【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石油运输，特别是涉及一种可视化水合物体系沥青质沉积实验装置及控制方法。
技术介绍
1、在深水石油工业中，随着油藏以及井筒内部物理或化学条件的变化，原油中原本稳定的沥青质会在输运过程中沉积。沥青质往往会沉积在油藏、管线、分离器和生产线沿线的其他系统中，由于沥青质沉降导致石油流动受限会对管线沿线的设备和仪器造成损害，从而造成重大的生产损失。井筒的温度、压力及成分等条件的变化会触发原油中沥青质相分离，并沿石油输运的动脉管道沉积。沥青质的沉积会增大油气开采难度，降低开采效率，在油气动脉运输管道中沥青质的沉积会导致开采井筒或者运输管道堵塞。相比石蜡、水合物和无机盐等沉积物，沥青质分子结构和理化性质更为复杂。通常井筒中沥青质沉降往往伴随气体水合物的生成。因此，了解水合物体系沥青质沉积的过程，特别是沉积与管道输运环境之间的关系，有助于降低风险和成本。
2、现有显微成像处理技术已成功用于可视化分散体系中的沥青质聚集和沉积过程，但大多数是在开放空间中的散装溶液的平面基底上进行的。而该方法无法准确再现实际条件下的复杂环境和流体动力学特性、边界效应的干扰、以及只能提供二维观察视角的问题。
3、因此，急需一种新的可视化水合物体系沥青质沉积实验装置及控制方法来解决上述技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术旨在解决上述技术问题，即，解决现有显微成像处理技术大多数是在开放空间中的散装溶液的平面基底上进行的，而该方法无法准确再现实际条件下的复杂环境和流体动力学特性、边界效应
2、为此目的，在第一方面，本专利技术提供一种可视化水合物体系沥青质沉积实验装置，其特征在于，所述沉积实验装置包括恒温水浴槽、沉积毛细管、图像采集处理模块、气液混合输送模块和回收模块，所述沉积毛细管设置在所述恒温水浴槽内，所述恒温水浴槽用于对所述沉积毛细管加热以达到所需温度，所述气液混合输送模块与所述沉积毛细管的一端连接用于输送气液混合物，所述回收模块与所述沉积毛细管的另一端连接用于回收从沉积毛细管排出的混合物，所述图像采集处理模块用于采集所述沉积毛细管内部气液混合物处于流动状态的图像并进行处理显示。
3、在上述可视化水合物体系沥青质沉积实验装置的具体实施方式中，所述图像采集处理模块包括偏光显微镜、数据接收器和图像处理器，所述偏光显微镜安装在所述沉积毛细管的上方用于采集所述沉积毛细管内的图像，所述数据接收器用于接受所述偏光显微镜的图像信息并传递给所述图像处理器，所述图像处理器对接收的图像信息进行处理并显示。
4、在上述可视化水合物体系沥青质沉积实验装置的具体实施方式中，所述沉积毛细管包括第一细管和第二细管，所述第一细管的两端分别连通一个所述第二细管，其中一个所述第二细管与所述气液混合输送模块连通，另一个所述第二细管与所述回收模块连通，所述第一细管为耐压性的可视化细管，所述偏光显微镜安装在所述第一细管的正上方。
5、在上述可视化水合物体系沥青质沉积实验装置的具体实施方式中，所述第一细管采用蓝宝石材质制成；并且/或者
6、所述第二细管采用不锈钢材质制成。
7、在上述可视化水合物体系沥青质沉积实验装置的具体实施方式中，所述气液混合输送模块包括进液组件、进气组件和气液混合器，所述进液组件和所述进气组件均通过所述气液混合器与所述沉积毛细管连接，所述进液组件输送的原油和所述进气组件输送的气体经过所述气液混合器混合后输送至与所述沉积毛细管中。
8、在上述可视化水合物体系沥青质沉积实验装置的具体实施方式中，所述进液组件包括液体存储罐、第一微流泵和第一流量表，所述液体存储罐内盛有原油，所述液体存储罐上安装有所述第一微流泵，所述液体存储罐的出液口通过第一管路与所述气液混合器连通，所述第一管路上安装有第一阀门和第一流量表。
9、在上述可视化水合物体系沥青质沉积实验装置的具体实施方式中，所述进气组件包括进气瓶、第二微流泵和第二流量表，所述进气瓶内存储有待输送气体，所述进气瓶上安装有所述第二微流泵，所述进气瓶的出气口通过第二管路与所述气液混合器连通，所述第二管路上安装有第二阀门和第二流量表。
10、在上述可视化水合物体系沥青质沉积实验装置的具体实施方式中，所述待输送气体为二氧化碳气体。
11、在上述可视化水合物体系沥青质沉积实验装置的具体实施方式中，所述回收模块包括回收器和背压阀，所述回收器的输入口通过第三管路与所述沉积毛细管连通，所述背压阀安装在所述第三管路上。
12、在第二方面，本专利技术还提供一种可视化水合物体系沥青质沉积实验装置的控制方法，所述可视化水合物体系沥青质沉积实验装置为上述技术方案中任一项所述的可视化水合物体系沥青质沉积实验装置，所述控制方法包括：
13、启动所述恒温水浴槽对所述沉积毛细管加热到预设温度；
14、在达到预设温度后，控制所述气液混合输送模块将混合的气液混合物按照预设压力和预设流速不断地向所述沉积毛细管内输送，并由回收模块进行回收，同时开始计时；
15、控制所述图像采集处理模块获取所述沉积毛细管内液体的动态变化信息并进行存储和实时显示，同时根据动态变化信息判断所述沉积毛细管内的液体是否发生沉积行为；
16、如果在时间未达到预设时间之前发生沉积行为，则记录当前的压力、温度和时间，并在预设温度不变的情况下按照预设压力差值逐次增大预设压力值并在该压力值保压设定时间，直到预设压力值达到上限压力值为止；然后将该预设压力值恢复至初始的预设压力值，并在初始的预设压力值不变的情况下按照预设温度差值逐次增大预设温度并在该温度值保温设定时间，直到预设压力值达到上限压力值以及预设温度值达到上限温度值为止；
17、如果时间达到预设时间后仍就没有发生沉积行为，则在预设温度不变的情况下按照预设压力差值逐次增大预设压力值并在该压力值保压设定时间，直到在预设时间内发生沉积行为；
18、如果在预设压力值达到上限压力值的情况下仍就没有发生沉积行为，则将当前的预设压力值恢复至初始的预设压力值，并在初始的预设压力值不变的情况下按照预设温度差值逐次增大预设温度并在该温度值保温设定时间，直到在预设时间内发生沉积行为。
19、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
20、1、本专利技术通过偏光显微镜观察沥青质在沉积毛细管内的沉积行为保证沥青质颗粒动态沉积和实时的在线显微成像，实现了沥青质动态微观沉积可视化实验，即在微孔中进行沥青质动态沉积的可视化测量，不仅更接近实际应用的模拟和更好的流体动力学特性模拟，为研究提供更真实的实验条件，而且采用三维视角能够揭示更多关于流体流动、聚集和沉积行为的细节，同时也改善边界效应和提高测量精度。
21、2、本专利技术可以模拟油与油气两种环境下沥青质的沉积过程，同时在沉积过程中能够根据沉积毛细管出口处的压力下降推算沉积的厚度，用于后续利用压力降低时间函数推算沉积厚度随时间变化的关系，实现了体现沥本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可视化水合物体系沥青质沉积实验装置，其特征在于，所述沉积实验装置包括恒温水浴槽、沉积毛细管、图像采集处理模块、气液混合输送模块和回收模块，所述沉积毛细管设置在所述恒温水浴槽内，所述恒温水浴槽用于对所述沉积毛细管加热以达到所需温度，所述气液混合输送模块与所述沉积毛细管的一端连接用于输送气液混合物，所述回收模块与所述沉积毛细管的另一端连接用于回收从沉积毛细管排出的混合物，所述图像采集处理模块用于采集所述沉积毛细管内部气液混合物处于流动状态的图像并进行处理显示。
2.根据权利要求1所述的可视化水合物体系沥青质沉积实验装置，其特征在于，所述图像采集处理模块包括偏光显微镜、数据接收器和图像处理器，所述偏光显微镜安装在所述沉积毛细管的上方用于采集所述沉积毛细管内的图像，所述数据接收器用于接受所述偏光显微镜的图像信息并传递给所述图像处理器，所述图像处理器对接收的图像信息进行处理并显示。
3.根据权利要求2所述的可视化水合物体系沥青质沉积实验装置，其特征在于，所述沉积毛细管包括第一细管和第二细管，所述第一细管的两端分别连通一个所述第二细管，其中一个所述第二细管与所
4.根据权利要求3所述的可视化水合物体系沥青质沉积实验装置，其特征在于，所述第一细管采用蓝宝石材质制成；并且/或者
5.根据权利要求1所述的可视化水合物体系沥青质沉积实验装置，其特征在于，所述气液混合输送模块包括进液组件、进气组件和气液混合器，所述进液组件和所述进气组件均通过所述气液混合器与所述沉积毛细管连接，所述进液组件输送的原油和所述进气组件输送的气体经过所述气液混合器混合后输送至与所述沉积毛细管中。
6.根据权利要求5所述的可视化水合物体系沥青质沉积实验装置，其特征在于，所述进液组件包括液体存储罐、第一微流泵和第一流量表，所述液体存储罐内盛有原油，所述液体存储罐上安装有所述第一微流泵，所述液体存储罐的出液口通过第一管路与所述气液混合器连通，所述第一管路上安装有第一阀门和第一流量表。
7.根据权利要求5所述的可视化水合物体系沥青质沉积实验装置，其特征在于，所述进气组件包括进气瓶、第二微流泵和第二流量表，所述进气瓶内存储有待输送气体，所述进气瓶上安装有所述第二微流泵，所述进气瓶的出气口通过第二管路与所述气液混合器连通，所述第二管路上安装有第二阀门和第二流量表。
8.根据权利要求7所述的可视化水合物体系沥青质沉积实验装置，其特征在于，所述待输送气体为二氧化碳气体。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的可视化水合物体系沥青质沉积实验装置，其特征在于，所述回收模块包括回收器和背压阀，所述回收器的输入口通过第三管路与所述沉积毛细管连通，所述背压阀安装在所述第三管路上。
10.一种可视化水合物体系沥青质沉积实验装置的控制方法，其特征在于，所述可视化水合物体系沥青质沉积实验装置为权利要求1-9中任一项所述的可视化水合物体系沥青质沉积实验装置，所述控制方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种可视化水合物体系沥青质沉积实验装置，其特征在于，所述沉积实验装置包括恒温水浴槽、沉积毛细管、图像采集处理模块、气液混合输送模块和回收模块，所述沉积毛细管设置在所述恒温水浴槽内，所述恒温水浴槽用于对所述沉积毛细管加热以达到所需温度，所述气液混合输送模块与所述沉积毛细管的一端连接用于输送气液混合物，所述回收模块与所述沉积毛细管的另一端连接用于回收从沉积毛细管排出的混合物，所述图像采集处理模块用于采集所述沉积毛细管内部气液混合物处于流动状态的图像并进行处理显示。
2.根据权利要求1所述的可视化水合物体系沥青质沉积实验装置，其特征在于，所述图像采集处理模块包括偏光显微镜、数据接收器和图像处理器，所述偏光显微镜安装在所述沉积毛细管的上方用于采集所述沉积毛细管内的图像，所述数据接收器用于接受所述偏光显微镜的图像信息并传递给所述图像处理器，所述图像处理器对接收的图像信息进行处理并显示。
3.根据权利要求2所述的可视化水合物体系沥青质沉积实验装置，其特征在于，所述沉积毛细管包括第一细管和第二细管，所述第一细管的两端分别连通一个所述第二细管，其中一个所述第二细管与所述气液混合输送模块连通，另一个所述第二细管与所述回收模块连通，所述第一细管为耐压性的可视化细管，所述偏光显微镜安装在所述第一细管的正上方。
4.根据权利要求3所述的可视化水合物体系沥青质沉积实验装置，其特征在于，所述第一细管采用蓝宝石材质制成；并且/或者
5.根据权利要求1所述的可视化水合物体系沥青质沉积实验装置，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：李清平，秦蕊，陈海宏，李丹，姚海元，刘延振，黄婷，赵丽楠，沈实，
申请(专利权)人：中海石油中国有限公司，
类型：发明
国别省市：
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