CN103852392A - 一种模拟气井y型采油树冲蚀的试验装置 - Google Patents

Abstract

一种模拟气井Y型采油树冲蚀的试验装置，包括有控制柜，控制柜的信号采集端通过固体流量计与矽砂漏斗相连，矽砂漏斗与试样柜内的Y型采油树模型试样底部的喷砂枪相连通，耐压软管与Y型采油树模型试样底部喷砂枪内的进气管口相连通，耐压软管的另一端与油水分离器相连通，油水分离器与空压机相连，空压机与电器开关控制柜相连；气体由喷砂枪的气管部分注入，砂粒从喷砂枪吸砂管路部分吸入混砂室，使砂粒与空气充分混合，通过比例换算可以定性、定量反映Y型采油树遭受的冲蚀情况，具有结构简单、获得数据精确的特点。

Description

一种模拟气井Y型采油树冲蚀的试验装置

技术领域

本发明属于天然气开采领域的试验装置技术领域，具体涉及一种模拟气井Y型采油树冲蚀的试验装置。

背景技术

天然气携带岩屑对井口装置造成的冲蚀问题，学者大多数选择用计算机模拟说明冲蚀原因，现将有代表性的研究介绍如下：

①   张涛采用计算流体动力学的方法解释高速气体冲蚀钻杆内壁的过程及及时钻杆失效的机理。其首先根据钻杆接头中心流道的结构尺寸建立所需的几种CFD有限元模型；然后定义模型边界、流速和约束等模拟条件；最后求解。得出钻杆的穿刺及断裂主要是由于裂纹从钻杆内壁向外壁不断扩展的结果。

②     林铁军等学者采用计算流体动力学(CFD)方法建立了圆形规则井眼、钻杆居中情况下的高速气体携岩冲蚀钻杆的两相流模型。模拟出相应的环空气体流场、冲蚀速度和岩屑颗粒运动轨迹等试验结果。研究发现与钻杆接头斜坡碰撞的岩屑颗粒才对钻杆有冲蚀作用，最大冲蚀速度发生在钻杆接头斜坡面上。

    以往冲蚀机理研究大多采用计算机仿真模拟，虽然仿真模拟结果可以直观反映冲蚀部位，但只能做定性研究，这样对后续研究工作开展造成一定的影响。国内一些研究机构建立了全尺寸的模拟装置，配套设备及人员投入十分巨大，不适宜对气体携岩冲蚀井进行广泛的实用性研究。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种模拟气井Y型采油树冲蚀的试验装置，具有结构简单、获得数据精确的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种模拟气井Y型采油树冲蚀的试验装置，包括有控制柜，控制柜的信号采集端通过固体流量计与矽砂漏斗相连，矽砂漏斗与试样柜内的Y型采油树模型试样底部的喷砂枪相连通，耐压软管与Y型采油树模型试样底部喷砂枪内的进气管口相连通，耐压软管的另一端与油水分离器相连通，油水分离器与空压机相连，空压机与电器开关控制柜相连；

试样柜内设有载样台，载样台上设有差压/风速变送器，差压/风速变送器数据采集端与控制柜相连，皮托管放置在试验箱中，并与差压/风速变送器相连，放置时避免与Y型采油树模型试样出口处于同一水平。

所述的Y型采油树模型试样的顶部设有评价部位，Y型采油树模型试样外侧设有试样支撑面，Y型采油树模型试样与喷砂枪之间设有混砂室，Y型采油树模型试样的下部设有进气管口和吸砂管口。

所述的吸砂管口与吸砂漏斗相连通。

本发明的有益效果是：

天然气开采过程中，天然气携带岩屑返出时会对井口Y型采油树造成冲蚀损伤。针对冲蚀造成损伤只能采用计算机进行模拟，计算机模拟过于理想化这一弊端，本发明可定性、定量的反映使用Y型采油树进行天然气开采过程中所造成的冲蚀损伤情况。

本发明结合油田现场反馈回的冲蚀问题，定量研究冲蚀部位，得到定量的冲蚀数据。

模拟天然气开采过程时，气体由喷砂枪的气管部分注入，砂粒从喷砂枪吸砂管路部分吸入。为尽可能模拟砂粒从井底返出时对Y型采油树造成冲蚀这一过程，必须保证砂粒和气体充分混合且混合后的带砂气体垂直喷入。为实现这一点，在Y型采油树比例缩小模型与喷砂枪之间连接有混砂室，使砂粒与空气充分混合。喷砂枪气路出口长于进砂口，这样一种结构可以使喷出的气体在前部形成负压，则砂粒可以较好的被吸入。

固体流量计可实现15～200g/min进砂量调节，风速仪和差压/风速变送器可测出Y型采油树出口处气体流速，使用调压阀可调节气体流量，可实现对砂粒返出速度的控制。

根据Y型采油树比例模型试验装置，天然气夹带岩屑对Y型采油树造成的冲蚀量，通过比例换算可以定性、定量反映Y型采油树遭受的冲蚀情况。得到的数据，结合计算机数模结果能偶说明Y型采油树的冲蚀情况，更好的服务于油田现场生产。

附图说明

图1为本发明的整体示意图。

图2 为本发明Y型采油树模型试样示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参见图1，一种模拟气井Y型采油树冲蚀的试验装置，包括有控制柜1，控制柜1的信号采集端通过固体流量计2与矽砂漏斗3相连，矽砂漏斗3与试样柜7内的Y型采油树模型试样底部的喷砂枪14相连通，耐压软管11与Y型采油树模型试样底部喷砂枪14内的进气管口9相连通，耐压软管11的另一端与油水分离器10相连通，油水分离器10与空压机12相连，空压机12与电器开关控制柜13相连；

试样柜7内设有载样台8，载样台8上设有差压/风速变送器4，差压/风速变送器4数据采集端与控制柜1相连，皮托管5放置在试验箱中，并与差压/风速变送器4相连，放置时避免与Y型采油树模型试样出口处于同一水平。

所述的Y型采油树模型试样6的顶部设有评价部位18，Y型采油树模型试样6外侧设有试样支撑面17，Y型采油树模型试样与喷砂枪之间设有混砂室16，Y型采油树模型试样6的下部设有进气管口9和吸砂管口15。

所述的吸砂管口15与吸砂漏斗3相连通。

试验装置如图1所示，试验条件如表1所示。

具体试验步骤如下：

1)              加工Y型采油树试样，各部分部件均采用法兰连接；

2)              注气并检查装置连接部位密封性，发现漏气及时处理，以保证模型中流场接近于实际流场；

3)              按表1中试验条件进行试验，试验结束后取下待评处部件，用丙酮清洗，观察壁厚减薄情况。

本发明的工作原理：

1）试验前，需确保Y型采油树模型试样出口处速度达到试验要求。可通过空压机自带的调压阀与皮托管在Y型采油树模型试样出口处的测得数据信息之间的反复配合，最终使出口处的速度达到试验要求。

2）风速调节好之后，通过控制柜1的控制柜面板上的砂量控制模块设定每分钟的出砂量；出砂量设置完成后，启动固体流量计，则固体流量计按照设定的出砂量值，稳定出砂；砂粒通过吸砂漏斗，通过喷砂枪的进砂口进入到Y型采油树模型试样中。

3）准确记录时间，试验结束后，取下Y型采油树模型试样出口，使用机械加工工艺，对出口12点、3点、6点及9点四个位置的壁厚减薄情况进行观察。

Claims (3)

1.一种模拟气井Y型采油树冲蚀的试验装置，包括有控制柜(1)，其特征在于，控制柜(1)的信号采集端通过固体流量计(2)与矽砂漏斗(3)相连，矽砂漏斗(3)与试样柜(7)内的Y型采油树模型试样底部的喷砂枪(14)相连通，耐压软管(11)与Y型采油树模型试样底部喷砂枪(14)内的进气管口(9)相连通，耐压软管(11)的另一端与油水分离器(10)相连通，油水分离器(10)与空压机(12)相连，空压机(12)与电器开关控制柜(13)相连；

试样柜(7)内设有载样台(8)，载样台（8）上设有差压/风速变送器（4），差压/风速变送器（4）数据采集端与控制柜（1）相连，皮托管（5）放置在试验箱中，并与差压/风速变送器（4）相连，放置时避免与Y型采油树模型试样出口处于同一水平。

2.根据权利要求1所述的一种模拟气井Y型采油树冲蚀的试验装置，其特征在于，所述的Y型采油树模型试样（6）的顶部设有评价部位（18），Y型采油树模型试样（6）外侧设有试样支撑面（17），Y型采油树模型试样（6）与喷砂枪之间设有混砂室（16），Y型采油树模型试样（6）的下部设有进气管口（9）和吸砂管口（15）。

3.根据权利要求1所述的一种模拟气井Y型采油树冲蚀的试验装置，其特征在于，所述的吸砂管口（15）与吸砂漏斗（3）相连通。

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