一种旋流除砂实验装置及实验方法

1.本发明属于原油开发、集输加工技术领域，具体涉及一种适用于含砂原油的含砂原油的旋流除砂实验装置及实验方法。


背景技术：

2.高黏原油(如稠油)开采过程中，常伴随地层岩石骨架破坏，对于油层埋藏浅，岩性疏松的储层，常出现地层出砂现象。虽然海上原油开采井下防砂严格，但依然存在0.035％-0.058％(mass％)的砂粒随高黏原油进入海上平台处理系统；陆上油田为提高原油采收率，采用的出砂冷采技术往往造成采出液中的含砂浓度较高，开采初期采出液中含砂浓度可高达44％，生产稳定后采出液中砂浓度维持在5％左右。井下开采产生的砂粒被高黏原油带入地面，给生产设施带来严重危害。原油携砂常导致集输工艺管道及设备出现砂沉积、砂冲蚀及腐蚀现象，严重时不仅造成管道及设备堵塞，还会引起清管器卡堵乃至控制阀门失效，使管线、分离器等设备清砂工作量及维修成本大幅增加，影响原油集输系统运行效率。
3.目前针对原油的除砂方法及技术的研究和报道极少，目前仍需要研发旋流除砂实验装置及实验方法为探索原油高效旋流除砂的操作条件提供有力帮助和支撑。


技术实现要素：

4.为探索原油特别是稠油高效旋流除砂的操作条件，本发明提供了适用于含砂原油的旋流除砂实验装置和实验方法。
5.第一方面，本发明提供了一种旋流除砂实验装置，其中，该装置包括：
6.实验装置包括加热罐、凸轮转子泵、入口质量流量计、注气装置、静态混合器、旋流除砂器、溢流口质量流量计、偏光显微镜、第一压力检测设备、第二压力检测设备、第三压力检测设备；其中，
7.加热罐包含设置有底部流体出口的加热罐体、与加热罐体可拆卸连接的搅拌桨模块、与加热罐体可拆卸连接的锥形筒模块；其中，搅拌桨模块与加热罐体连接时设置于加热罐体内部且锥形筒模块不与加热罐体连接，锥形筒模块与加热罐体连接时设置于加热罐体内部且锥形筒模块流体出口与加热罐体底部流体出口连接且搅拌桨模块不与加热罐体连接；
8.旋流除砂器顶部设置有第一溢流出口和溢流流体取样口，底部设置有流体出口和沉砂流体取样口；
9.加热罐、凸轮转子泵、入口质量流量计、旋流除砂器依次连接，静态混合器设置于入口质量流量计和旋流除砂器之间的连接管路内部，注气装置的气体出口与入口质量流量计和静态混合器之间的连接管路连通，溢流口质量流量计与旋流除砂器的第一溢流出口连接，溢流口质量流量计与旋流除砂器的第一溢流出口之间的连接管路上或者溢流口质量流量计出口处设置有阀门，静态混合器和旋流除砂器之间的连接管路上设置有待除砂流体取样口；偏光显微镜的样品池的入口分别与沉砂流体取样口、溢流流体取样口、待除砂流体取
样口连接，偏光显微镜用于进行沉砂流体取样口、溢流流体取样口、待除砂流体取样口所取样品的离散相粒径分析；第一压力检测设备用于检测旋流除砂器进样流体压力；第二压力检测设备用于检测旋流除砂器流体出口处压力；第三压力检测设备用于检测旋流除砂器溢流流体压力。
10.使用上述旋流除砂实验装置进行旋流除砂实验，加热罐根据不同含水状态在两种模块间切换，搅拌桨模块用于含水率高静止状态能够出现明显油水分层的混合液搅拌，油品含水少(包括无水)静止状态不能够出现明显油水分层时适用锥形筒模块；含水率高的油样出现油水分层导致进泵含水率不稳定，利用搅拌桨模块能够有助于保障进泵含水率稳定，降低所得旋流除砂效率误差；地层砂极性较强，而油品极性较弱，在油品含水少(包括无水)时，砂在加热搅拌过程中极易聚团沉积，搅拌桨无法将足够的砂扬起，导致进泵砂较少，所得旋流除砂效率误差较大，利用锥形筒模块，能够使加入筒中的砂粒可完全随油水液进入旋流器中且不会因为搅拌导致聚团，低所得旋流除砂效率误差。
11.使用上述旋流除砂实验装置进行旋流除砂实验，流体在进入旋流除砂器之前使用静态混合器对油、水、气多相混合进料进行搅拌，避免油水分层，砂粒沉至环道管壁，扰动剪切产生的小粒径气泡与现场溶解气更贴近。
12.根据上述旋流除砂实验装置，优选地，该装置进一步包括数据采集系统，数据采集系统与入口质量流量计、溢流口质量流量计、第二压力检测设备、第三压力检测设备、偏光显微镜连接，用于采集数据采集系统与入口质量流量计、溢流口质量流量计、第二压力检测设备、第三压力检测设备、偏光显微镜测得到数据。
13.根据上述旋流除砂实验装置，优选地，旋流除砂器顶部进一步设有第二溢流出口；
14.更优选地，第三压力检测设备与第二溢流出口可拆卸的进行连接，当使用第一溢流出口作为溢流流体出口时第三压力检测设备与第二溢流出口连接，当使用第二溢流出口作为溢流流体出口时第三压力检测设备不与旋流除砂器连接；
15.在该优选技术方案中，第二溢流出口在旋流除砂器常压操作时使用，此时的溢流通道直接与大气连通；第一溢流出口在旋流除砂器带压操作及控制分流比时使用，此时的溢流通道可以通过阀门控制其连通程度。
16.根据上述旋流除砂实验装置，优选地，该流除砂实验装置中，加热罐、凸轮转子泵、入口质量流量计、旋流除砂器之间的各连接管路以及凸轮转子泵和旋流除砂器均缠绕加热带；
17.更优选地，加热罐、凸轮转子泵、入口质量流量计、旋流除砂器之间的各连接管路均包裹保温棉；
18.更优选地，该流除砂实验装置进一步包括与加热带连接的加热带温控器，控制整个装置的加热带的加热温度。
19.根据上述旋流除砂实验装置，优选地，加热罐体设置有加热盘管，实现对加热罐体中的流体进行加热；
20.更优选地，加热罐体设置有温度感应器实现对罐中流体进行测温。
21.根据上述旋流除砂实验装置，优选地，加热罐进一步包括设置于加热罐体内的导流板；
22.更有助于保证含水率高易出现明显油水分层的混合液的充分混匀。
23.根据上述旋流除砂实验装置，优选地，注气装置包括气体存储罐，气体存储罐设置有流量调节阀和调节阀上浮子流量计，根据注气量需求，通过控制流量调节阀和调节阀上浮子流量计调控注气流量。
24.根据上述旋流除砂实验装置，优选地，凸轮转子泵包括胶套转子和不锈钢转子；
25.根据实验温度，更换合适的凸轮转子；低温条件下(≤60℃)采用胶套转子，高温条件下(＞60℃)采用不锈钢转子；胶套转子密封性更好，自吸能力更强，相同条件下增压更高、出口流量更大，但由于转子表层氟橡胶在高温下极易破碎，因此高温条件下替换为不锈钢转子。
26.第二方面，本发明提供了一种使用上述旋流除砂实验装置的旋流除砂实验方法，其中，该方法包括：
27.步骤1、开启旋流除砂实验装置，含砂原油在加热罐中加热后，经凸轮转子泵增压后通过入口质量流量计计量，再通过静态混合器扰动后进入旋流除砂器进行分离；
28.其中，若需研究溶解气干扰，则开启注气装置并调控至所需注气量，将气体注入至使用质量流量计计量后、使用静态混合器进行扰动前的含砂原油中；
29.其中，当含砂原油含水率高时，加热罐使用搅拌桨模块，含砂原油在加热罐中边搅拌边加热；当含砂原油含水率低时，加热罐使用锥形筒模块，加热罐体中装有加热介质通过加热罐体加热加热介质进而在利用加热介质加热锥形筒模块中的含砂原油；含水率高的含砂原油在静止状态能够出现油水分层，含水率低的含砂原油在静止状态不能够出现油水分层；
30.步骤2、当旋流除砂实验装置运行稳定后，利用偏光显微镜分别对自沉砂流体取样口、溢流流体取样口、待除砂流体取样口所取样品进行离散相粒径分析；进而确定乳状液破乳反相效果对旋流除砂影响。
31.根据上述旋流除砂实验方法，优选地，该方法还包括：
32.步骤3、当旋流除砂实验装置运行稳定后，分别对溢流流体、沉砂流体进行取样并记录取样时间，进而确定溢流流体中的砂量和沉砂流体中的砂量，进而确定除砂率；
33.更优选地，确定溢流流体中的砂量和沉砂流体中的砂量包括：
34.将所取样品加热实现油水分层，除去油层，进而加入足量除油剂进行超声清洗；将超声清洗后的混合物中的液体除去，进而将剩余的砂粒用沸水清洗，将沸水清洗的砂粒进行抽滤除水；抽滤除水后的砂粒烘干后冷却至室温并进行称重，从而确定砂粒的质量，实现砂量确定；
35.更优选地，除砂率通过下述公式确定得到：
36.η＝(mu/tu)/(mo/to+mu/tu)
37.式中，η为除砂率，单位％；mu为沉砂流体样品中的砂的质量(g)，tu为沉砂流体样品取样时间(s)，mo为溢流流体样品中的砂的质量(g)，to为溢流流体样品取样时间(s)。
38.本发明的有益效果是：本发明提供技术方案可根据不同原油性质，开展多功能和多工况的原油旋流除砂实验，得到实现高效原油除砂的边界条件。根据原油含水率不同，加热罐可在搅拌桨模块和锥形筒模块间切换；注气装置可模拟实际溶解气对原油旋流除砂干扰；沉砂流体取样口、溢流流体取样口、待除砂流体取样口在线取样进偏光显微镜分析离散相液滴粒径可实时评价乳状液破乳反相效果对旋流除砂影响。
附图说明
39.图1为本发明一实施例提供的旋流除砂装置的结构示意图。
具体实施方式
40.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
41.如图1所示，本发明一实施例提供了一种旋流除砂实验装置，其中，该装置包括：
42.加热罐t1、凸轮转子泵a1、入口质量流量计f1、注气装置g1、静态混合器m1、旋流除砂器hy1、溢流口质量流量计f2、偏光显微镜m2、第一压力检测设备p1、第二压力检测设备p2、第三压力检测设备p3。
43.加热罐t1包含设置有底部流体出口的加热罐体t14、与加热罐体t14可拆卸连接的搅拌桨模块t11、与加热罐体t14可拆卸连接的锥形筒模块t16；其中，搅拌桨模块t11与加热罐体t14连接时设置于加热罐体t14内部且锥形筒模块t16不与加热罐体t14连接，锥形筒模块t16与加热罐体t14连接时设置于加热罐体t14内部且锥形筒模块t16流体出口与加热罐体t14底部流体出口连接且搅拌桨模块t11不与加热罐体t14连接；搅拌桨t11和锥形筒t16可快捷拆卸和安装，方便根据不同含水状态，在两种模块间随意切换。加热罐t1根据不同含水状态在两种模块间切换，搅拌桨模块t11用于含水率高静止状态能够出现明显油水分层的混合液搅拌，油品含水少(包括无水)静止状态不能够出现油水分层适用锥形筒模块t16；含水率高的油样出现油水分层导致进泵含水率不稳定，利用搅拌桨模块t11能够有助于保障进泵含水率稳定，降低所得旋流除砂效率误差；地层砂极性较强，而油品极性较弱，在油品含水少(包括无水)静止状态不能够出现油水分层时，砂在加热搅拌过程中极易聚团沉积，搅拌桨无法将足够的砂扬起，导致进泵砂较少，所得旋流除砂效率误差较大，利用锥形筒模块t16，能够使加入筒中的砂粒可完全随油水液进入旋流器中且不会因为搅拌导致聚团，低所得旋流除砂效率误差。
44.旋流除砂器hy1顶部设置有第一溢流出口和溢流流体取样口，底部设置有流体出口和沉砂流体取样口，溢流流体取样口设置有阀门v7，流体出口设置有阀门v4，沉砂流体取样口设置有阀门v8。
45.加热罐t1、凸轮转子泵a1、入口质量流量计f1、旋流除砂器hy1依次连接，加热罐t1与凸轮转子泵a1之间的连接管路上设置有阀门v1。；注气装置g1的气体出口处设置有阀门v2且注气装置g1的气体出口与入口质量流量计f1和静态混合器m1之间的连接管路连通；静态混合器m1设置于入口质量流量计f1和旋流除砂器hy1之间的连接管路内部，旋流除砂器hy1入口静态混合器m1对油、水、气多相混合进料进行搅拌，避免油水分层，砂粒沉至环道管壁，扰动剪切产生的小粒径气泡与现场溶解气更贴近。溢流口质量流量计f2与旋流除砂器hy1的第一溢流出口连接，溢流口质量流量计f2出口处设置有阀门v5。静态混合器m1和旋流除砂器hy1之间的连接管路上设置有待除砂流体取样口，待除砂流体取样口包括并联的两个取样口，其中一个取样口设置有阀门v6、另一个取样口设置有阀门v3；偏光显微镜m2的样品池的入口分别与沉砂流体取样口、溢流流体取样口、待除砂流体取样口中设置有阀门v6
的取样口连接；偏光显微镜m2用于实时观察从沉砂流体取样口、溢流流体取样口、待除砂流体取样口在线取样的离散相液滴粒径，结合数据采集器中的后处理软件可统计离散相液滴粒径分布，评价原油乳状液破乳反相状态对旋流除砂影响。第一压力检测设备p1用于检测旋流除砂器hy1进样流体压力。第二压力检测设备p2用于检测旋流除砂器hy1流体出口处压力；第三压力检测设备p3用于检测旋流除砂器hy1溢流流体压力。
46.进一步地，该装置还包括数据采集系统s1，数据采集系统s1与入口质量流量计f1、溢流口质量流量计f2、第二压力检测设备p2、第三压力检测设备p3、偏光显微镜m2连接，用于采集数据采集系统s1与入口质量流量计f1、溢流口质量流量计f2、第二压力检测设备p2、第三压力检测设备p3、偏光显微镜m2测得到数据。更进一步地，入口质量流量计f1设置有流量/温度/密度变送器f11，溢流口质量流量计f2设置有流量/温度/密度变送器f21。入口质量流量计f1和溢流口质量流量计f2获取的流量、温度、密度信息和压力检测设备(p1、p2、p3)获取的压力信息均通过各自变送器传输至数据采集器s1显示、储存和分析。
47.进一步地，旋流除砂器hy1顶部进一步设有第二溢流出口
②
。更进一步地，第三压力检测设备p3与第二溢流出口
②
可拆卸的进行连接，当使用第一溢流出口
①
作为溢流流体出口时第三压力检测设备p3与第二溢流出口
②
连接，当使用第二溢流出口作为溢流流体出口时第三压力检测设备p3不与旋流除砂器hy1连接。再进一步地，阀门v5出口连接有不锈钢软管l1，当使用第二溢流出口
②
作为溢流流体出口时第二溢流出口
②
连接有不锈钢软管l2。第二溢流出口
②
在旋流除砂器hy1常压操作时使用，此时的溢流通道直接与大气连通；第一溢流出口
①
在旋流除砂器hy1带压操作及控制分流比时使用，此时的溢流通道可以通过阀门控制其连通程度；当关闭阀门v5时，溢流流体从第二溢流出口
②
流出，此时阀门v4全开，整个旋流除砂器hy1溢流流体出口和沉砂流体出口均与大气相接。当需研究旋流除砂器hy1在高压状态下的分离性能时，可将第二溢流出口
②
与第三压力检测设备p3连接，溢流流体从第一溢流出口
①
流出，通过调节阀门v5和阀门v4可控制旋流除砂器hy1分流比和旋流器中压力。
48.进一步地，该流除砂实验装置中，加热罐t1、凸轮转子泵a1、入口质量流量计f1、旋流除砂器hy1之间的各连接管路以及凸轮转子泵a1和旋流除砂器hy1均缠绕加热带h1。更进一步地，加热带h1选用玻璃纤维电加热带。更进一步地，该流除砂实验装置进一步包括与加热带h1连接的加热带温控器c1，控制整个装置的加热带的加热温度。
49.进一步地，加热罐t1、凸轮转子泵a1、入口质量流量计f1、旋流除砂器hy1之间的各连接管路均包裹保温棉i1。更进一步地，保温棉i1选用硅酸铝保温棉。
50.进一步地，加热罐体t14设置有加热盘管t15，实现对加热罐体t14中的流体进行加热。
51.进一步地，加热罐体t14设置有温度感应器t12实现对罐中流体进行测温。
52.进一步地，加热罐t1进一步包括设置于加热罐体t14内的导流板t13；更有助于保证含水率高易出现明显油水分层的混合液的充分混匀。
53.进一步地，注气装置g1包括气体存储罐g11，气体存储罐g11设置有、减压阀g12、流量调节阀g13、调节阀上浮子流量计g14、单向阀g15，根据注气量需求，通过控制流量调节阀g13和调节阀上浮子流量计g14调控注气流量。更进一步地，气体存储罐g11储存有氮气，注气装置g1通过注入氮气模拟原油溶解气对旋流除砂影响，利用气体存储罐g11自身压力向
旋流除砂器hy1入口管路注入氮气，并通过气体存储罐g11的流量调节阀g13调控注气流量，注气流量可通过调节阀上浮子流量计g14显示。
54.进一步地，凸轮转子泵a1包括胶套转子和不锈钢转子。根据实验温度，更换合适的凸轮转子；低温条件下(≤60℃)采用胶套转子，高温条件下(＞60℃)采用不锈钢转子；胶套转子密封性更好，自吸能力更强，相同条件下增压更高、出口流量更大，但由于转子表层氟橡胶在高温下极易破碎，因此高温条件下替换为不锈钢转子。
55.进一步地，各阀门选用球阀。
56.本发明另一实施例提供了一种旋流除砂实验装置，其中，该装置包括：
57.本发明提供了一种使用上述旋流除砂实验装置的旋流除砂实验方法，其中，该方法包括：
58.步骤1、开启旋流除砂实验装置，含砂原油在加热罐t1中加热后，经凸轮转子泵a1增压后通过入口质量流量计f1计量，再通过静态混合器m1扰动后进入旋流除砂器hy1进行分离；
59.其中，若需研究溶解气干扰，则开启注气装置g1并调控至所需注气量，将气体注入至使用质量流量计f1计量后、使用静态混合器m1进行扰动前的含砂原油中；
60.其中，当含砂原油含水率高时，加热罐t1使用搅拌桨模块t11，含砂原油在加热罐t1中边搅拌边加热；当含砂原油含水率低时，加热罐t1使用锥形筒模块t16，加热罐体t14中装有加热介质通过加热罐体t14加热加热介质进而在利用加热介质加热锥形筒模块t16中的含砂原油；其中，含水率高的含砂原油在静止状态能够出现油水分层，含水率低的含砂原油在静止状态不能够出现油水分层；
61.步骤2、当旋流除砂实验装置运行稳定后，分别依次开启和关闭阀门v6、阀门v7和阀门v8，利用偏光显微镜m2分别对自待除砂流体取样口、溢流流体取样口、沉砂流体取样口所取样品进行离散相粒径分析；进而确定乳状液破乳反相效果对旋流除砂影响。
62.步骤3、当旋流除砂实验装置运行稳定后，分别用两个烧杯同时自溢流出口、沉砂流体取样口取样并记录取样时间，进而确定溢流流体中的砂量和沉砂流体中的砂量，进而确定除砂率；
63.其中，确定溢流流体中的砂量和沉砂流体中的砂量包括：
64.将取样后烧杯放入烘箱中以90℃恒温加热4h，加热后的油水液基本实现完全分层，缓慢将烧杯中的上层油液倒入回收罐中，之后将足量除油剂倒入盛有游离水和少量残余油的烧杯中，并放入超声波清洗机超声清洗；将超声处理后的油水液缓慢倒进废液桶(避免砂粒随液流走)，经除油剂+超声清洗后的砂粒再用沸水涮洗两次，之后用清水涮洗杯底砂粒后快速倒入真空过滤装置，抽滤掉砂表面自由水，该过程中需多次润洗烧杯至烧杯中无残留砂；抽滤掉自由水后的砂联合抽滤膜移入玻璃皿中，并置于90℃烘箱中恒温加热4h，加热后的砂粒表面已无水分，放置室温冷却1h，采用电子天平对无砂玻璃皿(含抽滤膜)和冷却后含砂玻璃皿(含抽滤膜)称重，两次质量差即为对应的砂质量；
65.其中，除砂率通过下述公式确定得到：
66.η＝(mu/tu)/(mo/to+mu/tu)
67.式中，η为除砂率，单位％；mu为沉砂流体样品中的砂的质量(g)，tu为沉砂流体样品取样时间(s)，mo为溢流流体样品中的砂的质量(g)，to为溢流流体样品取样时间(s)。
68.采用上述实验装置及实验方法，对于黏度2195.73mpa
·
s的稠油，在含水率达到60％时，加入破乳剂150mg/l可实现100μm砂粒去除率达80％以上，加入500mg/l降黏剂可实现100μm砂粒去除率达90％以上。
69.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种旋流除砂实验装置，其中，该装置包括：实验装置包括加热罐、凸轮转子泵、入口质量流量计、注气装置、静态混合器、旋流除砂器、溢流口质量流量计、偏光显微镜、第一压力检测设备、第二压力检测设备、第三压力检测设备；其中，加热罐包含设置有底部流体出口的加热罐体、与加热罐体可拆卸连接的搅拌桨模块、与加热罐体可拆卸连接的锥形筒模块；其中，搅拌桨模块与加热罐体连接时设置于加热罐体内部且锥形筒模块不与加热罐体连接，锥形筒模块与加热罐体连接时设置于加热罐体内部且锥形筒模块流体出口与加热罐体底部流体出口连接且搅拌桨模块不与加热罐体连接；旋流除砂器顶部设置有第一溢流出口和溢流流体取样口，底部设置有流体出口和沉砂流体取样口；加热罐、凸轮转子泵、入口质量流量计、旋流除砂器依次连接，静态混合器设置于入口质量流量计和旋流除砂器之间的连接管路内部，注气装置的气体出口与入口质量流量计和静态混合器之间的连接管路连通，溢流口质量流量计与旋流除砂器的第一溢流出口连接，溢流口质量流量计与旋流除砂器的第一溢流出口之间的连接管路上或者溢流口质量流量计出口处设置有阀门，静态混合器和旋流除砂器之间的连接管路上设置有待除砂流体取样口；偏光显微镜的样品池的入口分别与沉砂流体取样口、溢流流体取样口、待除砂流体取样口连接，偏光显微镜用于进行沉砂流体取样口、溢流流体取样口、待除砂流体取样口所取样品的离散相粒径分析；第一压力检测设备用于检测旋流除砂器进样流体压力；第二压力检测设备用于检测旋流除砂器流体出口处压力；第三压力检测设备用于检测旋流除砂器溢流流体压力。2.根据权利要求1所述的旋流除砂实验装置，其中，该装置进一步包括数据采集系统，数据采集系统与入口质量流量计、溢流口质量流量计、第二压力检测设备、第三压力检测设备、偏光显微镜连接，用于采集数据采集系统与入口质量流量计、溢流口质量流量计、第二压力检测设备、第三压力检测设备、偏光显微镜测得到数据。3.根据权利要求1所述的旋流除砂实验装置，其中，旋流除砂器顶部进一步设有第二溢流出口，第三压力检测设备与第二溢流出口可拆卸的进行连接，当使用第一溢流出口作为溢流流体出口时第三压力检测设备与第二溢流出口连接，当使用第二溢流出口作为溢流流体出口时第三压力检测设备不与旋流除砂器连接。4.根据权利要求1所述的旋流除砂实验装置，其中，该流除砂实验装置中，加热罐、凸轮转子泵、入口质量流量计、旋流除砂器之间的各连接管路以及凸轮转子泵和旋流除砂器均缠绕加热带；优选地，加热罐、凸轮转子泵、入口质量流量计、旋流除砂器之间的各连接管路均包裹保温棉；优选地，该流除砂实验装置进一步包括与加热带连接的加热带温控器，控制整个装置的加热带的加热温度。5.根据权利要求1所述的旋流除砂实验装置，其中，加热罐体设置有加热盘管，实现对加热罐体中的流体进行加热；优选地，加热罐体设置有温度感应器实现对罐中流体进行测温。6.根据权利要求1所述的旋流除砂实验装置，其中，加热罐进一步包括设置于加热罐体
内的导流板。7.根据权利要求1所述的旋流除砂实验装置，其中，凸轮转子泵包括胶套转子和不锈钢转子。8.一种使用权利要求1-7任一项所述旋流除砂实验装置的旋流除砂实验方法，其中，该方法包括：步骤1、开启旋流除砂实验装置，含砂原油在加热罐中加热后，经凸轮转子泵增压后通过入口质量流量计计量，再通过静态混合器扰动后进入旋流除砂器进行分离；其中，若需研究溶解气干扰，则开启注气装置并调控至所需注气量，将气体注入至使用质量流量计计量后、使用静态混合器进行扰动前的含砂原油中；其中，当含砂原油含水率高时，加热罐使用搅拌桨模块，含砂原油在加热罐中边搅拌边加热；当含砂原油含水率低时，加热罐使用锥形筒模块，加热罐体中装有加热介质通过加热罐体加热加热介质进而在利用加热介质加热锥形筒模块中的含砂原油；其中，含水率高的含砂原油在静止状态能够出现油水分层，含水率低的含砂原油在静止状态不能够出现油水分层步骤2、当旋流除砂实验装置运行稳定后，利用偏光显微镜分别对自沉砂流体取样口、溢流流体取样口、待除砂流体取样口所取样品进行离散相粒径分析；进而确定乳状液破乳反相效果对旋流除砂影响。9.根据权利要求8所述的旋流除砂实验方法，其中，该方法还包括：步骤3、当旋流除砂实验装置运行稳定后，分别对溢流流体、沉砂流体进行取样并记录取样时间，进而确定溢流流体中的砂量和沉砂流体中的砂量，进而确定除砂率。10.根据权利要求9所述的旋流除砂实验方法，其中，确定溢流流体中的砂量和沉砂流体中的砂量包括：将所取样品加热实现油水分层，除去油层，进而加入足量除油剂进行超声清洗；将超声清洗后的混合物中的液体除去，进而将剩余的砂粒用沸水清洗，将沸水清洗的砂粒进行抽滤除水；抽滤除水后的砂粒烘干后冷却至室温并进行称重，从而确定砂粒的质量，实现砂量确定；除砂率通过下述公式确定得到：η＝(m
u
/t
u
)/(m
o
/t
o
+m
u
/t
u
)式中，η为除砂率，单位％；m
u
为沉砂流体样品中的砂的质量(g)，t
u
为沉砂流体样品取样时间(s)，m
o
为溢流流体样品中的砂的质量(g)，t
o
为溢流流体样品取样时间(s)。

技术总结
本发明提供了一种旋流除砂实验装置及实验方法。该装置包括：依次连接的加热罐、凸轮转子泵、入口质量流量计和旋流除砂器，设置于入口质量流量计和旋流除砂器之间的连接管路内部的静态混合器，与入口质量流量计和静态混合器之间的连接管路连通的注气装置，与旋流除砂器的第一溢流出口连接的溢流口质量流量计，与沉砂流体取样口、溢流流体取样口、待除砂流体取样口连接的偏光显微镜，检测旋流除砂器进样流体压力、流体出口处压力、溢流流体压力的第一、第二、第三压力检测设备；其中，加热罐包含与加热罐体可拆卸连接的搅拌桨模块、锥形筒模块；溢流口质量流量计与旋流除砂器的第一溢流出口之间的连接管路上或者溢流口质量流量计出口处设置有阀门。出口处设置有阀门。出口处设置有阀门。


技术研发人员：熊小琴 李代强 倪小龙 李欢 杨媛 孙浩 杨金华 祁浩 张世坚
受保护的技术使用者：中国石油大学（北京）
技术研发日：2023.06.14
技术公布日：2023/10/15