Установка для исследования физических процессов

 

Изобретение относится к средствам и методам исследования физических и физико-химических процессов нефтепромысловых технологий. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение точности эксперимента. Новизна установки заключается в том, что она имеет дополнительную газомерную емкость вертикального перемещения, узлы подключения средств воздействия на потоки жидкости и газа и узла приема для регулирования уровня жидкости в камере. В исследовательской камере выполнены каналы с подвижными штоками отсечки, камера может изменять пространственное положение и угол относительно горизонта с соблюдением непрерывного потока жидкости через камеру. Установка позволяет моделировать гидрои газодинамические режимы перекачки жидкости в технологических аппаратх, а имеено, деэмульсацию и сепарацию нефти, очистку нефтесодержащей воды и исследовать физические процессы и явления, сопровождающие технологические нефтепромысловые процессы: пенообразование, капельный унос жидкости газом, газовыделение и испарение из пленки и объема нефти. Установка позволяет замерять плотность жидкости и газа, давление насыщенных паров, газосодержание, массу и толщину пленки нефти в газопроводе, определять коэффициент усадки нефти. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

СО103 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1518721

А1 (5И 4 G 01 N 7/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4 ил.

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ fXHT СССР(21) 4343893/25-26 (22) 21.07.87 (46) 30.10.89. Бил. М 40 (75) Э.Б.Низамова и В.Г.Гарифуллина (53) 531.787=(088.8)

;(56) Мамуня В.М. и др. Эксперименталь,ные исследования пластовых нефтей.

M. ГОСИНТИ, 1969.

Методические указания по определению технологических потерь нефти на предприятиях Миннефтепрома.

РД 39-0147103-388-87. Уфа, ВНИИСПТнефть, 1987, с. 16. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ (57) Изобретение относится к средствам и методам исследования физических и физико-химических процессов нефтепромысловых технологий. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повьппение точности эксперимента. Новизна установки заключается в том, что она имеет дополнительную газомерную емкость вертикального перемещения, узлы подключения средств воздействия

Изобретение относится к средствам исследования физических и физико-химических процессов и может быть использовано при исследовании технологических непрерывных процессов, в частности нефтепромысловых процессов сепарации, подготовки и очистки нефти и воды, сбора и подготовки газа, хранения нефтепродуктов ° на потоки жидкости и газа и узлы приема для регулирования уровня жидкости в камере. В исследовательской. камере выполнены каналы с подвижными

4 штоками отсечки, камера может изменять пространственное положение и угол относительно горизонта с соблюдением непрерывного потока жидкости через камеру. Установка позволяет моделировать гидро- и газодинамические режимы перекачки жидкости в технологических аппаратах, а именно деэмульсацню и сепарацию нефти, очистку нефтесодержащей воды и исследовать физические процессы и явления, сопровождающие технологические а нефтепромысповые процессы: пенообраэование, капельный унос жидкости газом, гаэовыделение и испарение из пленки и объема нефти. Установка nos- С воляет замерять плотность жидкости и газа, давление насьпценных паров, гаэосодержание, массу и толщину пленки фиЫ нефти в газопроводе, определять коэф- (д фициент усадки нефти, 2 э ° п. ф-лы, >

Целью изобретения является повышение точности эксперимента и расширение функциональных возможностей.

На фиг.l показана принципиальная схема предлагаемой установки для исследования физических процессов при вертикальном расположении продольной оси камеры; на фиг.2 — фрагмент установки при наклонном расположении

1518721

45 оси камеры; на фиг.3 — узел приемаподачи поршневого пробоотборника (вариант исполнения); на фиг.4 у ел приема-подачи жидкости для пробоотборников емкостного типа.

Стрелками показано движение газа и жидкости при работе установки в ди,намическом режиме работы, указаны предельные уровни гаэомерной систе- lð мы а, б, в, зазор между поршнем и уровнем жидкости, предельные положения соединительного трубопровода

1, II и ??1, условно отмечены точки замера температуры и давления, 15 разница уровней в гаэомерных емкостях при замере плотности парогазовой смеси.

Установка включает в себя цилиндрическую камеру 1, в днище. которой 20 размещены мешалка 2, нагреватель 3, соединенный с термостатом 4, и подвижные штоки 5 и 6, выполненные аналогично штоку 8, плунжер 7, размещенный в камере, в центральном от- 25 верстии которого размещен полый подвижный шток 8.

Штоки 5, 6 и 8 позволяют отсечь камеру от внешних каналов. Плунжер

7 с помощью тяги 9 соединен с приводом 10, обеспечивающим его перемещение в кам< ре 1, благодаря чему изменяют объем камеры. Шток 5 через трехходовые краны 11 и 13 и узел 12 воздействия на поток жидкости или

35 параллельный ему соединитель 14 подсоединяет камеру 1 к пробоотборнику

15 с исследуемой жидкостью, оснащенному вентилями 16 и 17 и соединенному с узлом 18 подачи, состав и конст- 40 рукция которого зависит от конструкции пробоотборника. Шток 6 через (/ трехходовые краны 11, 13 и соединитель 14 или параллельный ему узел

12 воздействия на поток жидкости, подсоединяет камеру 1 к пробоотборнику 19, оснащенному вентилями 20 и 21 и подсоединенному к узлу 22 приема, Узел приема обеспечивает сохранение уровня жидкости в камере 1.

В качестве узлов 12 и 12 могут быть применены различные модели. коалесцирующие насадки, дроссели, устройства создания силовых полей

1 электрических, акустических, магнитных), устройства ввода различных реагентов, ускоряющие или замедляющие исследуемые процессы, Шток 8 газопроводом 23 через вентиль 24 соединен с газгольдером

25, оснащенным вентилями 26 и 27 и сообщенным с узлом 28 вытеснения, с пробоотборным вентилем 29, а также соединен через краны 30 и 32, узел

31 воздействия на газовый поток или соединительную трубу между кранами с газомерной емкостью 33, оснащенной уровнемером 34 и вентилями 35-38.

Газгольдер 25 заполнен инертным ( газом или парогазовой смесью исследуемой жидкости (нефтяной попутный гаэ, отобранный иэ той же технологической цепи, что и проба нефти).

В качестве узла 31 воздействия на газовый поток могут быть применены охладители, нагреватели, адсорбционные насадки, поглотители влаги, мембраны и т.п. средства.

С помощью трубопровода 39 газомерная емкость 33 соединена с емкостью

40, оснащенной уровнемером 41, вентилями 42-45 и соединенной с баллоном

46 сжатого воздуха трубкой 47. Емкость 40 установлена на оси ползуна

49 с воэможностью поворота на 180 и вертикального перемещения с заданной скоростью по стойке 50 с помощью винта 51 от комбинированного, ручного и электрического привода 52, имеющего, например, фрикционный вариатор.

При наклонном расположении камеры, камера размещена на опоре, которая включает в себя ложе 53, зубчатую передачу 54 и ось 55 в вилке опоры 56 с воэможностью изменения угла наклона через вентиль 24 с гаэосборной частью установки, изображенной на фиг.l, шток 8 плунжера

7 краном 11 узла 12 воздействия подсоединен к пробоотборнику 15 с узлом

18 приема жидкости.

В зависимости от типов пробоотборников узлы 15 и 18 подачи и приема жидкости могут иметь различные приводы: электрический или гидравлический и разные схемы соединений, При использовании поршневых пробоотборников применяют индивидуальный электропривод, Узел включает в себя гайку-шестерню 57, соединенную с винтовым штоком пробоотборника и шарнирно установленную в корпусе пробоотборника, электродвигатель 58 с многоступенчатым редуктором 59, на выходном валу которого установлена вилка 60.

5 15187

В опоре 61 установлена вилка 62 с рукоятью. В центральных отверстиях вилок 60 и 62 размещен вал ведущей шестерни 63, в которой выполнены торцовые отверстия. Шестерня 63 установлена с возможностью перемещения относительно вала или вилок и совмещения отверстий с вилкой 60, как показано на фиг.3. В этом случае узел осуществляет функцию узла подачи жидкости.

При совмещении отверстий шестерни с вилкой 62 вращением рукояти осуществляют прием жидкости. !5

При использовании емкостного пробоотборника применяют гидропривод (фиг.4) который включает в себя соединенные между собой маслобак

64, маслонасос 65 с регулируемой по- 20 дачей, переключатель 66 подачи мас-! ла в емкости 67 и 67, заполненные раствором, снабженные уровнемерами, подсоединенные верхними точками через трубопроводы 68 и 68 с вентиля- 25 ми 69 и 69 к маслобаку 64. В качестве насоса может быть использован дозировочный насос, расход которого устанавливается с достаточной точностью, 30

Проведение экспериментов на данной установке включает в себя следующие основные этапы. Загрузка ка-! ! меры исследуемой жидкостью, состоящая из приемов: подготовка установки, заполнение раствором, вакуумирование

° е 35 раствора, вытеснение раствора инертным газом или парами исследуемой жидкости, подача исследуемой жидкости с одновременным удалением раствора 40 из газового объема установки и из камеры, отсечение камеры от внешних коммуникаций.

Проведение экспериментов над пробой разовой загрузки. Эти эксперимен- 45 ты позволяют изучать процессы, проходящие при хранении жидкостей в резервуарах, определять усадку жидкости и компонентный состав фаз при дегаэации и испарении жидкости, в условиях переменных давлений и температур с применением нагрева, охлаждения и перемешивания, а также при изменении соотношения жидкой и паровой фаз.

Проведение экспериментов в динамическом режиме перетока исследуемой жидкости через камеру с одновременным отбором газа при вертикальном распо21 6 ложении продольной оси камеры позволяет моделировать и исследовать процессы в вертикальных промысловых аппаратах: усчовия образования и разрешения пены, уноса и осаждения капельной жидкости, испарения и конденсации иэ пленки и объема жидкости, расслоения смесей, при изменении расхода жидкости в изобарических, изометрических условиях ипи при изменении давлений и температур при различных условиях подачи жидкости в камеру, при воздействии на поток физическими полями, при дросселировании и т.п. воздействиях. При горизонтальном и наклонном расположении камеры позволяет моделировать и исследовать процессы в горизонтальных аппаратах и кроме перечисленных процессов, изучать зависимость качества процессов от геометрических соотношений аппарата, уровня заполнения, зависимость компонентного состава фаз от площади и условий массообмена.

Установка работает следующим образом.

Подготавливают и подсоединяют узлы 18 и 22 подачи-приема в соответствии с типом пробоотборников. К точкам 29 и 36 подсоединяют пробоотборники газа или подготовленные к работе хроматографы (типа ХПМ-2).

Устанавливают емкость 40 и шток 5 в крайнее верхнее положение, штоки 6 и 8 соединяют с камерой, плунжер 7 устанавливают на высоте 10-12 см.

Закрывают вентили 29, 36, 43 и 45 (вентили 16, 20 и 26 закрыты), остальные вентили открывают и подсоединяют к вентилям 17, 21 и 38 емкость с раствором.

Через вентили 17, 21, 38 из сторонней емкости заполняют гидросистему установки. По достижении в емкости 40 уровня в 10-20 см закрывают вентиль 42, продолжают налив. При появлении раствора в вентиле 27 прекращают подачу раствора в вентиле

27 и закрывают вентили 17, 21, 38 и

27.

Поднимают плунжер 7 с помощью тяги 9 приводом 10, вакуумируя раствор, Затем открывают вентили 42 и

27 и опускают плунжер, вытесняя выделившийся воздух. Подъем и опускание плунжера повторяют несколько

1518721 раэ до полного удаления воздуха из гидросистемы.

Плунжер 7 устанавливают на высоте

1-3 см от предполагаемого уровня

5 исследуемой жидкости, причем дефицит раствора компенсируют подачей иэ емкости 40, закрыв вентиль 44, через открытый вентиль 45 сжатым воздухом иэ баллона 46. Вентили 42 и 45 закрывают, а избыток раствора сливают через вентиль 43.

Затем открывают вентиль 26 и подают гаэ высокого давления из газгольдера 25 или парогазовую смесь с помощью узла 28 вытеснения, открывают вентиль 42 и снижают уровень в газомерной емкости 33 до отметки а по уровнемеру 34, закрывают вентиль

42. Открывают вентиль 17 и вытесняют раствор иэ соединителя 14 и средства

12 воздействия последовательным переключением кранов 11 и 13 до по ImIeния газа в прозрачной вставке пробоотборника 15, закрывают вентиль 16. 25

Уровень раствора при этом находится у кромки выходного отверстия штока

5. Закрывают вентиль 26, прекращая подачу газа из газгольдера 25. Поднимают шток 8 до отсечки гаэопрово- 3р да 23, опускают плунжер 7 и выравни,вают давление в камере 1 и пробоотборнике 15 с помощью узла 18 подачи, открывают вентиль 16 и подают нефть из пробоотборника 15 через устройство !2 и соединитель 14 переключением кранов 11 и 13, вытесняя газ в камеру. Давление газа в камере поддерживается плунжером 7. Затем открывают вентиль 21 и вытесняют раствор из 4п камеры через устройство 12 и соединитель 14 и переключением кранов

ll и 13 до появления нефти в про/ эрачной вставке пробоотборника 19.

Закрывают вентиль 21. Загрузка каме- 45 ры исследуемой жидкостью завершена.

Перед подачей исследуемой жидкости раствор иэ камеры предварительно вытесняют газом, эа счет чего в I азоотводном канале 8 и 23 на поверх- > ности плунжера 7 не образуется пленка нефти, появляющаяся при загрузке по известному методу, что исключает неконтролируемые испарения компонентов из пленки в анализируемую парогазовую смесь и повышает точность последующих экспериментов, дает воэможностью оценить количество и характер осаждения капельной жидкости на поверхности газового пространства камеры.

Применение инертного газа, например гелия в качестве вытесняющего раствор агента вполне допустимо, поскольку известно его использование в качестве носителя (репера) при хроматографическом анализе паров.

Предпочтительней применение парогазовой смеси, пробу которой следует отобрать в пробоотборник 25 в той же технологической цепи одновременно с отбором нефти в пробоотборник 15.

Для корректировки результатов экспериментов необходимо предварительно установить компонентный состав смеси.

После загрузки камеры исследуемой жидкостью можно проводить эксперименты над пробой одноразовой загрузки, для чего закрывают вентиль 16, опускают штоки 5 и 6 до отсечки камеры.

С помощью нагревателя 3, питаемого от термостата 4, устанавливают необходимую температуру и с помощью мешалки 2 устанавливают фаэовое равновесие. Использование мешалки позволяет ускорить установление фазового равновесия в несколько раэ.

Измеряют давление насыщенных паров (ДНП) при различных соотношениях фаэ, изменяемых подъемом плунжера 7, при различных температурах, определяют гаэосодержание при различных давлениях. Опыты проводят по известной методике.

С помощью подвижных штоков внутренний объем камеры отсекают от внешних коммуникаций, чем достигается определенность объемов жидкой и паровой фаз за счет исключения неконтролируемых объемов внешних каналов, н неопределенной степени участвующих в массообменных процессах при проведении экспериментов на установке разгазирования. 3а счет приема отсечения камеры повышается достоверность результатов экспериментов над пробой разовой загрузки, что позволит практически оптимизировать условия хранения нефтепродуктов в резервуарах или уточнить количество и качество потерь нефти от испарения.

Поскольку нефтепромысловые процессы характеризуются непрерывностью потоков при одновременном иэмене9

15 нии термобарических условий, исследование непрерывных процессов представляет особый интерес, так как позволя ет выявить характерные особенности нефтяного сырья, компонентный состав и физико-химические свойства которого отличаются бесконечным разнообразием и перенесение технологических регламентон на иные нефти может не удовлетворить по качеству подготовленный продукт.

Перед проведением эксперимента в динамическом режиме перетока исследуемой жидкости через камеру при любой ее ориентации проводят подготовку узлов подачи и приема жидкости

18 и 22 н зависимости от типа пробоотборников 15 и 19.

Каждый пробоотборник снабжен изображенным на фиг.3 узлом (н скобках указаны составные части для пробоотборника 19).

Подача из пробоотборника 15. Устанавливают скорость вращения выходного вала редуктора 59, перемещают шестерню 63 вправо до совмещения ее отверстий с вилкой 60. Подачу осуществляют двигателем 58.

Йрием в пробоотборник 19. Перемещают шестерню 63 влево до сс вмещения ее отверстий с вилкой 62. Прием осуществляют вращением рукояти вилки 62 по уровню жидкости н камере 1, Схема может быть построена по принципу измерительного пресса.

Вариант емкостного пробоотборника.

Для осуществления перетока нефти через камеру узел подачи и приема выполнены одной гидравлической схемой, Ее отличие и преимущество по сравнению с существующей заключается н том, что добавлением обратных трубопроводов 68 и 68 с вентилями

69 и 69 она позволяет осуществлять перемену направления перетока жидкости переключением вентилей 69 и

69 и переключателя 66.

Подача из пробоотборника 15. Устанавливают расход жидкости насоса 65, направляют масло с помощью переключателя 66 в емкость 67. Вентиль

69 закрывают, подачу осуществляют включением насоса 65.

Прием н пробоотборник 19 осуществляют перепуском масла из емкости

67 по трубопроводу 68 через вентиль 69 в маслобак 64, 18721

15

Открытие вентиля регулируют по уровню жидкости в камере l.

При перемене направления перетока (иэ пробоотборника 19 в пробоотборник 15) с помощью переключателя 66

t масло направляют в емкость 67, закрывают вентиль 69 и открывают вентиль 69 °

Проведение эксперимента в динамическом режиме перетока может проводиться либо после завершения загрузки камеры 1 исследуемой жидкостью, либо после проведения экспериментов над пробой разовой загрузки.

В первом случае отсечку камеры не производят и штоки 5, 6 и 8 сообщены с камерой. Во втором случае может появиться необходимость освободить камеру от исследований пробы с удалением ее для дальнейшего исследования свойств (вязкость, плотность, дисперсность, компонентный состав и т.п,). Для разгрузки камеры поднимают шток 6 до сообщения с камерой и опусканием плунжера 7 вытесняют пробу иэ камеры через вентиль 21. Вентиль 21 закрывают, поднимают шток 5 для сообщения с камерой и включают узел 18 подачи жидкости иэ пробоотборника 15, открывают вентиль 16 и после достижения заданного уровня жидкости в камере заканчивают загрузку.

После завершения загрузки в обоих случаях открывают вентиль 20 и осуществляют переток исследуемой жидкости через камеру 1 с расходом из пробоотборника 15, заданным узлом 18 подачи и приемом в пробоотборник

l9 поддерживая уровень жидкости н камере 1 неизменным с помощью узла

22 приема.

На установке осуществляют следующие эксперименты.

Исследование влияния условий подачи и отвода нефти. При равных температурах, давлениях и расходах жидкости через камеру изменяют взаимное расположение штоков 5 или 6 по высоте столба жидкости, При этом изменяются гидростатическое сопротивление и расстояние.

Исследование влияния предварительного ноздейстния на поток нефти. В качестве примера исследуется влияние воздействия электроимпульсного поля на качество обезвоживания нефти: узел 12 воздействия представляет

1518721

l2 собой колонку высотой 12 см с четырьмя парами электродов, на которые подаются импульсы напряженностью

1 кВ/см. Пропускаются равные (2-3

5 объема камеры) количества нефти при равных расходах последовательно через соединитель 14, а затем переключают краны ll и !3 через узел 12 воздействия электроимпульсного поля. 10

В обоих случаях анализируют и сравнивают обводненность, объем выделившегося газа, дисперсность и т.ы. характеристики и выявляют эффективность средств воздействия на качественные 15 характеристики нефти.

Исследование капельного уноса жидкости (на примере сепарации гаэонасыщенной нефти). Иа штоке 8 предварительно устанавливают фильтр-кон- 20 тейнер, открывающийся при опускании и закрывающийся при подъеме шток» 8 °

Пропускают исследуемое количество нефти через камеру и после завершения эксперимента определяют колпчест- 25 во уловленной нефти, соотнесенной к количеству пропущенной нефти при заданных термобарическнх условиях и расходе. Эксперименты повторяют при изменении условий. 30

Исследование эффективности средств воздействия на газовый поток (на примере работы адсорбционной колонки высотой 15 см). Краны 30 и

32 подключают на соединитель, а затем на узел 31 воздействия и пропускают равные объемы газа в гаэомерную емкость 33.

В обоих случаях производят отбор газа для хроматографического »пали- 40 за и оценивают изменения в компонентном составе проб.

Измерение плотности парогазовой смеси, проводят на участке между уровнем а — б (противостояние), для 45 чего фиксируют разницу уровней по уровнемерам 34 и 41 при опускании емкости 40 ° Это позволяет оценить (примерно) текущую плотность паров.

Для уточнения величины плотности ос- 50 танавливают привод 52, закрывают вентили 35 и 44, а давление в камере поддерживают подъемом плунжер» 7 и отмечают разницу уровней 3 h. Зная высоту газовых пространств, плотность 55 воздуха и жидкости при данном давлении, рассчитывают плотность II»poH в общем случае по формуле (йй р h, !» )/11 где г, р, y, — плотность соответственно жидкости, воздуха и парогазовой смеси;

h h — измеренная высота столба г воздуха и газа соответственно.

После измерения плотности открывают вентиль 35, включают привод 52 и продолжают процесс отбора газа в емкость 33 и открывают вентиль 44.

Измерение объема парогазовой смеси. Производят при всех исследованиях в динамическом режиме перетока неф ти через камеру с целью поддержания давления в камере при выделении иэ нефти газа.

Отбор начинают из верхнего положения емкости 40 (положение I трубопровода 39), для чего в ней создают дагление через окрытый вентиль 45 от баллона 46, затем отключают баллон .

46, закрывают вентиль 45, отсоединяют трубку 47 и открывают вентиль

42, после чего, ориентируясь на давление в камере 1, вращением рукоятки, а затем фрикционной передачей привода 52 приводят в действие винтовую лару 51-49, перемещают емкость

40 по стойке 50 вниз, выпуская воздух из емкости 40 вентилем 44, После достижения положения Ii трубопровода

3) емкостью 40, механический привод

52 î-, êëþ÷,àþò и после появления в вентиле 44 жидкости его закрывают, а емкость 40 поворачивают на 180 относительно осп 48 (положение ЕЕЕ трубопровода 39) и дальнейшее поступление газа обеспечивают спуском раствора иэ емкости 40 в постороннюю емкость до снижения уровня до отметки в. Объем вьщеленного газа в этом случае будет суммироваться из вместимостей емкостей 33 и 40, уронi:åìåðîâ 34 и 41, подключенных коммуникацией и камеры 1, за исключением объема высотой h камеры, газоводов

Б и 23.

Исследование вакуумных процессов.

Вакуумные процессы сопровождаются активным испарением жидкости, пенообразованием, уносом капельной жидкости газовым потоком. Вакуумный процесс моделируется на установке поддержанием отрицательного перепада жидкости н газомерных емкостях 33 и 40, для чего увеличивают скорость снижения емкости 40 с помощью привода 52, Оптимизация процесса п нообраэования

13 !

1518721 достигается установлением такой скорости вертикального перемещения емкости 40, при которой толщина слоя пены в камере над жидкостью или унос жидкости в виде дисперсии остается

5 заданной и постоянно ограниченной.

При исследовании вакуумных процессов плунжер 7 поднимают на предельную высоту, открывают полностью вен- 10 тиль 44. Оптимальный перепад устанавливают по разнице уровней уровнемеров 34 и 4 1. Количество вынесенной газом капельной жидкости оценивают по ее содержанию в фильтр-контейне- 15 ре, установленном на устрое штока 8 или в штоке 8 и в трубопроводе 23 взвешиванием по окончании эксперимента.

Проведение экспериментов в наклон- 20 ном положении камеры.

Заполнение камеры раствором и вакуумирование раствора производят в положении при поднятом плунжере 7 на высоту 20-30 см. 25

Закрывают вентиль 24, отсекают штоками 5, 6 и 8 камеру, отсоединяют газопровод 23 от штока 8 и кран 11 от штока 6, закрепляют камеру в ложе

53, с помощью зубчатой передачи 54 Зр поворотом оси 55 устанавливают камеру

1 горизонтально. Затем подсоединяют газопровод 23 к штоку 6, а кран ll штоку 8. Открывают вентили 24 и 27, соединяют шток 6 с камерой и переме35 щают плунжер 7 так, чтобы вытеснить воздух вакуумированным раствором .сначала иэ газопровода 23 до появления воды в вентиле 27 ° Закрывают вентиль 27. Поворачивают камеру на угол 4р

10 " с уклоном газоотводной части, соединяют шток 8 с камерой и вытесняют воздух иэ штока через вентиль 21, для чего пробоотборник 19 ориентируют вентилем 21 наверх. После появления 45 раствора в вентиле 21 его закрывают. Поворачивают камеру на угол с уклоном к пробоотборнику 15, как изображено на фиг.2, Открывают вентиль

26 и подают газ из газгольдера 25, для чего открывают вентиль 42 и снижают уровень в гаэомерной емкости

33 до отметки а по уровнемеру 34, закрывают вентиль 42. Сообщают шток

5,с камерой. Ориентируют пробоотбор55 ник 19 вентилем 21 вниз, открывают вентиль 21, сообщают с камерой шток

6 и вытесняют раствор до появления газа в прозрачной вставке пробоотборника 19, после чего закрывают вентиль 21.

Уровень раствора при этом находится у кромки выходного отверстия штока 8. Закрывают вентиль 26, отсекают шток 6 и перемещением плунжера 7 поднимают давление в камере, а уэлом 22

1 подачи выравнивают давление в лробоотборнике 19, после чего открывают вентили 20 и 17. После появления воды в прозрачной вставке пробоотборника 15 закрывают вентиль 17 и открывают вентиль 16, поддерживая уровень жидкости в камере с помощью узла 18 приема, а давление в камере — отбором газа в емкость 33. Загрузка камеры завершена.

Отсекают штоками 5, 6 и 8 объем камеры и перемещением плунжера 7 изменяют площадь испарения и уровень жидкости. При осуществлении динамического режима перетока исследуемой жидкости через камеру подают жидкость из пробоотборника 15 и принимают в пробоотборник 19, производя одновременный отбор парогазовой смеси в. гаэоотборную систему. В режиме перетока нефти через горизонтальную или наклонную камеру проводят аналогичные исследования.

При снижении уровня раствора в емкости 40 (в положении III трубопровода 39) до 10-12 см эксперимент прекращают и закрывают вентили 44, 16, 20 и 24, отсекают кранами 30 и 32 узел 31 воздействия.

Подсоединяют посторонний газосборннк к вентилю 27, к вентилю 44 подсоединяют емкость с вакуумным раствором, открывают вентили 44 и 27 и вытесняют раствором газ иэ емкости 40, После достижения в емкости 40 уровня 0,60,7 высоты, поворачивают емкость 40 на угол, обеспечивающий уклон трубопровода 39 в сторону емкости 40 и продолжают подачу раствора. После достижения уровня б в емкости 33 прекращают подачу раствора, закрывают вентиль 44, устанавливают емкость в положении II трубопровода 39 и поднимают емкость 40 по стойке 50 с помощью привода 52, осуществляя переток раствора из емкости 40 в емкость

33 до уровня а. Вытесняемый таким образом газ направляют в отдельную емкость (не показано). Закрывают вентили 44 и 27 и проводят подготовку гаэоприемной части установки с

1518721

16

l5 подключением баллона 46 в описанной последовательности.

Затем продолжают эксперимент.

При осуществлении перемены направ5 ления поток через камеру направляют из пробоотборника 19 в пробоотбориик

15, проводя аналогичные исследования при иных значениях давлений, температур и расходов. 10

Возможность перемены направлений перетока через камеру — "реверсирование" функций пробоотборников позволяет исследовать на установке как отдельный технологический процесс, 15 так и комплекс процессов, например, сепарации-подготовки-отстоя-хранения нефти, изменение компонентного состава фаэ, физико-химических и реологических свойств в условиях изме- 20 няемых термобарических и динамических режимов в зависимости от средств воздействия.

Таким образом, предлагаемая установка и исследования физических про- 5 цессов позволяют эа счет предварительного вытеснения раствора газом перед загрузкой и отсечения камеры штоками повысить точность эксперимента, эа счет дополнительных каналов камеры 30 и подвижных штоков в них, снабжение узлами приема и "реверсирования" функций подачи-приема пробоотборников моделировать и исследовать процессы при постоянных и переменных ре-35 жимах и условиях перетока жидкости через камеру с одновременным отводом парогазовой смеси, исследовать влияние условий подачи и отвода жидкости, эа счет дополнительной газомер- 40 ной емкости, установленной с воэможностью вертикального перемещения и поворота на 180, измерять на установке плотность паров, моделировать и исследовать на установке 45 вакуумные процессы, увеличить объем отбираемых паров (что важно при исследовании гаэонасыщенных нефтей).

Кроме того, за счет горизонтальной установки камеры с возможностью из- 50 менения угла наклона и ее внутренних геометрических соотношений моделировать и исследовать массообмеиные про цессы, а эа счет снабжения установки узлами подключения средств воэдей- 55 ствия на жидкость и газ оценить эффективность и (или) оптимизировать технико-технологические параметры средств воздействия.

Все это позволяет расширить функциональные воэможности предлагаемой установки. !

Формула изобретения

1.Установка для исследования физических процессов, включающая цилиндрическую камеру с отверстием в верхней его части, размещенные в днище корпуса мешалкой и нагревателем, плунжером и каналом, установленным соосно в камере, пневмопривод плунжера, пробоотборник соединен трубопроводом с узлом подачи, газомерную емкость, соединенную каналом плунжера с камерой, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью повышения точности эксперимента и расширения функциональных возможностей, она снабжена стойкой с полэуном, дополнительной гаэомерной емкостью, установленной параллельно основной с возможностью вертикального перемещения вдоль стойки и вращения относительно оси ползуна, баллоном сжатого газа, связанным с верхней частью дополнительной емкостью, камера снабжена штоками, осевыми каналами, в днище камеры выполнены дополнительные отверстия, штоки установлены в каждом отверстии с воэможностью осевого перемещения, при этом штоки выполнены в виде стаканов с боковыми каналами в головке, обращенной к полости камеры, пробоотборники жидкости соединены каналами штоков днища и снабжены узлом приема для поддержания заданного уровня жидкости в камере, кроме того, полэун шарнирно связан с дополнительной емкостью, которая нижней частью связана с нижней частью основной емкости.

2.установка по п.l, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что камера установлена с воэможностью наклона ее оси относительно горизонта, канал плунжера соединен с пробоотборником жидкости, верхний шток днища камеры соединен с основной газомерной емкостью

3.Установка по пп.l и 2, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что она снабжена узлами подключения средств воздействия на поток жидкости, размещенными на трубопроводе между пробоотборниками жидкости и камерой, узлом подключения средств воэдейст1518721

Фиг. 2 вия на газовый поток нли средств контроля газового потока, размещенным между камерой и гаэомерной емкостью, при этом узлы подключения средств воздействия выполнены в виде сбалансированных многоходовых переключателей, которые присоединены общими входами к трубопроводам, одна пара отводов которых соединена между собой, а другим парам подключены испытываемые средства воздействия на потоки газа или жидкости.

1518721 бг юз Ео 59 8

Фиг. 3

И,3 НОнф0!

Фиг. 9

Составитель А.Сондор

Техред Л,Олийнык Корректор В.Кабаций

Редактор Ю.Середа

Заказ 6600/48 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ rocyaapcTBeHHoro комитета по изобретениям и открытиям при rKHT СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат нПатент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101