1.一种水合物多相流环路实验装置,其特征在于:这种水合物多相流环路实验装置包括稳压供气系统、稳压供液系统、水合物生成系统、温度压力控制系统、水合物分解分离系统、数据采集控制系统,数据采集控制系统设置在计算机中;
稳压供气系统由高压气瓶(1)、压力调节器(2)、入口气体流量计(3)、气体预冷盘管(4)、第一高压阀门(8)通过管线依次连接组成,气体预冷盘管(4)放置于第一恒温水浴箱中,第一高压阀门(8)后端与气液雾化器(9)连接;
稳压供液系统包括高压柱塞泵(13)、高压容器(14)、第二高压阀门(10)、第三高压阀门(12)、第四高压阀门(11)、第五高压阀门(17)、第六高压阀门(15)、第七高压阀门(16),高压容器(14)上端通过管线连接第三高压阀门(12)、第四高压阀门(11),第四高压阀门(11)后端连接排空管,高压容器(14)下端通过管线连接第六高压阀门(15)、第七高压阀门(16),高压容器(14)外设置水夹套,水夹套通过管线连接至第一恒温水浴(5),第七高压阀门(16)后端管线插入到水溶液罐(18),高压柱塞泵(13)下端通过管线连接至第七高压阀门(16)前端,高压柱塞泵(13)上端通过管线连接至第四高压阀门(11)前端,然后再连接至第二高压阀门(10),第二高压阀门(10)连接至气液雾化器(9),气液雾化器(9)通过管线连接化学剂注入泵(7);
水合物生成系统包括气液雾化器(9)、模型管路、高压可视窗(19),模型管路为3根直管段和2根圆弧弯管段连接成的S形循环管路(20),S形循环管路(20)外置水夹套,水夹套与第二恒温水浴箱连接,S形循环管路(20)的入口连接气液雾化器(9),S形循环管路(20)的出口连接高压可视窗(19);
温度压力控制系统包括安装在S形循环管路入口、出口处的温度传感器(28)和压力传感器(27)、S形循环管路的2个圆弧弯管段的出口处的温度传感器(28)和压力传感器(27)、高压容器(14)上的温度传感器(28)和压力传感器(27),第一恒温水浴(5)、第二恒温水浴(6),上述各温度传感器(28)与各压力传感器(27)将数据传输到计算机;
水合物分解分离系统包括高压背压阀(21)、气液固三相分离器(22),高压背压阀(21)前端与S形循环管路(20)末端连接,高压背压阀(21)后端连接气液固三相分离器(22),气液固三相分离器(22)上端通过管线经出口气体流量计(26)连接至气体收集罐,气液固三相分离器(22)下端通过管线连接至水溶液罐(18),高压背压阀(21)前端还设有一个旁路管线,由S形循环管路(20)末端直接连接至水溶液罐(18)。
2.根据权利要求1所述的水合物多相流环路实验装置,其特征在于:所述的第一恒温水浴(5)、第二恒温水浴(6)均包括冷水机、冷循环泵及水浴箱,第一恒温水浴(5)对供气系统和高压容器进行换热恒温,第二恒温水浴(6)对水合物生成系统进行换热恒温。
3.根据权利要求2所述的水合物多相流环路实验装置,其特征在于:所述的高压容器(14)的容积为6.5L,耐压15MPa,温度范围为-10℃--85℃。
4.根据权利要求3所述的水合物多相流环路实验装置,其特征在于:所述的S形循环管路(20)由两段弧长1000mm圆弧弯管和三根长度为2000mm的直管组成,三根直管之间的间距均为650mm。
5.一种权利要求1或2或3或4所述的水合物多相流环路实验装置的实验方法,其特征在于包括如下步骤:
首先,将恒温水浴温度调整到2—5℃,开启恒温水浴降温,并开启水浴的外循环泵对高压容器(14)、管路进行冷却,然后,将水溶液罐(18)加满水,关闭第一高压阀门(8)、第四高压阀门(11)、第五高压阀门(17)、第六高压阀门(15),打开第二高压阀门(10)、第三高压阀门(12)、第七高压阀门(16),将第七高压阀门(16)吸水管插入到水溶液罐(18)液面以下,开启高压柱塞泵(13)对高压容器(14)及试验管路同时注水,至高压容器压力至5MPa,停止高压柱塞泵(13),关闭第七高压阀门(16);
将高压调节阀关闭,打开高压气瓶出口阀,观察高压调节阀后的压力表,根据实验需要将高压调节阀打开至合理的开度,打开第一高压阀门(8),气体经入口气体流量计(3)进入气体预冷却盘管(4)冷却后,注进气液雾化器(9);打开化学剂注入泵(7),将化学剂缓慢的注入到S形循环管路(20)中;
打开第五高压阀门(17)、第六高压阀门(15)、第九高压阀门(24),关闭第三高压阀门(12),随着温度的下降,注入的气液混合物逐渐形成水合物,温度的下降,水合物的生成,管路中气体的消耗,通过调整高压调压阀,不断补充气体维持实验管路压力,开启高压柱塞泵(13),让流体流动起来,此时的高压容器(14)起缓冲罐的作用;
通过观察S形循环管路进出口及2个圆弧弯道安装的4个温度传感器(28)、压力传感器(27)的测量数据,判定循环管路内部温度是否符合水合物生成的条件,监测判断水合物在S形循环管路是否堵塞;
通过高压可视窗(19),观察系统流程管路内流体流动情况及水合物生成的情况;
通过入口气体流量计(3)、出口气体流量计(26)监测注入的气体量和分解排除的气体量;
水合物生成后,调高第二恒温水浴(6)的温度,对S形循环管路(20)内的水合物进行分解,高压背压阀(21)自动打开泄压,分解后气液混合物经气液固三相分离器(22)分离后,分解成气和水,打开第十高压阀门(25),气体经出口气体流量计(26)计量后排出,打开第八高压阀门(23),将分离产生的水回收;
压力传感器(27)、温度传感器(28)、气体流量计将数据传输到计算机进行显示、记录和保存,计算机显示整个流程界面,实现可视化操作,计算机采集的可生成原始数据报表,同时生成数据库文件。