CN101539009B - 定向井泡沫排水井筒模拟实验装置 - Google Patents

定向井泡沫排水井筒模拟实验装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了定向井泡沫排水井筒模拟实验装置，包括上下两段模拟筒体，上段模拟筒体为固定段模拟筒体，固定段模拟筒体用于模拟定向井直井段，下段模拟筒体为可调段模拟筒体，可调段模拟筒体用于模拟定向井定向段，两段模拟筒体通过柔性连接筒密封连接，固定段模拟筒体顶部的筒口连接有排泡管，可调段模拟筒体底部的筒口安装有直通式玻璃节门，所述直通式玻璃节门作为气流入口；本发明是全新井筒模拟装置，能通过改变定向模拟井筒角度，实现对不同气井的井身结构进行模拟，克服了罗氏泡高仪等实验装置无法模拟气井生产状态的缺点，从气流方向、地温环境、定向井造斜程度等方面对定向井井筒进行模拟，对泡沫排水采气工艺的应用取得了重要作用。

Description

定向井泡沫排水井筒模拟实验装置
技术领域
本发明涉及气田开发领域的定向井泡沫排水采气工艺方面，特别是定向井泡沫排水井筒模拟实验装置。
背景技术
目前川西气田主要采取丛式井组进行开发，丛式井组可以利用较小的土地面积，通过定向钻井，定向钻遇油气层，降低开发成本，提高油气开采程度。气井在生产过程中不同程度的产液，在气井投产初期，可依靠自身能量将积液带出井筒，而随着气井的生产，气井能量下降，井筒便会形成积液，影响到气井的生产。通过泡沫排水采气工艺，即向气井内加注一种化学药剂，降低井筒积液密度，降低气井的临界携液量，将积液带出井筒，达到维护气井正常生产的目的。
化学药剂的起泡性能测定通常采用搅拌法(Waring Blendor法)、倾注法(Ross-Miles)，所采用的实验装置为单一的模拟井筒，对药剂起泡能力的评定方法是通过外力搅拌或顶部滴注等方法测定药剂的泡沫性能。这两种实验方法不符合气井实际生产的状态，不能描述出药剂在井筒中的形态变化特征，不能获得泡沫在气井生产状态下的性能指标。气井实际的生产过程是天然气经气层孔隙进入井筒，再沿井筒向上运移，从而被采出地面。最为贴近生产的测定泡沫药剂的方法是：气流经模拟井筒底部进入与含一定浓度药剂的积液搅动，近而产生泡沫，改变了流体的密度，并在气流的作用下向上运移，将积液带出井筒。
本发明主要是针对现有实验装置，无法模拟出定向井的井身结构，不符合气井的生产特点，因此，提供一种符合定向井井身结构特征，并且符合气井生产情况，能够为泡沫排水采气工艺设计和施工提供可靠的理论依据的定向井泡沫排水实验装置。
发明内容
本发明为解决上述问题提供了一种针对化学药剂在不同井斜角的定向井井筒中起泡能力测定的定向井泡沫排水井筒模拟实验装置，用于模拟定向井井筒结构特征来测定化学药剂在井筒内起泡能力。
本发明的技术方案如下：
定向井泡沫排水井筒模拟试验装置，其特征在于：包括上下两段模拟筒体，上段模拟筒体为固定段模拟筒体，所述固定段模拟筒体用于模拟定向井的直井段，下段模拟筒体为可调段模拟筒体，所述可调段模拟筒体用于模拟定向井的定向段，两段模拟筒体通过柔性连接筒密封连接，固定段模拟筒体顶部的筒口连接有排泡管，可调段模拟筒体底部的筒口安装有直通式玻璃节门，所述直通式玻璃节门作为气流入口。
上下两段模拟筒体外壁均套装有直径大于模拟筒体外径的保温外筒，所述保温外筒的两端封闭，同时保温外筒上端均设置有循环液出口，保温外筒下端均设置有循环液入口，上段保温外筒的循环液入口和下段保温外筒的循环液出口通过循环液连接管连接，保温外筒整体形成一个循环液腔体，循环液腔体部分通过下段的循环液入口注入循环液体对模拟筒体进行加热、保温。
所述排泡管为U型排泡管。
所述上下模拟筒体均为中空玻璃管。
所述保温外筒也为中空玻璃筒。
所述可调段模拟筒体外壁还设置有直通式玻璃节门的侧位注液导管，所述侧位注液导管通过保温外筒筒壁、循环腔体、模拟筒体筒壁与模拟筒体连通固定，这样安装才能通过玻璃节门将待测的实验样品注入到模拟井筒中。
本发明的工作原理为：
(1)利用循环系统对模拟井筒按实验所需温度进行加热、保温；
(2)调试好注气量；
(3)径向移动可调段模拟筒体至实验所需的角度，并固定；
(4)开启侧位注液导管处玻璃节门，将待测的实验样品通过侧位注液导管注入可调段模拟筒体内，关闭侧位注液导管处的玻璃节门；
(5)将排泡管插入固定段模拟筒体顶部；
(6)开启进气口处的玻璃节门；
(7)待测的实验样品在气流的扰动下，形成泡沫，并沿设定好的井身轨迹运移，从排泡管处排出模拟装置；
(8)观察泡沫在不同井段的流动状态，对多项时间指标进行测定。
本发明的有益效果如下：
本发明可以模拟出0-90°井斜角的井身结构，通过侧位注液导管将待测的液体注入到可调段模拟筒体内，将设定好的气流，通过气流入口进入模拟筒体，扰动待测的实验样品，产生泡沫，并沿设定好的井身轨迹运行，通过排泡口进行泡沫收集；还能实现：
(1)通过柔性连接筒将直井模拟筒与定向模拟筒连接起来，可以方便、快捷地模拟直井、定向井井身结构；
(2)采用侧位注液导管，可以降低注液时重力因素导致的原始泡高；
(3)采用循环保温系统，可模拟出地温状态，更为贴近现场环境；
(4)通过模拟筒底部进气，可模拟出气井的生产状态，符合气井的生产情况；
(5)采用玻璃工作筒，可耐酸碱、耐高温、耐腐蚀，并可直观地观察模拟筒内的流态特征；
(6)环空循环通道可通过高级恒温水浴锅，实现对全、半模拟筒加热、保温功能；
采用本发明通过模拟气井气流流动法可以直观地描述出化学药剂经气流扰动后在直井、定向井、水平井等不同井身结构的不同井段的泡沫形态变化，能将化学药剂的评定与现场实际井况紧密联系起来。
附图说明
图1为本发明的结构示意图
其中附图标记如下：
1-排泡管  2-固定段模拟筒体  3-循环液出口  4-循环液入口  5-保温外筒6-柔性连接筒  7-循环液连接管  8-可调段模拟筒体  9-侧位注液导管10-气流入口
具体实施方式
如图1所示，定向井泡沫排水井筒模拟试验装置，包括上下两段模拟筒体，上段模拟筒体为固定段模拟筒体，所述固定段模拟筒体用于模拟定向井的直井段，下段模拟筒体为可调段模拟筒体，所述可调段模拟筒体用于模拟定向井的定向段，两段模拟筒体通过柔性连接筒密封连接，固定段模拟筒体顶部的筒口连接有排泡管，可调段模拟筒体底部的筒口安装有直通式玻璃节门，所述直通式玻璃节门作为气流入口。
上下两段模拟筒体外壁均套装有直径大于模拟筒体外径的保温外筒，所述保温外筒的两端封闭，同时保温外筒上端均设置有循环液出口，保温外筒下端均设置有循环液入口，上段保温外筒的循环液入口和下段保温外筒的循环液出口通过循环液连接管连接，保温外筒整体形成一个循环液腔体，循环液腔体部分通过下段的循环液入口注入循环液体对模拟筒体进行加热、保温。
所述排泡管为U型排泡管。
所述上下模拟筒体均为中空玻璃管。
所述保温外筒也为中空玻璃筒。
所述可调段模拟筒体外壁还设置有直通式玻璃节门的侧位注液导管，所述侧位注液导管通过保温外筒筒壁、循环腔体、模拟筒体筒壁与模拟筒体连通固定，这样安装才能通过玻璃节门将待测的实验样品(一定浓度的起泡剂)注入到模拟井筒中。
将固定段模拟筒体安装在固定支架上，用柔性连接筒将可调段模拟筒体与固定段模拟筒体连接好，用循环液连接管将固定段循环液入口、可调段循环液出口连接好，径向移动可调段模拟筒体至实验要求的角度，至此模拟装置组装完毕。
本发明的工作原理为：
(1)利用循环系统对模拟井筒按实验所需温度进行加热、保温；
(2)调试好注气量；
(3)径向移动可调段模拟筒体至实验所需的角度，并固定；
(4)开启侧位注液导管处玻璃节门，将待测的实验样品通过侧位注液导管注入可调段模拟筒体内，关闭侧位注液导管处的玻璃节门；
(5)将排泡管插入固定段模拟筒体顶部；
(6)开启进气口处的玻璃节门；
(7)待测的实验样品在气流的扰动下，形成泡沫，并沿设定好的井身轨迹运移，从排泡管处排出模拟装置；
(8)观察泡沫在不同井段的流动状态，对多项时间指标进行测定。

Claims (5)

1.定向井泡沫排水井筒模拟试验装置，其特征在于：包括上下两段模拟筒体，上段模拟筒体为固定段模拟筒体(2)，所述固定段模拟筒体(2)用于模拟定向井的直井段，下段模拟筒体为可调段模拟筒体(8)，所述可调段模拟筒体(8)用于模拟定向井的定向段，两段模拟筒体通过柔性连接筒(6)密封连接，固定段模拟筒体(2)顶部的筒口连接有排泡管(1)，可调段模拟筒体(8)底部的筒口安装有直通式玻璃节门，所述直通式玻璃节门作为气流入口(10)；
上下两段模拟筒体外壁均套装有直径大于模拟筒体外径的保温外筒(5)，所述保温外筒(5)的两端封闭，同时保温外筒(5)上端均设置有循环液出口(3)，保温外筒(5)下端均设置有循环液入口(4)，上段保温外筒(5)的循环液入口(4)和下段保温外筒(5)的循环液出口(3)通过循环液连接管(7)连接，保温外筒(5)整体形成一个循环液腔体，循环液腔体部分通过下段的循环液入口(4)注入循环液体对模拟筒体进行加热、保温；
所述可调段模拟筒体(8)外壁还设置有直通式玻璃节门的侧位注液导管(9)，所述侧位注液导管(9)通过保温外筒(5)筒壁、循环腔体、模拟筒体筒壁与模拟筒体连通固定，这样安装才能通过玻璃节门将待测的实验样品注入到模拟井筒中。
2.根据权利要求1所述的定向井泡沫排水井筒模拟试验装置，其特征在于：所述排泡管(1)为U型排泡管。
3.根据权利要求1所述的定向井泡沫排水井筒模拟试验装置，其特征在于：所述上下模拟筒体均为中空玻璃管。
4.根据权利要求1所述的定向井泡沫排水井筒模拟试验装置，其特征在于：所述保温外筒(5)为中空玻璃筒。
5.根据权利要求1所述的定向井泡沫排水井筒模拟试验装置，其特征在于工作原理为：
A、利用循环系统对模拟井筒按实验所需温度进行加热、保温；
B、调试好注气量；
C、径向移动可调段模拟筒体(8)至实验所需的角度，并固定；
D、开启侧位注液导管(9)处玻璃节门，将待测的实验样品通过侧位注液导管(9)注入可调段模拟筒体(8)内，关闭侧位注液导管(9)处的玻璃节门；
E、将排泡管(1)插入固定段模拟筒体(2)顶部；
F、开启进气口处的玻璃节门；
G、待测的实验样品在气流的扰动下，形成泡沫，并沿设定好的井身轨迹运移，从排泡管(1)处排出模拟装置；
H、观察泡沫在不同井段的流动状态，对多项时间指标进行测定。
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