新型控水装置性能测试平台的研发设计

2021-04-15张启龙刘妙仁唐少鹏

西部探矿工程 2021年4期

关键词：计量泵油箱油水

陶政，张启龙，刘妙仁，李进，唐少鹏

（1.思达斯易能源技术<集团>有限公司，北京100028；2.中海石油<中国>有限公司天津分公司，天津300450）

新型控水装置性能测试平台具备控制、监视和测量功能，能够准确测量控水装置对不同粘度或不同比例混合流体在不同温度和压差下的节流效能，其为十三五国家重大专项研究的顺利完成提供了坚实保障，下面分别详细介绍该测试平台系统。

1 系统构成

新型控水装置性能测试平台由六大部分组成，包括结构支撑系统、流体过滤存储系统、流体输送循环系统、计量测试系统、测控系统和油水分离系统。

试验平台下方为环保防渗漏地基，在地基之上是防腐蚀的不锈钢半封闭钣金箱体，测试平台坐落于该箱体内，该箱体起到了两方面的作用，一是能够将测试系统产生的漏油进行回收，提供环保二次防护，二是能够作为测试产生的废油存储池并使用油水分离系统将油水分离，排出无污染的废水后对废油进行回收再利用，节约资源（图1）。

2 系统功能

2.1 结构支撑系统

作为性能测试平台的基础，结构支撑系统采用标准型材全焊接拼接加工而成，无铰接、无搭接、无插接、无螺纹连接，四根支撑柱深埋于地基中，保证了试验平台的设备、仪器和仪表的运行稳定性，不会受到外界振动干扰。

2.2 流体存储过滤系统

图1 控水装置性能测试平台系统

存储过滤系统包括两个油箱和两个水箱，两个油箱中的一个油箱用于测试前端的储油箱，另一个油箱用于测试结束后的接油箱，两个水箱中的一个水箱用于测试前端的储水箱，另一个水箱用于测试结束后的接水箱，储油箱和储水箱入口处均设置有高低精度两级金属过滤网，可以充分过滤测试液中所含的固体颗粒杂质，保证测试液的纯净。

2.3 流体输送循环系统

测试平台的流体输送循环系统采用二合一的回路设计，两条分支管路为两条独立的输入管路，一条是纯油管路，另一条是清水管路，纯油管路中，手动阀或电磁阀控制管路的开路与闭路，计量泵从储油箱吸取油液，经单项阀和安全阀送入静态混合器，单向阀和安全阀保护计量泵不因背压过高造成损坏，纯水管路采用和纯油管路相同的设计。若是单一流体可直接经过静态混合器进入主管路，若是清水和纯油同时进入静态混合器，两种不相容的流体会在混合器内波纹管的扰流作用下充分混合后再进入主管路，多相混合增压泵吸入单一流体或混合流体，然后进行增压，经溢流阀进入装有智能控水装置的专用试验工装内，智能控水装置根据通过不同性质流体产生不同的节流压差，控制过流流体的流量，流体流出后进入质量流量计，由质量流量计准确测量流量后排入接油箱或接水箱，接油箱和接水箱中安装有潜液泵，将测试后的液体再次抽出并输送到储油箱或储水箱，从而建立循环回路。

2.4 计量测试系统

计量测试系统包括计量泵、压力表、温度表、压力变送器、温度变送器和质量流量计。计量泵设置分别设置在纯油和清水分支管路上，计量泵能够按照规定的体积流量输出流体。压力表和温度表设置在多项混合增压泵的输入管路上，实时观测输入到增压泵的流体压力和温度。智能控水装置的输入管路和输出管路上分别设置有一对压力变送器和温度变送器，实时测量入口压力和温度，以及出口压力和温度，智能控水装置的输出管路上设置有一个质量流量计，质量流量计采用科氏力对输出流量进行准确测量（图2）。

图2 质量流量计

2.5 测控系统

测控系统由三种模块集成，一种模块是电气控制输出模块，用来控制电磁阀、计量泵和多相混合增压泵，另一种模块是对计量系统实时测试的数据（包括流体温度、增压泵出口压力、智能控水装置进口压力和温度、智能控水装置出口压力和温度、智能控水装置出口流量）进行采集，第三种模块是对采集的数据进行处理，形成纵向和横向的数据库，然后依据数据库建立在一定温度下的智能控水装置进出口压差和出口流量的函数关系图，并自动进行统计回归计算，显示出函数拟合趋势线。流压控制、监视和记录平台系统如图3 所示。