专利名称：流体迁移规律研究装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种检测装置，特别是一种流体迁移规律研究装置。
技术背景
在实验室以及工业应用等技术领域，常常需要对某种流体的迁移规律进行研究， 也就是对流体的属性参数进行检测，以使其在实际生产应用中发挥更大的效能，上述的属 性参数即为技术人员所熟知的流体的流量、压力等常规参数，一般对流体进行检测时，都是 对流体的流量、压力及粒度百分比等属性参数进行检测和数据收集。
流体又包括单相流体和多相流体，对于含固体的多相流体的属性参数的测量常 常是比较困难的，目前国内外对于含固体的多相流迁移规律有一定的研究，但还缺乏系统 的研究，例如对含煤粉的多相流体迁移规律就还没有系统的研究及相应的属性参数检测装 置，现有的流体属性参数检测装置主要存在以下几方面的技术缺陷
1、目前大部分多相流体检测装置只对水平多相流体有研究，而对多角度流体迁移 规律研究极少，相应的实验装置也十分不完善。
2、现有技术中都是对流体在水平管中的迁移规律进行研究，而对于水平管与竖直 管耦合的情况，尚未有相应的研究装置。
上述的这些技术缺陷，就造成了在多相流体的迁移规律研究领域，特别是对含固 体的多相流体的迁移规律的研究，一定程度上还存在技术空白，无法使技术人员进一步的 了解和掌握流体的特性，以使其在实际生产或使用中处于最佳的状态，发挥最大的效能。
有鉴于上述情况，本方案设计人借由多年相关领域的技术经验以及丰富的相关专 业知识，不断的研发改进，并经大量的实践验证，提出了本发明的流体迁移规律研究装置的 技术方案。发明内容
本发明的目的在于提供一种流体迁移规律研究装置，能够对含固体的多相流体属 性参数进行检测，并且可实现多角度流体迁移规律研究以及水平管与竖直管藕合情况下的 流体迁移规律研究。
为了实现上述目的，本发明提供了一种流体迁移规律研究装置，包括动力系统， 提供待检测流体及动力；管流系统，所述管流系统的输入口及输出口均与所述动力系统连 接，流体流经所述管流系统并进行参数检测；支撑系统，位于所述管流系统下方，用于支撑 所述管流系统，并且能够调节所承载的所述管流系统的多角度变换；数据采集系统，用于对 所述管流系统中的流体进行检测，并完成属性参数检测数据的收集和整理。
上述的流体迁移规律研究装置，其中，所述管流系统包括水平管段和竖直管段，所 述水平管段和竖直管段之间用软管连接，所述水平管段中包括一段观测段。
上述的流体迁移规律研究装置，其中，所述观测段为直管或者波浪管，所述观测段 能够更换为不同摩阻系数的管体。
上述的流体迁移规律研究装置，其中，所述观测段和竖直管段为透明材质。
上述的流体迁移规律研究装置，其中，所述支撑系统包括基架，所述基架竖直向 上设有一孔位杆，所述孔位杆上设置有多个定位孔，所述多个定位孔纵向排成一列；托架， 托设所述管流系统，所述托架通过一转轴设于底部的所述基架上，使所述托架能够在所述 基架上转动，所述托架的一端设有定位件，所述定位件能够定位于所述定位孔中，使所述托 架实现多角度定位。
上述的流体迁移规律研究装置，其中，所述托架设有定位件的该端连接有一调节 驱动装置，所述调节驱动装置用于驱动所述托架绕所述转轴转动。
上述的流体迁移规律研究装置，其中，所述动力系统包括有计量罐、多相流泵和加 气装置，所述多相流泵一端连接所述计量罐，另一端连接所述管流系统，在所述多相流泵和 所述管流系统之间设置所述加气装置。
上述的流体迁移规律研究装置，其中，所述数据采集系统包括精密压差计，所述 精密压差计的两端分别连接于所述观测段的两端，用于检测所述观测段两端的压差；质量 流量计，设置于所述管流系统的输出口与所述动力系统之间，所述质量流量计用于测取系 统的流体流量、分相流量和颗粒浓度等参数。
上述的流体迁移规律研究装置，其中，所述数据采集系统还包括两个压力表，分别 设置于所述观测段的两端，测量所述观测段两端的压力并与所述精密压差计测得的数值进 行对比。
上述的流体迁移规律研究装置，其中，所述水平管段为直管、环管或者直管和环管 相组合。
由上述可知，本发明的流体迁移规律研究装置具有以下的优点及特点
1、本发明的流体迁移规律研究装置填补了在多相流体的迁移规律研究领域，特别 是对含固体的多相流体的迁移规律研究的技术空白，使得技术人员能够了解和掌握多相流 体的特性，以使其在实际生产或使用中处于最佳的状态，发挥最大的效能。
2、本发明的流体迁移规律研究装置的支撑系统可以实现上方管流系统的多角度 改变，特别是水平管段的多角度调节，使得多相流体的多角度流体迁移规律研究得以实现， 从而使数据采集更加全面。
3、本发明的流体迁移规律研究装置的管流系统设有水平管段和竖直管段，可实现 水平管与竖直管藕合情况下的多相流体迁移规律研究。
4、本发明的流体迁移规律研究装置能够对煤层气多分支水平井的煤粉迁移规律 进行全面和准确的检测，模拟实际地层水平井不同角度及水平段和竖直段耦合的情况，从 而获得含煤粉的多相流属性参数，对实际煤层气的开采具有重要的指导意义。
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围
图1为本发明流体迁移规律研究装置系统结构示意图2为本发明流体迁移规律研究装置主视示意图3为本发明流体迁移规律研究装置俯视(管流系统)示意图。
主要元件标号说明
100流体迁移规律研究装置
1动力系统
11计量罐
12多相流泵
13加气装置
2管流系统
21水平管段
211观测段
22竖直管段
23软管
3支撑系统
31托架
311定位件
32转轴
33基架
34孔位杆
341定位孔
35调节驱动装置
4数据采集系统
41压力表
42精密压差计
43质量流量计
44数据采集器
45计算机具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照
本发 明的具体实施方式
，但其仅为优选实施例，并不用来限制本发明的实质范围。另外，此处首 先声明，本发明的流体迁移规律研究装置可适用于各种流体的参数检测，包括单相和多相 流体等等，本实施例中是以含煤粉的多相流体为例进行说明，利用本发明的流体迁移规律 研究装置来检测煤粉迁移规律，以为将来提出优化生产参数提供基�。⒉唤鱿薅ㄓ诿� 粉多相流体。
请参考图1，为本发明流体迁移规律研究装置系统结构示意图，如图所示，本发明 的流体迁移规律研究装置100主要包括动力系统1、管流系统2、支撑系统3以及数据采集 系统4，其中动力系统1用于为整个研究装置提供动力以及待检测的介质，例如本实施例中 的煤粉多相流体；管流系统2的输入口及输出口与动力系统1相连接，其包括水平管段21 和竖直管段22，水平管段21和竖直管段22相连通，待检测介质流经水平管段21和竖直管 段22并进行参数检测；支撑系统3主要用于支撑管流系统2，并且能够实现所承载的管流 系统的多角度调节变换；数据采集系统4，包括数据检测装置，主要用于对管流系统中的流体进行检测，并完成属性参数检测数据的收集和整理。
动力系统1可包括有计量罐11、多相流泵12，以及还可包括一加气装置13，其中 计量罐1用于装入煤粉以及其它工作液，可将煤粉和其他工作液混合并搅拌均勻；多相流 泵12 —端连接于计量罐11，另一端连接管流系统2，主要用于将混有煤粉的多相流体通入 到管流系统2中；在多相流泵12和管流系统2之间还可设置有一加气装置13，加气装置13 用于向多相流体中充入气流，能够实现微米级气泡的发生器，能够实现气体均勻注入，最大 接近实际情况，以满足测量的需要。关于动力系统1以及计量罐11、多相流泵12、加气装置 13的具体结构在现有技术中已较为常见，在此便不再赘述。
下面请结合图1参考图2和图3，其中图2为本发明流体迁移规律研究装置主视示 意图，图3为本发明流体迁移规律研究装置俯视(管流系统)示意图，如图所示，动力系统1 的输出端连接的为管流系统2，管流系统2包括有水平管段21和竖直管段22，水平管段21 水平设置，竖直管段22竖直设置，水平管段21和竖直管段之间用软管23连接。水平管段 21优选为直管，但考虑到占用空间的问题，也可采用环管或者直管和环管相组合的形式。在 水平管段21中包括一段观测段211，当多相流体流经观测段211时进行属性参数的检测，观 测段211根据检测需求可为直管或者波浪管，以分别检测多相流体在不同管流形状下的属 性参数，另外，观测段211还可更换为不同摩阻系数的波纹管，以适应整个装置对多相流体 在不同管流形状下的属性参数的检测。观测段211可选用透明材质，以便于技术人员可以 直接用眼睛或者借助观测仪器监测流体的状态，并获得相应的信息。另外，竖直管段也可选 用透明材质，以具有与上述相同的效能。通过管流系统2的此种结构设计，使得多相流体可 以实现在竖直管和水平管耦合的情况下迁移，一边后续的检测。
支撑系统3设于管流系统2下方，用于支撑管流系统2，并实现管流系统水平管段 的多角度调节变换，支撑系统包括一托架31，托设于管流系统2的下方，托架31下方通过一 转轴32设于底部的基架33上，使得托架31能够在基架33上转动。基架31竖直向上设有 一孔位杆34，孔位杆34上设置有多个定位孔341纵向排成一列，每相邻的两个定位孔341 之间具有一定的间距，该间距以及定位孔341的设置数量都可视实际情况而定，每两个定 位孔之间的间距可以不同，每个间距代表了一个不同的角度，本实施例中是从水平位置起， 每个孔为3度的角度。托架31的一端设有定位件311，定位件311可定位于定位孔341中， 从而使托架31实现多角度的定位，也就是使托架31上所托设的管流系统的水平管段21实 现多角度调整定位，并且，由于水平管段21和竖直管段22之间是用软管23连接，所以在水 平管段21多角度变换的时候，竖直管段仍然可保持竖直的状态。在托架31设有定位件311 的这一端还可连接有一调节驱动装置35，该驱动装置35主要用于驱动托架31绕转轴32转 动，当整个设备较大的时候，托架31的质量可能很大，需要依靠调节驱动装置35来进行致 动，从而实现多角度的调节。
再请参考图1，数据采集系统4属于检测和数据收集整理部分，其包括检测装置两 个压力表41，分别设置于观测段211的两端，以便于测量观测段211两端的压力；一精密压 差计42，该精密压差计42的两端分别连接于观测段211的两端，用于检测观测段211两端 的压差，并可与上述两个压力表41所测得的压力值进行比较；一质量流量计43，设置于管 流系统2的输出口与计量罐11之间，多相流体流经质量流量计43便由管流系统2回流至 动力系统1的计量罐11中，在此过程中，质量流量计43测取系统的流体流量、分相流量和颗粒浓度等参数，在测量系统总体参数同时，还可调节质量流量计43，使其显示分相质量流 量和颗粒浓度，关于质量流量计43和精密压差计42的工作原理和具体应用，已为现有技 术，在此不再赘述。值得提出的是，当需要检测流体的其他参数时，可采用其他常规的测量 仪器，设置于管流系统等的适当位置，实现测量，熟悉测量技术的人员可以很容易的根据自 己的知识来确定测量仪器和测取位置，所以相关内容在此也不再赘述；一数据采集器44分 别连接精密压差计42和质量流量计43，用于采集数据，并且将采集所得的数据送入一计算 机45进行处理，利用数据采集器及计算机对测量数据进行收集和处理的模式已较为常见， 在此不再赘述。
下面结合参考上述各图，以检测含煤粉的多相流体为例，说明本发明流体迁移规 律研究装置的简单应用和工作原理首先，按照上述组装好研究装置，包括动力系统1、管 流系统2、支撑系统3以及数据采集系统4，并在必要的部位设置调节阀门，例如在检测装置 的前后，以及在管流系统2的输入和输出端，以控制流体的流动，装设调节阀门为本领域技 术人员熟知的技术，在此不再详细说明。安装好研究装置之后，将各调节阀门打开，向计量 罐11中加入足量清水，打开多相流泵12进行预循环，检查整个装置系统的密封性，确定系 统密封良好的情况下，关闭多相流泵。向计量罐11中加入适量要求煤粉，搅拌均勻，开多相 流泵循环1-2分钟，通过质量流量计43记录煤粉颗粒浓度等，之后关泵，静置5分钟，待煤 粉静置完毕，将计量罐中介质换做清水，重新开泵，保持泵排量不变，调节加气装置13的泵 入量，观测计算机45的记录情况，记录检测所得数据。调节托架的角度，变换水平管段21 的角度，重复进行上述实验，记录水平管段在不同角度时的测量数据。将观测段211替换为 直管、波浪管以及不同摩阻系数的波纹管，重复实验，记录不同状态的数据。最后，将测取的 各种数据送入计算机进行整理，并拟合出所测流体的迁移规律。
值得提出的是，针对不同流体的检测，技术人员可根据流体本身固有的性质来设 计测取流程，因技术人员对所测流体的特性应相当了解，所以所设计的测取步骤可因流体 不同而有所差异，但均适用于本发明的流体迁移规律研究装置。
由上所述，本发明的流体迁移规律研究装置并不仅限定于含煤粉多相流体的测 定，可用于其他常规液固两相流固体沉降规律研究，气液两相流流态可视化分析研究，非牛 顿流体流变特性研究，水平井油气水多相流流动规律研究，油藏渗流与井筒管流耦合规律 研究，水平井防砂初步研究以及气液两相流持液率及压降特性规律研究等等。另外，本装置 还可作为水平井生产流体流动规律教学示范装置。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式
，并非用以限定本发明的范围。任何 本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均 应属于本发明保护的范围。权利要求
1.一种流体迁移规律研究装置，其特征在于，所述流体迁移规律研究装置包括 动力系统，提供待检测流体及动力；管流系统，所述管流系统的输入口及输出口均与所述动力系统连接，流体流经所述管 流系统并进行参数检测；支撑系统，位于所述管流系统下方，用于支撑所述管流系统，并且能够调节所承载的所 述管流系统的多角度变换；数据采集系统，用于对所述管流系统中的流体进行检测，并完成属性参数检测数据的 收集和整理。
2.根据权利要求1所述的流体迁移规律研究装置，其特征在于，所述管流系统包括水 平管段和竖直管段，所述水平管段和竖直管段之间用软管连接，所述水平管段中包括一段 观测段。
3.根据权利要求2所述的流体迁移规律研究装置，其特征在于，所述观测段为直管或 者波浪管，所述观测段能够更换为不同摩阻系数的管体。
4.根据权利要求2所述的流体迁移规律研究装置，其特征在于，所述观测段和所述竖 直管段为透明材质。
5.根据权利要求1所述的流体迁移规律研究装置，其特征在于，所述支撑系统包括 基架，所述基架竖直向上设有一孔位杆，所述孔位杆上设置有多个定位孔，所述多个定位孔纵向排成一列；托架，托设所述管流系统，所述托架通过一转轴设于底部的所述基架上，使所述托架能 够在所述基架上转动，所述托架的一端设有定位件，所述定位件能够定位于所述定位孔中， 使所述托架实现多角度定位。
6.根据权利要求5所述的流体迁移规律研究装置，其特征在于，所述托架设有定位件 的该端连接有一调节驱动装置，所述调节驱动装置用于驱动所述托架绕所述转轴转动。
7.根据权利要求1所述的流体迁移规律研究装置，其特征在于，所述动力系统包括有 计量罐、多相流泵和加气装置，所述多相流泵一端连接所述计量罐，另一端连接所述管流系 统，在所述多相流泵和所述管流系统之间设置所述加气装置。
8.根据权利要求2所述的流体迁移规律研究装置，其特征在于，所述数据采集系统包括精密压差计，所述精密压差计的两端分别连接于所述观测段的两端，用于检测所述观 测段两端的压差；质量流量计，设置于所述管流系统的输出口与所述动力系统之间，所述质量流量计用 于测取系统的流体流量、分相流量和颗粒浓度。
9.根据权利要求8所述的流体迁移规律研究装置，其特征在于，所述数据采集系统还 包括两个压力表，分别设置于所述观测段的两端，测量所述观测段两端的压力并与所述精 密压差计测得的数值进行对比。
10.根据权利要求2所述的流体迁移规律研究装置，其特征在于，所述水平管段为直 管、环管或者直管和环管相组合。
全文摘要
本发明公开了一种流体属性参数检测装置，包括动力系统，提供待检测流体及动力；管流系统，所述管流系统的输入口及输出口均与所述动力系统连接，流体流经所述管流系统并进行参数检测；支撑系统，位于所述管流系统下方，用于支撑所述管流系统，并且能够调节所承载的所述管流系统的多角度变换；数据采集系统，用于对所述管流系统中的流体进行检测，并完成属性参数检测数据的收集和整理，本发明的流体迁移规律研究装置，能够对含固体的多相流体属性参数进行检测，并且可实现多角度流体迁移规律研究以及水平管与竖直管耦合情况下的流体迁移规律研究。
文档编号G01M10/00GK102032981SQ201010597600
公开日2011年4月27日 申请日期2010年12月20日 优先权日2010年12月20日
发明者冯博, 宋宏志, 张遂安, 王欢 申请人:中国石油大学(北京)
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