CN104359000A - 一种高压气体分层注入实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油田三次采油技术领域，属于一套模拟油田分层注CO2的实验装置。本发明是提供了一套安全、可靠、功能齐全、操作控制方便的高压气体分层注入实验装置。它由氮气制备装置1、高压储气装置2、分层实验模拟井装置3、气体回收卸压装置4组成；其中氮气制备装置1依次与高压储气装置2、分层实验模拟井装置3、气体回收卸压装置4相连接。具有对应用于高压气体工况下的封隔器坐封性能、工具流动性能等指标进行测试和标定的功能，从而实现对试验对象的正确认识和评价，为产品的研发和应用提供技术支撑等优点。
Description
技术领域：本发明涉及油田三次采油技术领域，属于一套模拟油田分层注CO2的实验装置。
背景技术：大庆油田CO2驱区块注气井井下适合注CO2的地层有3-5层。由于地层存在渗透率差异，层间矛盾突出，适宜采用分层注气技术。然而目前国内缺乏一套安全、可靠、功能齐全、操作方便的高压气体分层注入实验装置。
发明内容：本发明的目的是建立一个安全、可靠、功能齐全、操作控制方便的一种高压气体分层注入实验装置。
它主要对应用于高压气体工况下的封隔器坐封性能、工具流动性能等指标进行测试和标定，从而实现对试验对象的正确认识和评价，为产品的研发和应用提供技术支撑。
本发明是通过以下技术方案来实现的：本发明涉及的高压气体分层注入实验装置，是一套由多个子装置协调配套组成，主要包括：氮气制备装置、高压储气装置、分层实验模拟井装置、气体回收卸压装置。气体回收卸压装置又与高压储气装置相连，实现氮气的循环利用。各装置之间通过截止阀或单向阀与管线连接，根据实验要求来实现高压气体的产生、储存，模拟井中封隔器坐封及工具流动性能试验功能。
氮气制备装置由空气压缩机、截止阀、空气干燥机、压力表、储气罐、减压阀、制氮机、单向阀组成；其中空气压缩机管线经过截止阀后连接空气干燥机，空气干燥机连接前端带压力表后端带减压阀，并独立带有进口截止阀的储气罐；储气罐的减压阀连接制氮机，制氮机依次连接减压阀、带独立截止阀的储气罐、压力表和单向阀。
高压储气装置由氮气增压机、压力表、截止阀、减压阀、储气罐组成；其中氮气增压机依次连接压力表、带独立截止阀的储气罐、减压阀和截止阀。
分层实验模拟井装置由单向阀、流量计、压力表、截止阀、四通、封隔器、油管、套管、配注器、球阀组成；其中连接高压储气装置的进气管线分成两根，一根为通过井口四通连接油管的输入管，另一根为通过截止阀连接环套空间的旁通管，输入管由上而下依此连接单向阀、流量计、压力表、井口四通、截止阀，旁通管通过截止阀与套管相连，通过截止阀、井口四通、截止阀连接回收卸压装置；油套环空在不同深度连接两根输出管，分别为一层输出管和二层输出管，一层输出管依次由截止阀、压力表、流量计连接，二层输出管依次由截止阀、压力表、流量计连接，两根输出管分别通过单向阀与回收卸压装置相连；套管内一级封隔器、一层配注器、二级封隔器、二层配注器、三级封隔器、球阀通过油管自上而下依次连接。
回收卸压装置由截止阀、压力表、储气罐、减压阀、消声器、单向阀组成；其中截止阀依次连接带有压力表、带有截止阀的储气罐、减压阀后，分成两条管线，一条管线连接放空截止阀和消声器，另一条管线通过截止阀和单向阀与高压储气装置相连。
本发明与已有技术相比具有如下优点：
1)氮气制备装置、高压储气装置、气体回收卸压装置，可以实现氮气产生、储存、增压和循环利用。
2)分层实验模拟井装置模拟井下情况，实现了封隔器高压坐封性能、工具流动性能等指标进行测试和标定。
附图说明：图1为本发明结构简图。
图1：1-氮气制备装置，2-高压储气装置，3-分层实验模拟井装置，4-气体回收卸压装置，5-空气压缩机，6-截止阀，7-空气干燥机，8-压力表，9-储气罐，10-减压阀，11-制氮机，12-单向阀，13-增压机，14-流量计，15-井口四通，16-封隔器，17-配注器，18-油管，19-套管，20-球阀，21-消声器。
具体实施方式：以下结合附图对本发明做进一步详述，它由氮气制备装置1、高压储气装置2、分层实验模拟井装置3、气体回收卸压装置4组成；其中氮气制备装置1依次与高压储气装置2、分层实验模拟井装置3、气体回收卸压装置4相连接，同时气体回收卸压装置4又与高压储气装置2相连。
氮气制备装置1由空气压缩机5、截止阀6、空气干燥机7、压力表8、截止阀6-1、储气罐9、减压阀10、制氮机11、减压阀10-1、截止阀6-2、压力表8-1、单向阀12组成；其中空气压缩机5管线经过截止阀6后连接空气干燥机7，空气干燥机7连接前端带压力表8，后端带减压阀10，并独立带有进口截止阀6-1的储气罐9；储气罐9的减压阀10连接制氮机11，制氮机11依次连接减压阀10-1、带独立截止阀6-2的储气罐9-1、压力表8-1和单向阀12。
高压储气装置2由氮气增压机13、压力表8-2、截止阀6-3、减压阀10-2、储气罐9-2、截止阀6-4组成；其中氮气增压机13依次连接压力表8-2、带独立截止阀6-3的储气罐9-2、减压阀10-2和截止阀6-4。
分层实验模拟井装置3由单向阀12-1、单向阀12-2、单向阀12-3、流量计14、流量计14-1、流量计14-2、压力表8-3、压力表8-4、压力表8-5、截止阀6-9、截止阀6-10、截止阀6-5、四通15、截止阀6-6、截止阀6-7、截止阀6-8、封隔器16、配注器17、油管18、套管19、封隔器16-1、配注器17-1、封隔器16-2、球阀20组成；其中连接高压储气装置2的进气管线分成两根，一根为通过井口四通15连接油管18的输入管，另一根为通过截止阀6-8连接环套空间的旁通管，输入管由上而下依此连接单向阀12-1、流量计14、压力表8-3、井口四通15、截止阀6-7，旁通管通过截止阀6-8与套管相连，通过截止阀6-5、井口四通15、截止阀6-6连接回收卸压装置4；油套环空在不同深度连接两根输出管，分别为一层输出管和二层输出管，一层输出管依次由截止阀6-9、压力表8-4、流量计14-1连接，二层输出管依次由截止阀6-10、压力表8-5、流量计14-2连接，两根输出管分别通过单向阀12-2、单向阀12-3与回收卸压装置4相连；套管内一级封隔器16、一层配注器17、二级封隔器16-1、二层配注器17-1、三级封隔器16-2、球阀20通过油管18自上而下依次连接。
回收卸压装置4由截止阀6-11、压力表8-6、储气罐9-3、截止阀6-12、减压阀10-3、消声器21、截止阀6-13、截止阀6-14、单向阀12-4组成；其中截止阀6-11依次连接带有压力表8-6、带有截止阀6-12的储气罐9-3、减压阀10-3后，分成两条管线，一条管线连接放空截止阀6-13和消声器21，另一条管线通过截止阀6-14和单向阀12-4与高压储气装置2相连。
本发明的实验流程包括：高压氮气储存流程，模拟井中封隔器坐封流程，工具流动性能试验流程。根据工作要求，选择对应的控制流程，实现所需的实验目标。
1)高压氮气储存流程：
确保氮气制备装置1、高压储气装置2中各设备电源接通，打开截止阀6及这两个装置各个储气罐的截止阀6-1、截止阀6-2、截止阀6-3，同时调节好减压阀10、减压阀10-1和减压阀10-2。启动空气压缩机5、制氮机11、增压机13，向高压储气罐9-2中充气，当压力表8-2达到实验要求压力时停止增压机13并处于待机状态。待系统压力低于实验要求压力时启动增压机13进行增压，保持连续的供气量。
高压氮气储存流程是系统实验的准备流程，目的是为所进行的试验提供高压气体动力源。
2)模拟井中封隔器坐封流程：
将封隔器、配注器等井下工具按要求下入模拟井中，确保模拟井中的井下工具及封隔器与井口装置连接、密封可靠，打开截止阀6-4。启动高压氮气储存工艺流程，为封隔器坐封提供高压气源。一切就绪，打开截止阀6-7，为模拟井中待坐封的管柱提供高压气体。当压力表8-3中坐封压力达到实验要求时，稳压5～10分钟，确保模拟井中封隔器坐封完成。关闭截止阀6-4，打开截止阀6-6、截止阀6-11及回收罐9-3上的截止阀6-12，将模拟井中油管内的高压气体回收到回收罐9-3中储存。
3)模拟井中工具流动性能实验工艺流程：
确保配注器与封隔器组成的井下工具管柱按要求下入模拟井中，并按要求完成坐封过程。完成高压氮气储存工艺流程，设定实验储气压力，打开截止阀6-4和截止阀6-7，按照要求开启截止阀6-9或者截止阀6-10或者截止阀6-9和截止阀6-10，回收卸压装置4的截止阀6-11和回收罐9-3上的截止阀6-12。测定单层或双层同时注气时的流动数据。为模拟井中配注器的分层注入实验提供高压气体，并使其连续流动。实验过程中可以通过调节回收卸压装置中的截止阀6-13，调定回路的背压，模拟地层压力。实验过程中可以按设计要求分级设定实验压力值，获得多种工况下的流动特性实验数据。完成模拟井中工具流动性能实验后，关闭所有截止阀。
Claims (5)
1.一种高压气体分层注入实验装置，其特征在于：它由氮气制备装置(1)、高压储气装置(2)、分层实验模拟井装置(3)、气体回收卸压装置(4)组成；其中氮气制备装置(1)依次与高压储气装置(2)、分层实验模拟井装置(3)、气体回收卸压装置(4)相连接，同时气体回收卸压装置(4)又与高压储气装置(2)相连。
2.根据权利要求1所述的一种高压气体分层注入实验装置，其特征在于：氮气制备装置(1)由空气压缩机(5)、截止阀(6)、空气干燥机(7)、压力表(8)、截止阀(6-1)、储气罐(9)、减压阀(10)、制氮机(11)、减压阀(10-1)、截止阀(6-2)、压力表(8-1)、单向阀(12)组成；其中空气压缩机(5)管线经过截止阀(6)后连接空气干燥机(7)，空气干燥机(7)连接前端带压力表(8)，后端带减压阀(10)，并独立带有进口截止阀(6-1)的储气罐(9)；储气罐(9)的减压阀(10)连接制氮机(11)，制氮机(11)依次连接减压阀(10-1)、带独立截止阀(6-2)的储气罐(9-1)、压力表(8-1)和单向阀(12)。
3.根据权利要求1所述的一种高压气体分层注入实验装置，其特征在于：高压储气装置(2)由氮气增压机(13)、压力表(8-2)、截止阀(6-3)、减压阀(10-2)、储气罐(9-2)、截止阀(6-4)组成；其中氮气增压机(13)依次连接压力表(8-2)、带独立截止阀(6-3)的储气罐(9-2)、减压阀(10-2)和截止阀(6-4)。
4.根据权利要求1所述的一种高压气体分层注入实验装置，其特征在于：分层实验模拟井装置(3)由单向阀(12-1)、单向阀(12-2)、单向阀(12-3)、流量计(14)、流量计(14-1)、流量计(14-2)、压力表(8-3)、压力表(8-4)、压力表(8-5)、截止阀(6-9)、截止阀(6-10)、截止阀(6-5)、四通(15)、截止阀(6-6)、截止阀(6-7)、截止阀(6-8)、封隔器(16)、配注器(17)、油管(18)、套管(19)、封隔器(16-1)、配注器(17-1)、封隔器(16-2)、球阀(20)组成；其中连接高压储气装置(2)的进气管线分成两根，一根为通过井口四通(15)连接油管(18)的输入管，另一根为通过截止阀(6-8)连接环套空间的旁通管，输入管由上而下依此连接单向阀(12-1)、流量计(14)、压力表(8-3)、井口四通(15)、截止阀(6-7)，旁通管通过截止阀(6-8)与套管相连，通过截止阀(6-5)、井口四通(15)、截止阀(6-6)连接回收卸压装置(4)；油套环空在不同深度连接两根输出管，分别为一层输出管和二层输出管，一层输出管依次由截止阀(6-9)、压力表(8-4)、流量计(14-1)连接，二层输出管依次由截止阀(6-10)、压力表(8-5)、流量计(14-2)连接，两根输出管分别通过单向阀(12-2)、单向阀(12-3)与回收卸压装置(4)相连；套管内一级封隔器(16)、一层配注器(17)、二级封隔器(16-1)、二层配注器(17-1)、三级封隔器(16-2)、球阀(20)通过油管(18)自上而下依次连接。
5.根据权利要求1所述的一种高压气体分层注入实验装置，其特征在于：回收卸压装置(4)由截止阀(6-11)、压力表(8-6)、储气罐(9-3)、截止阀(6-12)、减压阀(10-3)、消声器(21)、截止阀(6-13)、截止阀(6-14)、单向阀(12-4)组成；其中截止阀(6-11)依次连接带有压力表(8-6)、带有截止阀(6-12)的储气罐(9-3)、减压阀(10-3)后，分成两条管线，一条管线连接放空截止阀(6-13)和消声器(21)，另一条管线通过截止阀(6-14)和单向阀(12-4)与高压储气装置(2)相连。
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