旋流除砂器稳定运行的扰动。该专利公开了除砂设备及除砂方法，但未能给出设备除砂效果的评价指标和评价方法。而在实际生产中，砂在段塞捕集器中的沉积规律以及段塞捕集器对砂的分离效果，是决定段塞捕集器清砂周期的重要因素，这也会对海洋平台上分离系统的正常运行产生巨大影响。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种段塞捕集器砂沉积及分离性能测试系统及方法，研究砂砾在段塞捕集器中的沉积规律，根据沉积规律确定清砂周期；测试段塞捕集器对砂砾的分离性能，并给出定量评价指标；同时，对段塞捕集器内部结构、运行参数进行优化，为分离设备的优化设计和高效运行提供依据。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种段塞捕集器砂沉积及分离性能测试系统，其特征在于：其包括气相供给系统、液相供给系统、在线定量加砂系统、段塞捕集器测试系统以及数据采集系统；所述在线定量加砂系统设置在主管路上，所述主管路前端通过三通分别与所述气相供给系统和液相供给系统的输出端相连，所述主管路后端与所述段塞捕集器测试系统相连，且所述主管路后端与所述段塞捕集器测试系统之间还设置有主流量截止球阀和主流量调节阀；所述气相供给系统、液相供给系统和在线定量加砂系统内部的气液固三种介质在所述主管路后端内汇集形成气液固三相流，所述气液固三相流进入所述段塞捕集器测试系统进行气液固相分离，并由所述数据采集系统对分离过程中的相关参数进行采集并处理，实现对段塞捕集器分离效果进行全面评价并优化。所述气相供给系统包括空气压缩机、带有压力表和泄压阀的缓冲罐、气相截止球阀、流量调节阀以及涡街流量计；所述空气压缩机与所述缓冲罐的入口端相连，所述缓冲罐的出口端与供气管路一端相连，所述供气管路另一端与所述主管路前端相连；所述气相截断球阀、流量调节阀以及涡街流量计依次设置在所述供气管路上，且所述气相截断球阀用于切断或开启所述缓冲罐与所述供气管路的气体；所述流量调节阀用于调节所述供气管路内的气体流量，所述涡街流量计用于测量所述供气管路内的气体流量。所述液相供给系统包括水罐、离心泵、液相截止球阀、止回阀、液固流量调节阀、第一阀门、电磁流量计、第二阀门以及调节阀；所述水罐底部的出口端与所述离心泵的入口端相连，且二者之间设置所述液相截止球阀；所述离心泵的出口端通过所述止回阀与供水管路的一端相连，所述供水管路的另一端与所述主管路前端相连；所述液固流量调节阀、第一阀门、电磁流量计、第二阀门依次设置在所述供水管路上，且所述第一阀门、电磁流量计、第二阀门及其之间的供水管路构成液相计量主管路；所述第一阀门前端和第二阀门后端还设置有一旁通管路，所述旁通管路上设置所述调节阀。所述在线定量加砂系统包括有机玻璃管、注砂口、封头、出砂口、底盘、连杆、电机和变频器；所述有机玻璃管上部呈圆柱形，侧壁上设置有一与所述有机玻璃管内部连通的所述注砂口，且所述有机玻璃管顶端与所述注砂口顶端均设置有一所述封头；所述有机玻璃管下部为呈锥形的所述出砂口，所述有机玻璃管下部通过所述出砂口外壁设置的螺纹与所述主管路连接；所述有机玻璃管内上部与下部锥形结构连接处设置所述底盘，所述底盘直径与所述有机玻璃管内径相匹配，且所述底盘上还开设有一圆孔；所述底盘上方设置所述连杆，所述连杆插设在所述有机玻璃管内，所述连杆下端的圆盘位于所述底盘上方，且所述圆盘上设置有一与所述底盘圆孔相匹配的另一圆孔，所述连杆上端与所述电机相连，所述电机由所述变频器驱动。所述段塞捕集器测试系统包括段塞捕集器、进料管、入口旋流器、气相输出管、气体捕雾器、液相输出管、液相出口控制阀、沉降罐、排砂装置以及若干堰板；所述段塞捕集器的壳体前端设置通入壳体内腔的所述进料管，所述进料管一端与所述主管路后端相连，所述进料管另一端与壳体内腔入口端内嵌的所述入口旋流器相连；所述段塞捕集器壳体后端顶壁上设置有气相出口，所述气相出口内插设与段塞捕集器壳体内腔连通的所述气相输出管；所述气相输出管一端与设置在所述段塞捕集器壳体内腔的所述气体捕雾器相连，另一端与所述数据采集系统相连；所述段塞捕集器壳体后端底壁上设置有液相出口，所述液相出口内插设与所述段塞捕集器壳体内腔连通的所述液相输出管，所述液相输出管另一端通过所述液相出口控制阀与所述沉降罐下端相连；所述段塞捕集器壳体底部设置有排砂口，所述排砂口与所述排砂装置连通；所述排砂口与所述液相出口之间的所述段塞捕集器壳体内腔壁上设置所述若干位置可调的不同高度的堰板。数据采集系统包括压力变送器、差压变送器、马尔文激光粒度仪和计算机；所述压力变送器设置在所述段塞捕集器测试系统的进料管上，用于实时检测所述进料管上的压力信号，并发送到所述计算机；所述差压变送器设置在所述段塞捕集器测试系统的所述气相输出管上，用于实时检测所述气相输出管上的差压信号，并发送到所述计算机；所述马尔文激光粒度仪与所述气相输出管的输出端相连，用于实时检测所述气相出口的砂砾粒径，并发送到所述计算机；所述计算机根据接收到的各数据进行数据处理。一种基于所述系统的段塞捕集器砂沉积及分离性能测试方法，其特征在于包括以下步骤：1)采用马尔文激光粒度仪湿法测量实验用石英砂的粒径，得到其粒径分布；2)对在线定量加砂系统进行标定，得到电机转速与加砂速度之间的定量关系；3)在段塞捕集器壳体内部加水，使液位高度达到段塞捕集器的安全液位；4)根据实验要求，确定水利条件，包括气相流量、液相流量、加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种段塞捕集器砂沉积及分离性能测试系统，其特征在于：其包括气相供给系统、液相供给系统、在线定量加砂系统、段塞捕集器测试系统以及数据采集系统；所述在线定量加砂系统设置在主管路上，所述主管路前端通过三通分别与所述气相供给系统和液相供给系统的输出端相连，所述主管路后端与所述段塞捕集器测试系统相连，且所述主管路后端与所述段塞捕集器测试系统之间还设置有主流量截止球阀和主流量调节阀；所述气相供给系统、液相供给系统和在线定量加砂系统内部的气液固三种介质在所述主管路后端内汇集形成气液固三相流，所述气液固三相流进入所述段塞捕集器测试系统进行气液固相分离，并由所述数据采集系统对分离过程中的相关参数进行采集并处理，实现对段塞捕集器分离效果进行全面评价并优化。

【技术特征摘要】
1.一种段塞捕集器砂沉积及分离性能测试系统，其特征在于：其包括气相供给系统、液相供给系统、在线定量加砂系统、段塞捕集器测试系统以及数据采集系统；所述在线定量加砂系统设置在主管路上，所述主管路前端通过三通分别与所述气相供给系统和液相供给系统的输出端相连，所述主管路后端与所述段塞捕集器测试系统相连，且所述主管路后端与所述段塞捕集器测试系统之间还设置有主流量截止球阀和主流量调节阀；所述气相供给系统、液相供给系统和在线定量加砂系统内部的气液固三种介质在所述主管路后端内汇集形成气液固三相流，所述气液固三相流进入所述段塞捕集器测试系统进行气液固相分离，并由所述数据采集系统对分离过程中的相关参数进行采集并处理，实现对段塞捕集器分离效果进行全面评价并优化。2.如权利要求1所述的一种段塞捕集器砂沉积及分离性能测试系统，其特征在于：所述气相供给系统包括空气压缩机、带有压力表和泄压阀的缓冲罐、气相截止球阀、流量调节阀以及涡街流量计；所述空气压缩机与所述缓冲罐的入口端相连，所述缓冲罐的出口端与供气管路一端相连，所述供气管路另一端与所述主管路前端相连；所述气相截断球阀、流量调节阀以及涡街流量计依次设置在所述供气管路上，且所述气相截断球阀用于切断或开启所述缓冲罐与所述供气管路的气体；所述流量调节阀用于调节所述供气管路内的气体流量，所述涡街流量计用于测量所述供气管路内的气体流量。3.如权利要求1所述的一种段塞捕集器砂沉积及分离性能测试系统，其特征在于：所述液相供给系统包括水罐、离心泵、液相截止球阀、止回阀、液固流量调节阀、第一阀门、电磁流量计、第二阀门以及调节阀；所述水罐底部的出口端与所述离心泵的入口端相连，且二者之间设置所述液相截止球阀；所述离心泵的出口端通过所述止回阀与供水管路的一端相连，所述供水管路的另一端与所述主管路前端相连；所述液固流量调节阀、第一阀门、电磁流量计、第二阀门依次设置在所述供水管路上，且所述第一阀门、电磁流量计、第二阀门及其之间的供水管路构成液相计量主管路；所述第一阀门前端和第二阀门后端还设置有一旁通管路，所述旁通管路上设置所述调节阀。4.如权利要求1所述的一种段塞捕集器砂沉积及分离性能测试系统，其特征在于：所述在线定量加砂系统包括有机玻璃管、注砂口、封头、出砂口、底盘、连杆、电机和变频器；所述有机玻璃管上部呈圆柱形，侧壁上设置有一与所述有机玻璃管内部连通的所述注砂口，且所述有机玻璃管顶端与所述注砂口顶端均设置有一所述封头；所述有机玻璃管下部为呈锥形的所述出砂口，所述有机玻璃管下部通过所述出砂口外壁设置的螺纹与所述主管路连接；所述有机玻璃管内上部与下部锥形结构连接处设置所述底盘，所述底盘直径与所述有机玻璃管内径相匹配，且所述底盘上还开设有一圆孔；所述底盘上方设置所述连杆，所述连杆插设在所述有机玻璃管内，所述连杆下端的圆盘位于所述底盘上方，且所述圆盘上设置有一与所述底盘圆孔相匹配的另一圆孔，所述连杆上端与所述电机相连，所述电机由所述变频器驱动。5.如权利要求1所述的一种段塞捕集器砂沉积及分离性能测试系统，其特征在于：所述段塞捕集器测试系统包括段塞捕集器、进料管、入口旋流器、气相输出管、气体捕雾器、液相输出管、液相出口控制阀、沉降罐、排砂装置以及若干堰板；所述段塞捕集器的壳体前端设置通入壳体内腔的所述进料管，所述进料管一端与所述主管路后端相连，所述进料管另一端与壳体内腔入口端内嵌的所述入口旋流器相连；所述段塞捕集器壳体后端顶壁上设置有气相出口，所述气相出口内插设与段塞捕集器壳体内腔连通的所述气相输出管；所述气相输出管一端与设置在所述段塞捕集器壳体内腔的所述气体捕雾器相连，另一端与所述数据采集系统相连；所述段塞捕集器壳体后端底壁上设置有液相出口，所述液相出口内插设与所述段塞捕集器壳体内腔连通的所述液相输出管，所述液相输出管另一端通过所述液相出口控制阀与所述沉降罐下端相连；所述段塞捕集器壳体底部设置有排砂口，所述排砂口与所述排砂装置连通；所述排砂口与所述液相出口之间的所述段塞捕集器壳体内腔壁上设置所述若干位置可调的不同高度的堰板。6.如权利要求1所述的一种段塞捕集器砂沉积及分离性能测试系统，其特征在于：数据采集系统包括压力变送器、...

【专利技术属性】
技术研发人员：李清平，朱海山，静玉晓，陈绍凯，姚海元，何利民，秦蕊，刘人玮，罗小明，杨东海，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海油研究总院，
类型：发明
国别省市：北京,11