CN112816517B - 结蜡实验***和结蜡筒 - Google Patents
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Abstract
本公开公开了一种结蜡实验***和结蜡筒，属于石油运输领域。该结蜡筒包括至少一端封闭的筒体、用于与所述筒体热交换的蛇形管，所述蛇形管位于所述筒体内且沿所述筒体的轴向螺旋延伸。通过设置一筒体，在筒体内设置用于与筒体进行热交换的蛇形管，蛇形管沿筒体的轴向螺旋延伸，从而可以向蛇形管内通入温度较低的冷却液，冷却液在蛇形管内流动的过程中与筒体进行热交换，可以带走热量，使筒体的温度降低。这样在进行结蜡实验时，可以将筒体封闭的一端置于原油中，避免原油进入筒体内部，在蛇形管内通入冷却液，使筒体保持较低的温度，促使原油中的蜡沉积在结蜡筒的外壁上，模拟原油在输油管道中的蜡沉积过程，便于研究原油的蜡沉积规律。
Description
技术领域
本公开涉及石油运输领域，特别涉及一种结蜡实验***和结蜡筒。
背景技术
管道输送是当前普遍采用的原油输送方式，具有占地面积小、输送量大、便于集中管理和控制等优点。
在原油输送过程中，常会出现管道结蜡的现象，当管壁的温度低于原油的析蜡点，原油中的石蜡就会结晶析出并沉积在管壁上。管道结蜡将减小管道的有效流通面积，增大输送压力，降低输送能力，严重时还可能出现管道堵塞的事故。因此，研究分析原油的蜡沉积规律对于管道运输尤其重要。
发明内容
本公开实施例提供了一种结蜡实验***和结蜡筒，能够模拟原油的蜡沉积过程，便于研究原油的蜡沉积规律。所述技术方案如下：
第一方面，本公开实施例提供了一种结蜡实验***，包括支架、样品筒、扭矩传感器、驱动装置和结蜡筒，所述样品筒和所述驱动装置均安装在所述支架上，所述驱动装置用于驱动所述样品筒自转，所述结蜡筒的一端通过所述扭矩传感器连接在所述支架上，所述结蜡筒的另一端位于所述样品筒内，所述结蜡筒的所述另一端封闭，所述结蜡筒包括至少一端封闭的筒体、用于与所述筒体热交换的蛇形管，所述蛇形管位于所述筒体内且沿所述筒体的轴向螺旋延伸。
可选地，所述蛇形管具有进液端和出液端，所述蛇形管的节距从所述进液端向所述出液端逐渐减小；或者
所述结蜡筒包括两个所述蛇形管，两个所述蛇形管相互交织成双螺旋状，两个所述蛇形管均具有进液端和出液端，两个所述蛇形管中的一个蛇形管的进液端位于两个所述蛇形管中的另一个蛇形管的出液端，所述一个蛇形管的出液端位于所述另一个蛇形管的进液端。
可选地，所述结蜡筒还包括从所述筒体内部延伸至外部的进液管和从所述筒体内部延伸至外部的出液管，所述蛇形管的进液端与所述进液管位于所述筒体内的部分连通，所述蛇形管的出液端与所述出液管位于所述筒体内的部分连通。
可选地，所述进液管的位于所述筒体外的部分套设有保温套管。
可选地，所述蛇形管在所述筒体轴向上的截面图形具有至少一直边，所述直边所对应的外表面与所述筒体的内壁贴合。
可选地，所述蛇形管与所述筒体的内壁通过导热胶粘接。
可选地，所述结蜡实验***还包括恒温装置，所述样品筒位于所述恒温装置内。
第二方面，本公开实施例还提供了一种结蜡筒，所述结蜡筒包括至少一端封闭的筒体、用于与所述筒体热交换的蛇形管，所述蛇形管位于所述筒体内且沿所述筒体的轴向螺旋延伸。
可选地，所述蛇形管具有进液端和出液端，所述蛇形管的节距从所述进液端向所述出液端逐渐减小；或者
所述结蜡筒包括两个所述蛇形管，两个所述蛇形管相互交织成双螺旋状，两个所述蛇形管均具有进液端和出液端，两个所述蛇形管中的一个蛇形管的进液端位于两个所述蛇形管中的另一个蛇形管的出液端，所述一个蛇形管的出液端位于所述另一个蛇形管的进液端。
可选地，所述结蜡筒还包括从所述筒体内部延伸至外部的进液管和从所述筒体内部延伸至外部的出液管，所述蛇形管的进液端与所述进液管位于所述筒体内的部分连通，所述蛇形管的出液端与所述出液管位于所述筒体内的部分连通。
可选地，所述进液管的位于所述筒体外的部分套设有保温套管。
可选地，所述蛇形管在所述筒体轴向上的截面图形具有至少一直边，所述直边所对应的外表面与所述筒体的内壁贴合。
可选地，所述蛇形管与所述筒体的内壁通过导热胶粘接。
本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
通过设置一筒体，在筒体内设置用于与筒体进行热交换的蛇形管，蛇形管沿筒体的轴向螺旋延伸，从而可以向蛇形管内通入温度较低的冷却液，冷却液在蛇形管内流动的过程中与筒体进行热交换，可以带走热量，使筒体的温度降低。这样在进行结蜡实验时，可以将筒体封闭的一端置于原油中，避免原油进入筒体内部，在蛇形管内通入冷却液，使筒体保持较低的温度，促使原油中的蜡沉积在结蜡筒的外壁上，模拟原油在输油管道中的蜡沉积过程，便于研究原油的蜡沉积规律。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本公开实施例提供的一种结蜡筒的结构示意图；
图2是本公开实施例提供的一种蛇形管的截面示意图；
图3是本公开实施例提供的另一种结蜡筒的局部结构示意图；
图4是本公开实施例提供的另一种结蜡筒的结构示意图；
图5是本公开实施例提供的另一种结蜡筒的结构示意图；
图6是本公开实施例提供的一种结蜡实验***的结构示意图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
图1是本公开实施例提供的一种结蜡筒的结构示意图。如图1所示，该结蜡筒包括结蜡筒包括至少一端封闭的筒体10和用于与筒体10热交换的蛇形管20。蛇形管20位于筒体10内且沿筒体10的轴向螺旋延伸。
通过设置一筒体，在筒体内设置用于与筒体进行热交换的蛇形管，蛇形管沿筒体的轴向螺旋延伸，从而可以向蛇形管内通入温度较低的冷却液，冷却液在蛇形管内流动的过程中与筒体进行热交换，可以带走热量，使筒体的温度降低。这样在进行结蜡实验时，可以将筒体封闭的一端置于原油中，避免原油进入筒体内部，在蛇形管内通入冷却液，使筒体保持较低的温度，促使原油中的蜡沉积在结蜡筒的外壁上，模拟原油在输油管道中的蜡沉积过程，便于研究原油的蜡沉积规律。
如图1所示，该结蜡筒还可以包括从筒体10内部延伸至外部的进液管30和从筒体10内部延伸至外部的出液管40。蛇形管20的进液端20a与进液管30位于筒体10内的部分连通，蛇形管20的出液端20b与出液管40位于筒体10内的部分连通。示例性地，进液管30的一端和出液管40的一端均位于筒体10外，进液管30的另一端与蛇形管20的进液端20a连通，出液管40的另一端与蛇形管20的出液端20b连通。通过设置进液管30和出液管40，能够方便冷却液在蛇形管20内进行循环。
进液管30位于筒体10外的一端和出液管40位于筒体10外的一端可以位于筒体10的同一端。例如图1中所示，进液管30和出液管40均从筒体10的上端延伸至筒体10的外部。在进行实验时，筒体10需要浸入原油中，使蜡在筒体10的外壁上沉积，由于进液管30和出液管40均从筒体10的同一端延伸至筒体10外部，这样就可以将筒体10的另一端浸入原油，避免进液管30和出液管40与原油接触，使原油中的蜡不至于沉积在进液管30和出液管40上。
筒体10至少下端为封闭的，这里的下端与筒体10的上端相对，进液管30位于筒体10外的一端和出液管40位于筒体10外的一端均位于筒体10的上端。这是为了在筒体10浸入原油中时，避免原油进入到筒体10内部。图1中筒体10的上端开放，在其他可能的实现方式中，筒体10的上端也可以是封闭的。
如图1所示，进液管30包括垂直于筒体10的轴线的第一直管31，第一直管31贯穿筒体10的壁。出液管40包括平行于筒体10的轴线的第一竖管41和垂直于筒体10的轴线的第二直管42，第一竖管41的一端与蛇形管20的出液端20b相连，第一竖管41的另一端与第二直管42相连。
可选地，进液管30的位于筒体10外的部分还可以套设有保温套管50。通入进液管30的冷却液温度通常比室温低，通过保温套管50可以降低进液管30与环境之间的热交换速度，避免冷却液在进入蛇形管20之前就出现较大的温升，影响对筒体10的冷却效果。
保温套管50可以采用具有较好的隔热保温作用的材料制作。例如，棉花、泡沫塑料、气凝胶毡、玻璃棉等。
图2是本公开实施例提供的一种蛇形管的截面示意图。如图2所示，蛇形管20在筒体10轴向上的截面图形具有至少一直边201，直边201所对应的外表面与筒体10的内壁贴合。这里截面图形指的是截面所呈现的二维图形。例如图2所示的蛇形管20的截面图形为半圆形。半圆形的截面具有一条直边和一条圆弧边，该直边201所对应的外表面与筒体10的内壁贴合，可以有利于增大蛇形管20与筒体10内壁的接触面积，从而使筒体10表面不同区域的温度更加均匀，蜡能够更加均匀的沉积在筒体10的外壁上。
在本公开其他可能的实现方式中，蛇形管20的截面图形也可以是其他形状，例如矩形、三角形、半椭圆形等。
可选地，蛇形管20与筒体10的内壁可以通过导热胶粘接。导热胶能够提高蛇形管20与筒体10之间的热交换效率，使热量能够更快地被蛇形管20中的冷却液带走。
图3是本公开实施例提供的另一种结蜡筒的局部结构示意图。如图3所示，该结蜡筒的蛇形管20具有进液端20a和出液端20b，蛇形管20的节距从进液端20a向出液端20b逐渐减小。在实验过程中，注入蛇形管20的冷却液的温度是低于原油的析蜡点的，冷却液在刚刚进入蛇形管20时与筒体10的温差最大，因此热交换速度也是最快的，对筒体10的冷却效果较好，随着冷却液流动的距离的增加，冷却液的温度也逐渐升高，冷却液与筒体10的温差逐渐降低，这使得热交换速度也逐渐降低，对筒体10的冷却效果变差。将蛇形管20的节距设置成从进液端20a向出液端20b逐渐减小的形式，使冷却液沿筒体10轴向的移动速度逐渐减缓，在筒体10的轴向上，单位长度的筒体10与蛇形管20的接触面积也是递减的，从而使筒体10上距离蛇形管20的进液端20a较远的区域能够有更大的面积和时间与蛇形管20进行热交换，使筒体10表面不同区域的温度更均匀，这样有利于蜡在筒体10表面各处均匀沉积。
蛇形管20在筒体10轴向上单位长度内的节距变化量可以通过试验确定，以使得在实验条件一定的情况下，筒体10上的不同区域可以维持在相同的温度。实验条件至少可以包括冷却水的初始温度、原油的温度、冷却水的流量。
可选地，蛇形管20的节距t与蛇形管20的管径的比值可以为2～10。这里的管径指的是内径。将该比值设置在2～10，能够兼顾工艺难度和降温效果。若蛇形管20的节距t与蛇形管20的管径的比值小于2，蛇形管20的加工难度会显著增大，若蛇形管20的节距t与蛇形管20的管径的比值大于10，蛇形管20与筒体10内壁的接触面积较小，蛇形管20无法对筒体10提供较好的降温效果。
图4是本公开实施例提供的另一种结蜡筒的结构示意图。如图4所示，该结蜡筒可以包括两个蛇形管20。两个蛇形管20相互交织成双螺旋状，蛇形管20具有进液端20a和出液端20b，两个蛇形管20中的一个蛇形管20的进液端20a位于两个蛇形管20中的另一个蛇形管20的出液端20b，一个蛇形管20的出液端20b位于另一个蛇形管20的进液端20a。在进行实验时，由于两个蛇形管20的进液端20a和出液端20b位置相反，因此两个蛇形管20内的冷却液的流向也相反。例如一个蛇形管20的进液端20a位于筒体10的上端，出液端20b位于筒体10的下端，冷却液在该蛇形管20内流动时，该蛇形管20的上端温度会较低，而下端会较高。另一个蛇形管20的进液端20a位于筒体10的下端，出液端20b位于筒体10的上端。冷却液在该蛇形管20内流动时，该蛇形管20的下端温度会较低，而上端会较高。通过布置两个蛇形管20，且相互交织成双螺旋状，这样在两个蛇形管20的叠加作用下，可以使筒体10表面的温度分布更均匀，有利于蜡在筒体10表面均匀沉积。
对于图4所示的结蜡筒，两个蛇形管20的节距可以是固定值也可以是如图3所示的从进液端20a向出液端20b逐渐减小的形式，以尽量使筒体10表面各区域的温度可以保持相等。
两个蛇形管20的节距可以相同。例如图4中所示的两个蛇形管20的节距相同。在其他可能的实现方式中，两个蛇形管20的节距也可以不同。两个蛇形管20的节距可以呈倍数关系，例如两个蛇形管20中的一个蛇形管20的节距是另一个蛇形管20的节距的两倍。
图5是本公开实施例提供的另一种结蜡筒的结构示意图。该结蜡筒也可以包括从筒体10内部延伸至外部的进液管30和从筒体10内部延伸至外部的出液管40。如图5所示，该结蜡管的进液管30包括第一三叉管32和平行于筒体10的轴线的第二竖管33，第一三叉管32的第一端位于筒体10外，第一三叉管32的第二端与一个蛇形管20的进液端20a连通，第一三叉管32的第三端与第二竖管33的一端连通，第二竖管33的另一端与另一个蛇形管20的进液端20a连通。该结蜡管的出液管40包括第二三叉管43和平行于筒体10的轴线的第三竖管44，第二三叉管43的第一端位于筒体10外，第二三叉管43的第二端与第三竖管44的一端连通，第三竖管44的另一端与一个蛇形管20的出液端20b连通，第二三叉管43的第三端与另一个蛇形管20的出液端20b连通。
示例性地，筒体10可以采用玻璃、不锈钢等材料制作。玻璃和不锈钢都具有良好的抗腐蚀性，能够避免原油的腐蚀，玻璃还具有易于成型的特点，方便制作，不锈钢具有较好的导热性，有利于筒体10与蛇形管20、原油之间的热交换。
蛇形管20也可以采用玻璃、不锈钢等材料制作。蛇形管20形状复杂，而玻璃易于成型，便于制作，不锈钢则具有良好的导热性，有利于蛇形管20与筒体10之间的热交换。
图6是本公开实施例提供的一种结蜡实验***的结构示意图。如图6所示，该结蜡实验***包括图1～图5所示的任一种结蜡筒160。
通过设置一筒体，在筒体内设置用于与筒体进行热交换的蛇形管，蛇形管沿筒体的轴向螺旋延伸，从而可以向蛇形管内通入温度较低的冷却液，冷却液在蛇形管内流动的过程中与筒体进行热交换，可以带走热量，使筒体的温度降低。这样在进行结蜡实验时，可以将筒体封闭的一端置于原油中，避免原油进入筒体内部，在蛇形管内通入冷却液，使筒体保持较低的温度，促使原油中的蜡沉积在结蜡筒的外壁上，模拟原油在输油管道中的蜡沉积过程，便于研究原油的蜡沉积规律。
结蜡筒160与支架110可拆卸连接，以便于在实验时取下结蜡筒160，确定结蜡筒160上沉积的蜡的量。
如图6所示，该结蜡实验***还可以包括支架110、样品筒120、扭矩传感器130和驱动装置140。样品筒120和驱动装置140均安装在支架110上，驱动装置140用于驱动样品筒120自转，结蜡筒160的一端通过扭矩传感器130连接在支架110上，结蜡筒160的另一端位于样品筒120内，结蜡筒160的另一端封闭。通过驱动装置140带动样品筒120旋转，可以使原油也以一定的速度旋转，与结蜡筒160接触的原油保持在一定的剪切强度下，该剪切强度可以通过扭矩传感器130检测得到，基于扭矩传感器130检测到的扭矩大小，调整样品筒120的自转速度，使剪切强度保持在要求的范围内。在驱动装置140驱动样品筒120自转的过程中蜡能够更加均匀地在结蜡筒160的表面沉积。
可选地，驱动装置140可以包括电机141和传动带142，电机141通过传动带142与样品筒120传动连接，从而带动样品筒120自转。
在其他可能的实现方式中，驱动装置140也可以包括电机141和齿轮，电机通过齿轮与样品筒120传动连接。
如图6所示，该结蜡实验***还可以包括恒温装置150，样品筒120位于恒温装置150内。通过恒温装置150可以对样品筒120内的原油温度进行调节，使原油保持在实验要求的温度下。
示例性地，恒温装置150可以包括恒温水槽151，样品筒120浸泡在恒温水槽151中。通过恒温水槽151对样品筒120进行恒温水浴，使样品筒120内的原油温度保持恒定。
如图6所示，恒温水槽151的底部可以具有通孔151a，样品筒120的底部可以同轴连接有传动轴121，传动轴121位于该通孔151a中，传动轴121与驱动装置140传动连接，这样既可以通过传动轴121带动样品筒120自转，又可以通过传动轴121支撑样品筒120。通孔151a中可以设置有动密封，以避免在通孔151a处形成泄漏。
机架110上还可以设置有外壳170，驱动装置140、恒温装置150均可以位于外壳170内，外壳170形成一个箱体结构，可以对驱动装置140、恒温装置150等提供保护。
该结蜡实验***还可以包括冷却装置，冷却装置与蛇形管20的进液端20a和出液端20b连通，以通过冷却装置对流出蛇形管20的冷却液进行冷却，并将冷却后的冷却液送回蛇形管20。
以下简单说明图6所示的结蜡实验***的实验过程：
在样品筒120内注入原油，通过恒温装置150维持样品筒120内的原油保持恒温。向蛇形管20内注入冷却液，使冷却液经蛇形管20进行循环，使结蜡筒160的外壁的温度低于样品筒120内原油的析蜡点。并通过驱动装置140驱动样品筒120自转。一段时间后取出结蜡筒160，称量确定出结蜡筒160上的蜡的量。
以上所述仅为本公开的较佳实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种结蜡实验***，其特征在于，包括支架(110)、样品筒(120)、扭矩传感器(130)、驱动装置(140)和结蜡筒(160)，所述样品筒(120)和所述驱动装置(140)均安装在所述支架(110)上，所述驱动装置(140)用于驱动所述样品筒(120)自转，所述结蜡筒(160)的一端通过所述扭矩传感器(130)连接在所述支架(110)上，所述结蜡筒(160)的另一端位于所述样品筒(120)内，所述结蜡筒(160)的所述另一端封闭，所述结蜡筒(160)包括至少一端封闭的筒体(10)、用于与所述筒体(10)热交换的两个蛇形管(20)、从所述筒体(10)内部延伸至外部的进液管(30)和从所述筒体(10)内部延伸至外部的出液管(40)，所述蛇形管(20)位于所述筒体(10)内且沿所述筒体(10)的轴向螺旋延伸，两个所述蛇形管(20)相互交织成双螺旋状，两个所述蛇形管(20)均具有进液端(20a)和出液端(20b)，两个所述蛇形管(20)中的一个蛇形管(20)的进液端(20a)位于两个所述蛇形管(20)中的另一个蛇形管(20)的出液端(20b)，所述一个蛇形管(20)的出液端(20b)位于所述另一个蛇形管(20)的进液端(20a)；
所述进液管(30)包括第一三叉管(32)和平行于所述筒体(10)的轴线的第二竖管(33)，所述第一三叉管(32)的第一端位于所述筒体(10)外，所述第一三叉管(32)的第二端与一个所述蛇形管(20)的进液端(20a)连通，所述第一三叉管(32)的第三端与所述第二竖管(33)的一端连通，所述第二竖管(33)的另一端与另一个所述蛇形管(20)的进液端(20a)连通，
所述出液管(40)包括第二三叉管(43)和平行于所述筒体(10)的轴线的第三竖管(44)，所述第二三叉管(43)的第一端位于所述筒体(10)外，所述第二三叉管(43)的第二端与所述第三竖管(44)的一端连通，所述第三竖管(44)的另一端与一个所述蛇形管(20)的出液端(20b)连通，所述第二三叉管(43)的第三端与另一个所述蛇形管(20)的出液端(20b)连通。
2.根据权利要求1所述的结蜡实验***，其特征在于，所述进液管(30)的位于所述筒体(10)外的部分套设有保温套管(50)。
3.根据权利要求1或2所述的结蜡实验***，其特征在于，所述蛇形管(20)在所述筒体(10)轴向上的截面图形具有至少一直边(201)，所述直边(201)所对应的外表面与所述筒体(10)的内壁贴合。
4.根据权利要求1或2所述的结蜡实验***，其特征在于，所述蛇形管(20)与所述筒体(10)的内壁通过导热胶粘接。
5.根据权利要求1或2所述的结蜡实验***，其特征在于，所述结蜡实验***还包括恒温装置(150)，所述样品筒(120)位于所述恒温装置(150)内。
6.一种结蜡筒，其特征在于，所述结蜡筒包括至少一端封闭的筒体(10)、用于与所述筒体(10)热交换的两个蛇形管(20)、从所述筒体(10)内部延伸至外部的进液管(30)和从所述筒体(10)内部延伸至外部的出液管(40)，所述蛇形管(20)位于所述筒体(10)内且沿所述筒体(10)的轴向螺旋延伸，两个所述蛇形管(20)相互交织成双螺旋状，两个所述蛇形管(20)均具有进液端(20a)和出液端(20b)，两个所述蛇形管(20)中的一个蛇形管(20)的进液端(20a)位于两个所述蛇形管(20)中的另一个蛇形管(20)的出液端(20b)，所述一个蛇形管(20)的出液端(20b)位于所述另一个蛇形管(20)的进液端(20a)；
所述进液管(30)包括第一三叉管(32)和平行于所述筒体(10)的轴线的第二竖管(33)，所述第一三叉管(32)的第一端位于所述筒体(10)外，所述第一三叉管(32)的第二端与一个所述蛇形管(20)的进液端(20a)连通，所述第一三叉管(32)的第三端与所述第二竖管(33)的一端连通，所述第二竖管(33)的另一端与另一个所述蛇形管(20)的进液端(20a)连通，
所述出液管(40)包括第二三叉管(43)和平行于所述筒体(10)的轴线的第三竖管(44)，所述第二三叉管(43)的第一端位于所述筒体(10)外，所述第二三叉管(43)的第二端与所述第三竖管(44)的一端连通，所述第三竖管(44)的另一端与一个所述蛇形管(20)的出液端(20b)连通，所述第二三叉管(43)的第三端与另一个所述蛇形管(20)的出液端(20b)连通。
7.根据权利要求6所述的结蜡筒，其特征在于，所述进液管(30)的位于所述筒体(10)外的部分套设有保温套管(50)。
8.根据权利要求6或7所述的结蜡筒，其特征在于，所述蛇形管(20)在所述筒体(10)轴向上的截面图形具有至少一直边(201)，所述直边(201)所对应的外表面与所述筒体(10)的内壁贴合。
9.根据权利要求6或7所述的结蜡筒，其特征在于，所述蛇形管(20)与所述筒体(10)的内壁通过导热胶粘接。
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