CN104675366A - 一种高温高压井筒模拟装置 - Google Patents

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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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Abstract

本发明提供一种高温高压井筒模拟装置,包括:循环机构,其包括往复循环泵、循环油管和配样转样器,往复循环泵与循环油管的入口端和出口端相连,配样转样器与循环油管的入口端相连,循环油管具有上升段和下降段,上升段与下降段通过过渡段相连;控温控压机构,其包括油浴循环套管、油浴控温器和调压泵,油浴循环套管套设在循环油管外,油浴循环套管与油浴控温器相连,调压泵与配样转样器相连;数据测量采集机构,其包括连接于循环油管的多个传感器。本发明的高温高压井筒模拟装置能模拟高温高压井下环境和生产中采出液在井筒中的流动,并通过实时监测研究不同生产条件对原油举升过程中的摩阻及流动形态的影响,具有广泛的工程应用价值和学术价值。

Description

一种高温高压井筒模拟装置
技术领域
[0001] 本发明涉及采油工程技术领域,是有关一种井筒模拟装置,特别适用于模拟原油从油藏储层到井口的生产过程的一种高温高压井筒模拟装置;亦可应用于不同注气条件时的井筒生产情况模拟。
背景技术
[0002]目前,油气水三相混合物的流动广泛应用于石油、化工及其他相关工业中,尤其在石油工业中,油气水三相混合物的流动相当普遍,使得对其流动规律的研宄尤其重要。在油藏开采过程中,边底水的存在是相当普遍的现象,而且到了开采的中后期,常常会采用注水、注气的方式来补充地层能量继续开采油田。原油在地层中运移并到达井底的过程中,当地层压力降至泡点压力以下,将出现油气或油气水的多相渗流;地层水、注入水、注入气以及原油中溶解气的大量存在,使得流体从井底向地面流动的过程中,油气水三相混合物存在于井筒中,因此无论哪种举升方式的油井,其井筒中流动的大多数都是油气或油气水多相混合物,使得研宄多相流体混合物在垂直井筒中的流动是非常必要的。
[0003] 但是,多相流的研宄具有相当的复杂性:1、相界面的存在增加了研宄的复杂性;2、各相间存在质量和能量的交换;3、多相管流中流型的多样性和难确定性;4、流动过程中各相的温度、组分的浓度都是不均匀的,相与相之间有传热和传质发生;5、气液界面的不稳定性;6、多相管流中流动参数的难测性。由于上述的复杂性,使得多相流的测量迄今为止在国际上都未得到满意的解决方法,被称为“难测流体”,多相流的测量也因此成为国内外科技工作者争相探索的热点课题。
[0004] 多相流体在管内的流动区别于单相流体流动的一个重要特征就是各相流体之间存在着明显的相界面,并且相界面的形状以及各相在流动体系中的分布状况也随着空间和时间的变化而变化。多相流体流动中相的分布状态称为多相流的“流型”。在垂直井筒中的油气水三相流,由于三相的比例不同以及沿着垂直井筒压力逐渐地降低,油气水三相混合物的流动形态、相分布及压降沿着管道不断地变化,所以若要较为准确的计算总的压力降,就必须研宄油气水三相流不同流型间的转变界线以及在某种流型下三相流体的流速、截面含气率、压力梯度变化规律等方面的内容。
[0005] 现有的多相管流的研宄主要集中在油水或油气两相流体流动的方面,油气水三相混合物的流动规律研宄大部分也都集中在水平管道流动部分。而在垂直井筒中,三相流动规律的研宄主要从气液两相流动理论出发,通过建立各种数学模型来计算垂直井筒的压降以及摩阻,缺乏实质性的物理模型实验装置来验证理论,如果计算长井筒的流动压降,误差将不可避免地出现,且会对实际工业发展造成阻碍。因此,建立一套模拟实际井筒的模型装置,对垂直井筒中的油气水三相混合物流动规律进行研宄,已成为目前迫切需要解决的难题。
发明内容
[0006] 本发明的目的是提供一种高温高压井筒模拟装置,用于模拟高温高压井下环境和实际生产过程中采出液在井筒中的流动情况,并通过实时监测油、气、水及其混合物在垂直井筒中的流动规律与摩阻变化,研宄不同生产条件对原油举升过程中摩阻以及流动形态的影响。
[0007] 本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现:
[0008] 本发明提供一种高温高压井筒模拟装置,其包括:循环机构,其包括往复循环泵、循环油管和配样转样器,所述往复循环泵与所述循环油管的入口端和出口端相连,所述配样转样器与所述循环油管的入口端相连,所述循环油管具有与所述入口端相连的上升段和与所述出口端相连的下降段,所述上升段与所述下降段之间通过过渡段相连;控温控压机构,其包括油浴循环套管、油浴控温器和调压泵,所述油浴循环套管套设在所述循环油管夕卜,所述油浴循环套管与所述油浴控温器相连,所述调压泵与所述配样转样器相连;数据测量采集机构,其包括多个传感器,多个所述传感器连接于所述循环油管。
[0009] 在优选的实施方式中,所述循环机构还包括搅拌器,所述搅拌器的上下两端分别通过连接油管连接于所述循环油管的上升段。
[0010] 在优选的实施方式中,所述循环机构还包括凡尔器,所述凡尔器与所述搅拌器并联设置,所述凡尔器的上下两端分别与所述连接油管相连。
[0011] 在优选的实施方式中,所述循环机构还包括加药泵和加药囊,所述加药囊套设在所述循环油管的上升段开设有加药孔的位置处,所述加药囊通过加药泵管连接所述加药栗O
[0012] 在优选的实施方式中,所述数据测量采集机构还包括能测量相含率的电阻率仪,所述电阻率仪与所述搅拌器并联设置,所述电阻率仪的上下两端分别与所述连接油管相连。
[0013] 在优选的实施方式中,所述高温高压井筒模拟装置还包括观察机构,所述观察机构包括可视观察管和高速摄像仪,所述可视观察管的上下两端分别通过连接油管连接于所述循环油管的下降段,所述可视观察管与所述循环油管的下降段平行设置,所述高速摄像仪安装于所述可视观察管的一侧。
[0014] 在优选的实施方式中,所述高温高压井筒模拟装置还包括取样机构,所述取样机构包括取样管和与所述取样管相连接的背压阀,所述背压阀连接在所述循环油管的出口端处。
[0015] 在优选的实施方式中,所述循环油管上开设有抽真空口。
[0016] 在优选的实施方式中,多个所述传感器包括三个压力传感器,所述循环油管的上升段连接有两个所述压力传感器,所述循环油管的下降段连接有一个所述压力传感器;所述循环油管的上升段的两个所述压力传感器之间连接有一个压差传感器,所述循环油管的上升段的所述压力传感器与所述循环油管的下降段的所述压力传感器之间连接有一个压差传感器。
[0017] 在优选的实施方式中,多个所述传感器还包括两个温度传感器,所述循环油管的上升段和下降段上分别连接有一个所述温度传感器。
[0018] 本发明一种高温高压井筒模拟装置通过循环机构和控温控压机构,可模拟高温高压井下环境和实际生产过程中采出液在井筒中的流动情况,具体可模拟自喷井、机抽井、电泵井等的实际生产过程,并能够通过数据测量采集机构观察模拟采油过程中的各种参数的变化,通过配套的分析软件进行分析,从而有利于开发最优开采方案,提高原油采收率,具有广泛的工程应用价值,而且,本发明填补了现有技术在高温高压条件下研宄垂直管流的技术空白,具有重要的学术价值。
附图说明
[0019] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020] 图1为本发明一种高温高压井筒模拟装置的结构示意图;
[0021]图2为本发明的油浴循环套管与循环油管的横截面示意图;
[0022] 图3为本发明的加药囊结构示意图;
[0023] 图4为图3所示加药囊结构的A-A剖面示意图;
[0024] 附图标号说明:
[0025] I泵调速控制器,2往复循环泵,3调压泵,4配样转样器,5换向阀,6循环油管,7油浴控温器,8油浴循环套管,9备用加剂管,10加药泵,11加药囊,12搅拌器,13凡尔器,14电阻率仪,15背压阀,16取样管,17高速摄像仪,18可视观察管,19抽真空口,20测压引压管,21加药泵管,22加药囊壳体,23加药孔,61入口端,62出口端,63上升段,64过渡段,65下降段,66第一储油管,67第二储油管,TI温度传感器,T2温度传感器,Pl压力传感器,P2压力传感器,P3压力传感器,Λ Pl压差传感器,Λ P2压差传感器,EVl〜EV12闸阀、Vl〜V4闸阀、QV闸阀。
具体实施方式
[0026] 为了对本发明的技术方案、目的和效果有更清楚的理解,现结合附图说明本发明的具体实施方式。
[0027] 如图1和图2所示,本发明提供一种高温高压井筒模拟装置,包括:循环机构,其包括往复循环泵2、循环油管6和配样转样器4,所述往复循环泵2与所述循环油管6的入口端61和出口端62相连,所述配样转样器4与所述循环油管6的入口端61相连,所述循环油管6具有与所述入口端61相连的上升段63和与所述出口端62相连的下降段65,所述上升段63与所述下降段65之间通过过渡段64相连;控温控压机构,其包括油浴循环套管8、油浴控温器7和调压泵3,所述油浴循环套管8套设在所述循环油管6外,所述油浴循环套管8与所述油浴控温器7相连,所述调压泵3与所述配样转样器4相连;数据测量采集机构,其包括多个传感器,多个所述传感器连接于所述循环油管6。
[0028] 具体是,本发明的循环机构的往复循环泵2上设有一换向阀5,该换向阀5类型为市售的三位四通电磁换向阀,可通过换向阀5的换向实现混合流体在循环油管6中顺时针循环流动,换向阀5上端分别与循环油管6的入口端61和出口端62相连,换向阀5下端通过第一储油管66和第二储油管67分别与往复循环泵2位于其活塞两端的泵筒相连,第一储油管66与循环油管6的入口端61相对应,第二储油管67与循环油管6的出口端62相对应,且往复循环泵2的电机为泵调速控制器I,泵调速控制器I连接计算机,通过计算机控制泵调速控制器I的旋转速度,从而控制往复循环泵2的往复速度;配样转样器4通过连接油管与第一储油管66相连,并通过第一储油管66与循环油管6的入口端61相连,且配样转样器4的连接油管上设有闸阀EV1,配样转样器4能配制不同比例的油、气、水的混合流体,以模拟不同地层条件下的原油特性;循环油管6依次经其入口端61、上升段63、过渡段64、下降段65、出口端62构成顺时针的循环管路,且循环油管6的上升段63设有闸阀EV2,下降段65设有闸阀QV(如图1所示)。
[0029] 循环机构还包括搅拌器12,搅拌器12的上下两端分别通过连接油管连接于循环油管6的上升段63,且搅拌器12与循环油管6上的闸阀EV2并联设置,搅拌器12上端与连接油管之间设有闸阀EV6,搅拌器12下端与连接油管之间设有闸阀EV4(如图1所示)。循环机构的搅拌器12利用其桨叶对混合流体进行搅拌,可模拟电泵井的工作状况,且其搅拌速度、搅拌时间和级数等均可调节;再者,也可采用磁力搅拌,即电磁搅拌器,以解决高温高压动密封难度大的问题;搅拌器12还可应用于自喷井模式、机抽井模式,以模拟不同的搅拌条件(即搅拌速度、搅拌时间、级数等)对混合流体混合效果的影响。
[0030] 循环机构进一步还包括凡尔器13,凡尔器13与搅拌器12并联设置,凡尔器13的上下两端分别与搅拌器12和循环油管6之间的连接油管相连,凡尔器13上端与连接油管间设有闸阀EV5,凡尔器13下端与连接油管间设有闸阀EV3 (如图1所示);而且,凡尔器13内部包含一个落球,凡尔器13内部的落球随着液流的冲击而向上顶起,落球向上顶起的幅度与凡尔器13内流体的流速成正相关,当无流体通过凡尔器13或凡尔器13内部流体流速为零时,落球下落封堵凡尔器13下端入口,落球随混合流体而上下起伏,以模拟机抽井的凡尔与流体之间的相互作用。
[0031] 如图1、图3和图4所示,循环机构更进一步还包括加药泵10和加药囊11,加药囊11的加药囊壳体22套设在循环油管6的上升段63开设有加药孔23的位置处,加药孔23在循环油管6的圆周方向上均匀设置,且较佳的是加药孔23为四个直径为2mm的小孔,以模拟生产现场井下筛管,加药囊壳体22 —侧形成开口,该开口连接加药泵管21,加药囊壳体22与加药泵管21可采用焊接方式形成,加药囊11通过加药泵管21连接加药泵10 ;再者,加药泵管21上设置有闸阀,该闸阀与加药囊11之间连接有备用加剂管9,备用加剂管9上也设有闸阀。循环机构通过加药泵10在加药囊11处注入稀油或药剂,以与混合流体混合后参与循环。
[0032] 控温控压机构的调压泵3与配样转样器4相连,且调压泵3位于配样转样器4的下方,进一步的,调压泵3为高温高压柱塞泵,通过高温高压柱塞泵推动配样转样器4中的活塞上下移动,给循环油管6增压或降压,以实现控压的作用;油浴循环套管8套设在循环油管6外,进一步的,油浴循环套管8还套设在换向阀5、第一储油管66、第二储油管67和往复循环泵2外,油浴循环套管8与油浴控温器7相连,油浴控温器7内部填充硅油,且油浴控温器7设有能连接计算机的通讯接口,通过计算机可以设定油浴控温器7的温度,使得油浴控温器7内部的硅油保持在一恒定温度,通过硅油在油浴循环套管8内部的流动,及硅油与循环油管6之间的传热作用,使得循环油管6中的混合流体的温度能够与待模拟的地层原油的温度相适应,由此来模拟不同井深下原油的温度。
[0033] 数据测量采集机构的多个传感器包括三个压力传感器、两个压差传感器和两个温度传感器,较佳的是,多个传感器包括压力传感器P1、压力传感器P2、压力传感器P3、压差传感器Λ Ρ1、压差传感器Λ Ρ2、温度传感器TI和温度传感器Τ2,其中,如图1所示,循环油管6的上升段63连接有压力传感器Pl和压力传感器Ρ2,循环油管6的下降段65连接有压力传感器Ρ3,循环油管6的上升段63的压力传感器Pl和压力传感器Ρ2之间连接有压差传感器Λ Pl,循环油管6的上升段63的压力传感器Pl与循环油管6的下降段65的压力传感器Ρ3之间连接有另一个压差传感器Λ Ρ2,循环油管6的上升段63和下降段65上分别连接有温度传感器TI和温度传感器Τ2。
[0034] 更进一步的,压力传感器Pl、压力传感器Ρ2和压力传感器Ρ3与循环油管6之间的连接油管上分别设有测压引压管20,且温度传感器T1、温度传感器Τ2分别连接于测压引压管20上,测压引压管20内预充硅油,以防止高粘度样品介质进入测压引压管20而引起堵塞;如图1所示,压差传感器ΛΡ1下端与压力传感器Pl之间设有闸阀EV7,压差传感器ΛΡ1上端与压力传感器Ρ2之间设有闸阀EV8,因压力传感器Pl与压力传感器Ρ2耐压70MPa,而压差传感器Λ Pl为高精度耐压60MPa,故在闸阀EV7与闸阀EV8之间通过连接油管连接并设有闸阀EV12,闸阀EV12与压差传感器Λ Pl并联设置,以此保护压差传感器Λ Pl ;同样的,压差传感器Λ Ρ2左端与压力传感器Pl之间设有闸阀EV9,压差传感器Λ Ρ2右端与压力传感器Ρ3之间设有闸阀EV10,因压力传感器Pl与压力传感器Ρ3耐压70MPa,而压差传感器Λ Ρ2为高精度耐压60MPa,故在闸阀EV9与闸阀EVlO之间通过连接油管连接并设有闸阀EV11,闸阀EVll与压差传感器Λ Ρ2并联设置,以此保护压差传感器Λ Ρ2。
[0035] 数据测量采集机构还包括能测量相含率的电阻率仪14,电阻率仪14与搅拌器12并联设置,电阻率仪14的上下两端分别与搅拌器12和循环油管6之间的连接油管相连。数据测量采集机构进一步还包括位移计量传感器,用来测量混合流体举升的距离,当然,也可以根据实际需要改变传感器的数量、位置以及类别,以满足装置模拟的需要。
[0036] 本发明还包括观察机构,观察机构包括可视观察管18和高速摄像仪17,可视观察管18的上下两端分别通过连接油管连接于循环油管6的下降段65,且可视观察管18与循环油管6的下降段65平行设置,高速摄像仪17安装于可视观察管18远离循环油管6的一侦牝并可以配备光源,进一步的,可视观察管18上下两端分别设有闸阀V3和闸阀V4,且可视观察管18与闸阀QV并联设置。可视观察管18为蓝宝石材质,耐压30MPa,耐温200°C,通过可视观察管18可实时观察循环油管6内混合流体的流动形态的变化以及相分布状态,且通过高速摄像仪17可对循环油管6中的混合流体状态实时拍照和录像。
[0037] 本发明进一步还包括取样机构,取样机构包括取样管16和与取样管16相连接的背压阀15,背压阀15连接在循环油管6的出口端62处,取样管16位于背压阀15远离出口端62的一侧,取样管16上设有闸阀V2 ;背压阀15用于保压取样,以保证取样过程中的循环油管6内的压力不会突降,通过取样管16可以实时地高压取样,以检测混合流体的状态。
[0038] 本发明的循环油管6上更进一步的开设有抽真空口 19,以排出循环油管6内的空气或其他杂质气体,较佳的,如图1所示,抽真空口 19位于可视观察管18上方且远离循环油管6的一侧,抽真空口 19与循环油管6之间设有闸阀VI,闸阀Vl位于可视观察管18远离循环油管6的一侧,当然,也可根据实际需要设置于循环机构的其他位置,在此不作限制。
[0039] 本发明一种高温高压井筒模拟装置可模拟井深达7000米,耐压70MPa,耐温200°C;且在各个闸阀、循环油管6和连接油管的接口处设有系统密封圈,系统密封圈能够在高温高压下耐二氧化碳(CO2),以防止在有CO2气体注入时造成装置的腐蚀;且循环油管6的上升段63、过渡段64和下降段65的长度分别为2m、lm,2m,且循环油管6的内径为10mm,材质为316L不锈钢;而且,本发明的闸阀EVl、闸阀Vl、闸阀V2、闸阀V3、闸阀V4的通径均为DN6,即公称通径为6mm ;闸阀EV7、闸阀EV8、闸阀EV9、闸阀EV10、闸阀EVl 1、闸阀EV12的通径均为DN4,即公称通径为4mm ;闸阀EV2、闸阀EV3、闸阀EV4、闸阀EV5、闸阀EV6、闸阀QV的通径均为DN10,即公称通径为10mm。
[0040] 本发明一种高温高压井筒模拟装置在工作时,首先,通过配样转样器4配制一定比例的油、气、水的混合流体,以模拟地层原油;然后,打开循环油管6上的闸阀EV2、闸阀QV,并打开闸阀Vl以通过抽真空口 19对循环油管6进行抽真空处理,抽真空完成后,关闭闸阀Vl ;再次,打开闸阀EVl,通过调压泵3将配样转样器4内的混合流体经连接油管打入第一储油管66中,并持续通过调压泵3增压,直至循环油管6内的压力达到所需模拟的地层压力,关闭闸阀EV1,同时,启动往复循环泵2,通过计算机控制泵调速控制器I的旋转速度,从而控制往复循环泵2的往复速度,当往复循环泵2的活塞向左侧移动时,第一储油管66内的混合流体经换向阀5流入循环油管6的入口端61,并依次沿循环油管6的上升段63、过渡段64、下降段65到达循环油管6的出口端62,并经换向阀5到达第二储油管67,此时,往复循环泵2的活塞向右侧移动,换向阀5也进行换向,以使第二储油管67内的混合流体经换向阀5再次进入循环油管6的入口端61,依次往复做顺时针循环流动,与此同时,打开油浴控温器7,通过计算机设定油浴控温器7的温度,以符合所需模拟地层条件下的温度,使得油浴控温器7内部的硅油保持在一恒定温度,并通过硅油在油浴循环套管8内部的流动,以及硅油与循环油管6之间的传热作用,使得循环油管6中的混合流体的温度符合要求,待稳定一段时间,直至温度传感器Tl和温度传感器T2显示达到设定的温度,即可进行模拟操作。
[0041] 当模拟自喷井工作状况时,阀门EV3、阀门EV4、阀门EV5、阀门EV6关闭,打开阀门EV7、阀门EV8、阀门EV9、阀门EV10、阀门EV11、阀门EV12,使混合流体不流经搅拌器12和凡尔器13,根据所要模拟地层的压力,由调压泵3对循环油管6内的压力进行调节,根据所要模拟的流速大小,设置往复循环泵2的流速,使混合流体沿循环油管6做顺时针循环流动,循环一段时间稳定后,读取压力传感器P1、压力传感器P2、压力传感器P3、压差传感器Δ P1、压差传感器Λ Ρ2、温度传感器TI和温度传感器Τ2的读数,并通过电阻率仪14电阻的变化测量混合流体的相含率;同时,也可以打开阀门V3和阀门V4,并关闭阀门QV,使混合流体流经可视观察管18,通过可视观察管18和高速摄像仪17观察并记录此时循环油管6中流体的流动形态;进一步的,还可以打开闸阀V2,通过取样管16进行取样,以检测混合流体的状态。
[0042] 当模拟机抽井工作状况时,阀门EV2、阀门EV4、阀门EV6关闭,打开阀门EV3、阀门EV5、阀门EV7、阀门EV8、阀门EV9、阀门EV10、阀门EVl 1、阀门EV12,使混合流体流经凡尔器13而不流经搅拌器12,其由循环油管6的入口端61经凡尔器13后,依次进入循环油管6的上升段63、过渡段64、下降段65而回到循环油管6的出口端62。该过程中,往复循环泵2间歇运行,并通过泵调速控制器I控制其间歇频率,以模拟现场工作制度的变化调节(即每分钟泵的冲程和冲次,现场通常每分钟3次或4次或5次),其中,凡尔器13内部的落球随着液流的冲击而向上顶起,并随混合流体上下起伏,以模拟机抽井的凡尔与流体之间的相互作用,循环稳定一定时间后,读取各传感器的读数,并通过可视观察管18和高速摄像仪17记录此时循环油管6中流体的流动形态。
[0043] 当模拟电泵井工作状况时,阀门EV2、阀门EV3、阀门EV5关闭,打开阀门EV4、阀门EV6、阀门EV7、阀门EV8、阀门EV9、阀门EV10、阀门EVl 1、阀门EV12,使混合流体流经搅拌器12而不流经凡尔器13,混合流体由循环油管6的入口端61经搅拌器12后,依次进入循环油管6的上升段63、过渡段64、下降段65而回到循环油管6的出口端62,并利用搅拌器12桨叶对混合流体进行搅拌,以模拟电泵井的工作状况,循环稳定一定时间后,读取各传感器的读数,并通过可视观察管18和高速摄像仪17记录此时循环油管6中流体的流动形态。
[0044] 当模拟现场掺稀生产或需加入降粘剂生产时,打开加药泵10,设定一定的流速(此流速必须精确控制),将稀油、降粘剂或药剂注入加药囊11,使稀油、降粘剂或药剂与循环油管6中的混合流体在加药囊11处进行初次混合,从而模拟注入的稀油、降粘剂或药剂与原油在井下筛管处混合,在经过循环油管6循环一定次数,使稀油、降粘剂或药剂与混合流体进一步混合,并随时观察各传感器的读数,以分析混合距离与混合强度对原油乳化情况与举升摩阻的影响。同时,也可以通过备用加剂管9向加药囊11中加入所需药剂。进一步的,无论哪种井泵模式,均可以打开闸阀EV4和闸阀EV6、关闭闸阀EV2,使得搅拌器12参与循环,以加速稀油、降粘剂或药剂与混合流体的混合作用。
[0045] 模拟工作完成后,通过调压泵3缓慢实现装置的泄压,并通过取样管16排出循环油管6内的混合流体,关闭往复循环泵2、油浴控温器7以及各闸阀。
[0046] 本发明一种高温高压井筒模拟装置的特点和优点是:
[0047] 1、本发明可在实验室内模拟现场实际油井的生产,其可模拟不同温度、不同压力下的井下环境,且其设计满足耐高温耐高压的要求,模拟井深可达7000米;
[0048] 2、本发明可分别模拟自喷井、机抽井、电泵井等的工作状况,并对其循环油管6内混合流体的流动规律进行分析,具体是,通过搅拌器12可模拟电泵井,通过凡尔器13可模拟机抽井,通过加药囊11模拟井下筛管,以模拟环空掺稀或加入药剂生产,使用范围广;
[0049] 3、本发明采用物理模拟与数学模拟相结合的方式,通过数据测量采集机构及与其相连的配有分析软件的计算机,可实时监测循环油管6内混合流体的形态与流动阻力的变化,通过可视观察管18与高速摄像仪17,随时观察循环油管6内部混合流体流动形态的变化,且通过取样机构可随时进行混合流体的样品取样分析;
[0050] 4、本发明可用于模拟原油、气体、水及任意两种或者多种混合流体在井筒中的流动规律,以指导油井的生产方式优选、参数设计和工况分析等,有利于现场设备的安全、经济运行,具有重要的工程应用价值;还可用于分析垂直井管中油气水多相流体的相态变化及其流动规律,对于多相流体力学的学科研宄具有重要的学术价值;且其拓展空间大,在石油、化工与其它相关领域中也均可应用。
[0051] 以上所述仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明做任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何所属技术领域中具有通常知识者,在不脱离本发明技术方案的范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种高温高压井筒模拟装置,其特征在于,所述高温高压井筒模拟装置包括: 循环机构,其包括往复循环泵、循环油管和配样转样器,所述往复循环泵与所述循环油管的入口端和出口端相连,所述配样转样器与所述循环油管的入口端相连,所述循环油管具有与所述入口端相连的上升段和与所述出口端相连的下降段,所述上升段与所述下降段之间通过过渡段相连; 控温控压机构,其包括油浴循环套管、油浴控温器和调压泵,所述油浴循环套管套设在所述循环油管外,所述油浴循环套管与所述油浴控温器相连,所述调压泵与所述配样转样器相连; 数据测量采集机构,其包括多个传感器,多个所述传感器连接于所述循环油管。
2.根据权利要求1所述的一种高温高压井筒模拟装置,其特征在于,所述循环机构还包括搅拌器,所述搅拌器的上下两端分别通过连接油管连接于所述循环油管的上升段。
3.根据权利要求2所述的一种高温高压井筒模拟装置,其特征在于,所述循环机构还包括凡尔器,所述凡尔器与所述搅拌器并联设置,所述凡尔器的上下两端分别与所述连接油管相连。
4.根据权利要求1所述的一种高温高压井筒模拟装置,其特征在于,所述循环机构还包括加药泵和加药囊,所述加药囊套设在所述循环油管的上升段开设有加药孔的位置处,所述加药囊通过加药泵管连接所述加药泵。
5.根据权利要求2所述的一种高温高压井筒模拟装置,其特征在于,所述数据测量采集机构还包括能测量相含率的电阻率仪,所述电阻率仪与所述搅拌器并联设置,所述电阻率仪的上下两端分别与所述连接油管相连。
6.根据权利要求1所述的一种高温高压井筒模拟装置,其特征在于,所述高温高压井筒模拟装置还包括观察机构,所述观察机构包括可视观察管和高速摄像仪,所述可视观察管的上下两端分别通过连接油管连接于所述循环油管的下降段,所述可视观察管与所述循环油管的下降段平行设置,所述高速摄像仪安装于所述可视观察管的一侧。
7.根据权利要求1所述的一种高温高压井筒模拟装置,其特征在于,所述高温高压井筒模拟装置还包括取样机构,所述取样机构包括取样管和与所述取样管相连接的背压阀,所述背压阀连接在所述循环油管的出口端处。
8.根据权利要求1所述的一种高温高压井筒模拟装置,其特征在于,所述循环油管上开设有抽真空口。
9.根据权利要求1所述的一种高温高压井筒模拟装置,其特征在于,多个所述传感器包括三个压力传感器,所述循环油管的上升段连接有两个所述压力传感器,所述循环油管的下降段连接有一个所述压力传感器;所述循环油管的上升段的两个所述压力传感器之间连接有一个压差传感器,所述循环油管的上升段的所述压力传感器与所述循环油管的下降段的所述压力传感器之间连接有一个压差传感器。
10.根据权利要求9所述的一种高温高压井筒模拟装置,其特征在于,多个所述传感器还包括两个温度传感器,所述循环油管的上升段和下降段上分别连接有一个所述温度传感器。
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