1.一种气液固三相分离特性试验自动供给系统,主要由气体模拟器、固液搅拌器、固液增压器、三相混流器和自动供给控制系统组成,远程自动调控高压氮气、高压固液流和三相模拟流的供给,实施油气开采多相分离特性试验的气液固三相流供给作业流程,其特征在于:
一气体模拟器;所述气体模拟器依据氮气调压阀并结合高压氮气模拟试验控制系统自动供给连续稳定和流压可调的高压氮气,所述气体模拟器包括氮气罐、排气管汇、氮气调压阀、智能氮气流量计和输气管汇;氮气罐采用可移动式管制气瓶,且氮气罐经排气管汇并由输气管汇与进氮气管相连,氮气调压阀采用压力气动控制阀,同时智能氮气流量计采用孔板式气体流量计;
一固液搅拌器;所述固液搅拌器依据固粒搅拌泵并结合常压固液供给控制系统供给连续稳定的常压固液流,所述固液搅拌器包括常压搅拌罐、固粒搅拌泵、常压输固液管汇和智能固液流量计;智能固液流量计采用涡轮式液体流量计,常压搅拌罐通过排液管与常压输固液管汇相连并经由泵进液管与固液增压泵连为一体;常压搅拌罐采用立式筒形罐体,常压搅拌罐由进水管、排液管、搅拌罐体和泵支座组成,其搅拌罐体的底端设置裙装套筒进行支撑,且泵支座采用十字交叉型的工字钢桁架构造;固粒搅拌泵由电机、离心泵和长轴式搅拌轮组成,固粒搅拌泵的电机和离心泵采用一体化构造,且其长轴式搅拌轮的轮轴下部设有双层搅拌叶轮;
一固液增压器;所述固液增压器依据固液增压泵和固液调控阀并结合高压固液模拟试验控制系统自动供给连续稳定和流压可调的高压固液流,所述固液增压器包括泵进液管、变频电机、固液增压泵、泵出液管、高压输固液管汇和固液调控阀;固液增压泵经泵出液管与高压输固液管汇及其上的固液调控阀相连并由进固液管与三相混流器连为一体,固液增压泵采用单螺杆泵,固液增压泵的螺杆外表面与其泵壳的壳壁之间形成螺旋形通道,依据混流压力和常压搅拌罐内的液位状况,变频电机自动调整其上变频器的频率,进而控制固液增压泵的螺杆转速并将常压固液流加压而形成高压固液流,固液调控阀采用压力气动控制阀;
一三相混流器;所述三相混流器依据三相混流管并结合高压混流模拟试验控制系统自动供给连续稳定的三相模拟流,所述三相混流器包括三相混流管和智能三相流量计;智能三相流量计采用涡轮式多相流量计,三相混流管经进氮气管与气体模拟器相连并由进固液管与固液增压器连为一体;三相混流管采用水平布置的管体,三相混流管由进氮气管、进固液管、混流外管、混流内管和排混流管组成,混流内管和混流外管由内而外同轴心布置并构成混流双层管;进固液管采用锥状喷管,且混流外管采用粗长管体,同时混流内管由压缩管段、平流管段和扩散管段组合而成,混流内管的平流管段采用细长管体,且其压缩管段和扩散管段均采用锥形管体;
一自动供给控制系统;所述自动供给控制系统包括高压氮气模拟试验控制系统、常压固液供给控制系统、高压固液模拟试验控制系统和高压混流模拟试验控制系统,并远程自动调控高压氮气、高压固液流和三相模拟流的供给,高压氮气模拟试验控制系统通过压力释放阀自动释放超压工况时的高压氮气并调整氮气罐内的压力;高压氮气模拟试验控制系统中,智能氮气流量计实时监测高压氮气的流量、流压和温度,压力释放阀和氮气调压阀间的排气管汇上设有自力式压力调节阀,智能氮气流量计和进氮气管间的输气管汇上设有压力变送器;常压固液供给控制系统和高压固液模拟试验控制系统中,智能固液流量计实时监测常压固液流的瞬时流量和累积流量,变频电机前设有就地控制盘、转换开关和变频器,常压搅拌罐的罐壁上设有液位变送器,高压输固液管汇上设有压力变送器;高压混流模拟试验控制系统中,混流外管和排混流管的管壁上均设有压力变送器,智能三相流量计实时监测三相模拟流的瞬时流量和累积流量。
2.根据权利要求1所述的气液固三相分离特性试验自动供给系统,其特征在于:所述气体模拟器的氮气罐内存储高压氮气,排气管汇上设有氮气调压阀且输气管汇上设有智能氮气流量计,氮气调压阀依据三相混流器内的混流压力将自力式压力调节阀调压后的设计压力调整至模拟气压力,智能氮气流量计采用先进的微功耗方式自动进行调压后高压氮气压力和温度的补偿。
3.根据权利要求1所述的气液固三相分离特性试验自动供给系统,其特征在于:所述固液搅拌器的常压输固液管汇上设有智能固液流量计,智能固液流量计采用微机控制和超低功耗的方式进行计量;常压搅拌罐的进水管和排液管分别布置于其搅拌罐体的上部和下部,泵支座通过焊接固定于搅拌罐体的顶部,同时泵支座的桁架交叉部位设有双法兰盘。
4.根据权利要求1或3所述的气液固三相分离特性试验自动供给系统,其特征在于:所述固液搅拌器的固粒搅拌泵将蒸馏水经由进水管泵入常压搅拌罐并搅动搅拌罐体内的固液两相流,固粒搅拌泵中的离心泵的底端通过法兰盘而将固粒搅拌泵固定于常压搅拌罐泵支座的双法兰盘上,同时离心泵的泵轴一端伸出泵外并通过联轴器与固粒搅拌泵的长轴式搅拌轮连为一体,长轴式搅拌轮的各层搅拌叶轮均采用旋向相同的螺旋叶片。
5.根据权利要求1所述的气液固三相分离特性试验自动供给系统,其特征在于:所述固液增压器中的固液增压泵的入口处和出口处分别设有泵进液管和泵出液管,固液增压泵的螺杆两端通过轴承座与泵壳相连,且螺杆由柱形杆体一体加工而成,螺杆的一端伸出泵外并通过联轴器与变频电机连为一体;
所述固液增压器的高压输固液管汇上设有固液调控阀,固液调控阀依据高压输固液管汇内的流压将固液增压泵增压后的流压调整至模拟固液压力。
6.根据权利要求1所述的气液固三相分离特性试验自动供给系统,其特征在于:所述三相混流器的三相混流管完成气液固三相流的均匀混合并形成三相模拟流,进固液管、混流内管和排混流管由左而右依次同轴心布置,三相混流管的侧端部和管壁上分别设有进固液管和进氮气管,进固液管的环腔内壁由柱形流道和锥形流道组合而成;
所述三相混流管的排混流管上设有智能三相流量计,智能三相流量计采用微机控制和超低功耗的方式进行计量。
7.根据权利要求1或6所述的气液固三相分离特性试验自动供给系统,其特征在于:所述三相混流管中的混流外管的两侧端设有相同型号的法兰盘,混流外管两法兰盘的中央部位均钻有圆形通孔并通过圆周焊的方式分别实现进固液管和排混流管的轴向固定,且混流内管两端的外环面与混流外管的环腔内壁之间采用过盈配合而实现混流内管的轴向固定;
所述混流内管中的平流管段的环腔内壁直径大于进固液管锥形流道所在锥面的小端圆面直径,进固液管的喷射出口位于混流内管压缩管段的环腔内,且压缩管段的环腔内壁所在锥面的锥度大于混流内管扩散管段的环腔内壁所在锥面的锥度和进固液管锥形流道所在锥面的锥度,而压缩管段的环腔内壁所在锥面的锥高则小于扩散管段的环腔内壁所在锥面的锥高。
8.根据权利要求1所述的气液固三相分离特性试验自动供给系统,其特征在于:所述高压氮气模拟试验控制系统中,氮气罐的出口处设有压力释放阀,智能氮气流量计分别通过流量变送器、压力变送器和温度变送器将实时监测到的高压氮气流量信号、流压信号和温度信号一起传送至数据采集系统及其累积流量显示仪上;排气管汇上的自力式压力调节阀依据三相混流器内的混流压力将高压氮气的供给压力调整至分离特性试验用的设计压力,并提供连续稳定的高压氮气;
所述高压氮气模拟试验控制系统中,混流外管的压力变送器实时监测管内的混流压力状况,并依次经压力指示控制器和气电转换器完成信号转换和数据处理,进而自动控制排气管汇上氮气调压阀的气动量并调控高压氮气的流压和供给量;输气管汇的压力变送器实时监测氮气调压阀的调压状况,并通过压力表显示瞬时的模拟气压力,同时依据压力指示控制器将模拟气压力信号传送至数据采集系统。
9.根据权利要求1所述的气液固三相分离特性试验自动供给系统,其特征在于:所述常压固液供给控制系统中,智能固液流量计通过流量变送器将实时监测到的固液流量信号传送至数据采集系统及其瞬时流量显示仪和累积流量显示仪上;
所述高压固液模拟试验控制系统中,常压搅拌罐上的液位变送器实时监测罐内液位变化状况,同时混流外管的压力变送器实时监测管内的混流压力状况,并分别依据液位指示控制器和压力指示控制器以及转换开关完成信号转换及数据处理,而后通过就地控制盘自动调整变频电机的变频器频率,进而控制固液增压泵的螺杆转速;
所述高压固液模拟试验控制系统中,高压输固液管汇上的压力变送器实时监测管汇内高压固液流的压力状况,并依次经压力指示控制器和气电转换器完成信号转换和数据处理,进而自动控制高压输固液管汇上固液调控阀的气动量并调控高压固液流的流压和供给量。
10.根据权利要求1所述的气液固三相分离特性试验自动供给系统,其特征在于:所述高压混流模拟试验控制系统中,混流外管上的压力变送器实时监测管内的混流压力状况,同时排混流管上的压力变送器实时监测三相混流器所供给三相模拟流的流压状况,并通过压力表显示瞬时的模拟三相压力,同时依据压力指示控制器将模拟三相压力信号传送至数据采集系统,智能三相流量计通过流量变送器将实时监测到的混流流量信号传送至数据采集系统及其瞬时流量显示仪和累积流量显示仪上。