CN104879094B - 一种井下节流气井井筒模拟实验装置 - Google Patents

一种井下节流气井井筒模拟实验装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种井下节流气井井筒模拟实验装置,包括水箱、进水管线、进气管线、管端接头、井筒、弯管和排出管线,进水管线一端与水箱连通,进水管线和进气管线均与管端接头下部连接,管端接头上部与井筒连接,井筒通过弯管与排出管线连接,进水管线上安装有计量泵和流量传感器A,进气管线上安装有流量传感器B和进气压力传感器,管端接头和井筒连接处设置有压力传感器A和温度传感器B,井筒下端内部设置有节流器,节流器上方设置有压力传感器B和温度传感器A,压力传感器B上方间隔设置有多个压力传感器C,排出管线末端设置有背压阀。该发明能测量出流体节流前后温度、压力等参数的变化,能更好地模拟测试井下节流气井的真实情况。

Description

一种井下节流气井井筒模拟实验装置
技术领域
[0001] 本发明涉及气体携液模拟装置领域,具体涉及一种井下节流气井井筒模拟实验装 置,适用于气田井下节流生产情况的模拟。
背景技术
[0002] 随着我国经济、科技的快速发展,人民生活迅速改善的同时也带来了对能源的大 量需求。天然气能源作为我国重要能源之一,关系到我国能源安全和经济命脉。为了控制气 井产量,通常采用节流技术,而为了使节流后气流温度高于节流后压力条件下的水合物形 成初始温度,达到降低地面管线压力,降低气井开采成本的目的,通常采用井下节流技术, 因此,井下节流气井井筒流态和携液分析是气井生产的关键技术,直接影响气井生产制度 的合理性和最终采收率。
[0003] 然而,国内外针对井下节流气井井筒流态和携液机理及实验研宄未见报道,有的 相关研究仅仅是针对于气井采气工艺,并未包括节流时井筒流态的分析。
[0004] 目前,对井下节流气体流动规律认识不清楚,而单纯借助传统的CH)仿真又无法很 好地模拟整个流动过程。现有的井筒模拟装置主要存在的问题有:(1)现有的模拟井筒的长 度较短,一般只有1〜2米,不能完全说明流体在井筒内的一系列变化,与现场实际工况条件 相差较远;(2)无法测量节流前后温度、压力、流量等参数,这使得修正理论分析模型要素不 全;(3)不能很好地控制气体和液体的混合。
[0005] 因此,在这样的情况下,迫切需要建立一套井下节流气井井筒及携液模拟实验装 置,探究井筒不同工况下的流态和携液规律,修正和完善井筒流体分析模型和临界携液模 型,形成井下节流气井井筒流态分析系统理论,为井下节流气井生产参数优化和高效稳产 提供科学依据。
发明内容
[0006] 本发明的目的是克服现有模拟井筒无法模拟出井下节流气井的节流过程实际工 况的问题。
[0007] 为此,本发明提供了一种井下节流气井井筒模拟实验装置,包括水箱、进水管线、 进气管线、管端接头、井筒、弯管和排出管线,所述进水管线一端与水箱连通,所述进水管线 另一端和进气管线均与管端接头下部连接,所述管端接头上部与井筒一端连接,所述井筒 另一端通过弯管与排出管线连接,所述进水管线上由下至上依次安装有计量栗和流量传感 器A,所述进气管线上安装有流量传感器B和进气压力传感器,所述管端接头和井筒连接处 设置有压力传感器A和温度传感器B,所述井筒下端内部设置有节流器,所述节流器上方的 井筒上设置有压力传感器B和温度传感器A,所述压力传感器B上方的井筒上间隔设置有多 个压力传感器C,所述排出管线末端的气液出口处设置有背压阀。
[0008] 上述井筒由多节有机玻璃管连接而成。
[0009]上述多节有机玻璃管通过法兰盘连接。 L〇〇1〇」上还官%接头与井筒、井筒与弯管、弯管与排出管线之间通过法兰盘连接。
[0011]上述多个压力传感器C之间的间距为2〜4米。
[0012]上述井筒的长度为10〜20米。
[0013]上述节流器距离管端接头上部与井筒连接处的距离为1米。
[0014]上述压力传感器B和温度传感器A与节流器的间距为1米。
[0015] 本发明的有益效果:
[0016] (1)本发明提供的这种井下节流气井井筒模拟实验装置设计性能可靠,综合考虑 了现场实际工况条件,紧贴现场实际,结构简单,操作方便;
[0017] (2)本发明提供的这种井下节流气井井筒模拟实验装置能测量出节流前后温度、 压力等参数的变化,以及能很好控制气体和液体混合的流量,能够为井下节流工艺设计和 携液研宄提供可靠的理论依据;
[0018] (3)本发明提供的这种井下节流气井井筒模拟实验装置与现有的模拟井筒相比增 加了长度,能更好地说明流体在井筒内的一系列变化,能更好地模拟测试井下节流气井的 真实情况。
[0019]以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
[0020]图1是本发明井下节流气井井筒模拟实验装置示意图。
[0021]附图标记说明:1、水箱;2、计量泵;3、进水管线;4、流量传感器A;5、进气口;6、进气 管线;7、流量传感器B;8、进气压力传感器;9、管端接头;10、节流器;11、压力传感器A; 12、压 力传感器B; 13、压力传感器C; 14、井筒;15、弯管;16、法兰盘;17、排出管线;18、温度传感器 A; 19、温度传感器B; 20、背压阀;21、气液出口。
具体实施方式 [0022] 实施例1:
[0023]为了克服现有模拟井筒无法模拟出井下节流气井的节流过程实际工况的问题,本 实施例提供了一种如图1所示的井下节流气井井筒模拟实验装置,包括水箱1、进水管线3、 进气管线6、管端接头9、井筒14、弯管15和排出管线17,所述进水管线3—端与水箱1连通,所 述进水管线3另一端和进气管线6均与管端接头9下部连接,所述管端接头9上部与井筒14 一 端连接,所述井筒14另一端通过弯管15与排出管线17连接,所述进水管线3上由下至上依次 安装有计量栗2和流量传感器A4,所述进气管线6上安装有流量传感器B7和进气压力传感器 8,所述管端接头9和井筒14连接处设置有压力传感器All和温度传感器B19,所述井筒7下端 内部设置有节流器1〇,所述节流器1〇上方的井筒14上设置有压力传感器B12和温度传感器 A18,所述压力传感器B12上方的井筒14上间隔设置有多个压力传感器C13,所述排出管线17 末端的气液出口 21处设置有背压阀20。
[0024] 本发明井下节流气井井筒模拟实验装置的工作过程如下:计量栗2将水箱1中的水 泵入进水管线3中,而气体从进气管线6的进气口 5进入进气管线6,气体经过流量传感器B7 和进气压力传感器8测量后,与经过流量传感器A4的水进入管端接头9内混合,然后进入井 筒14,在井筒14内经过节流器1〇,安装在井筒14上的压力传感器All、压力传感器B12、多个 压力传感器C13、温度传感器A和温度传感器B用来测量节流器10前后相关参数,最后气液混 合物经过弯管15后进入排出管线17经背压阀20从气液出口 21排出,通过改变气液出口 21处 的背压阀20来调整节流器10前后的压力变化,确保节流嘴的临界状态。
[0025]本发明提供的这种井下节流气井井筒模拟实验装置能测量出节流前后温度、压力 等参数的变化,以及能很好控制气体和液体混合的流量,能够为井下节流工艺设计和携液 研宄提供可靠的理论依据;同时设计性能可靠,综合考虑了现场实际工况条件,紧贴现场实 际,结构简单,操作方便。
[0026] 实施例2:
[0027] 在实施例1的基础上,所述井筒14由多节有机玻璃管连接而成,多节有机玻璃管通 过法兰盘16连接,井筒14安装拆卸方便,多个压力传感器C13之间的间距为2〜4米,气液混 合物在井筒14内经过节流器10前后产生的参数变化由压力传感器All、压力传感器B12、多 个压力传感器C13、温度传感器A和温度传感器B测量,模拟泡排剂加注前后、节流器安装位 置、压力、温度、气水比、泡排剂加注浓度等因素下井筒流态和携液规律可随时观察得到,并 可用高速摄像机记录节流嘴前后的流动现象。
[0028]另外,所述管端接头9与井筒14、井筒14与弯管15、弯管15与排出管线17之间通过 法兰盘16连接,法兰盘16上开有安装传感器的孔槽,压力传感器All、压力传感器B12、多个 压力传感器C13、温度传感器A和温度传感器B安装在法兰盘16上。
[0029]而为了更好、更准确地检测出节流器10前后的压力、温度的变化,所述节流器10距 离管端接头9上部与井筒14连接处的距离为1米,压力传感器B12和温度传感器A18与节流器 10的间距为1米。
[0030] 同时,所述井筒14的长度为10〜20米,与现有的模拟井筒1〜2米的长度相比,增加 了井筒的长度,这样能更好地说明流体在井筒内的一系列变化,能更好地模拟测试井下节 流气井的真实情况。
[0031] 综上所述,本发明提供的这种井下节流气井井筒模拟实验装置可用于气田井下节 流生产情况的模拟,探索井下不同工况条件下节流和泡沫排水井筒携液机理和规律,完善 气井井筒流动理论和携液模型,为井下节流气井工艺参数的优化提供科学依据。
[0032] 以上例举仅仅是对本发明的举例说明,并不构成对本发明的保护范围的限制,凡 是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种井下节流气井井筒模拟实验装置,其特征在于:包括水箱(1)、进水管线(3)、进 气管线(6)、管端接头⑼、井筒(14)、弯管(1¾和排出管线(1?),所述进水管线⑶一端与水 箱⑴连通,所述进水管线(3)另一端和进气管线(e)均与管端接头(9)下部连接,所述管端 接头⑼上部与井筒(14) 一端连接,所述井筒(14)另一端通过弯管(15)与排出管线d7)连 接,所述进水管线(3)上由下至上依次安装有计量栗(2)和流量传感器A (4),所述进气管线 ⑹上安装有流量传感器B (7)和进气压力传感器(8),所述管端接头和井筒(14)连接处 设置有压力传感器A (11)和温度传感器B(l9),所述井筒(14)下端内部设置有节流器(1〇), 所述节流器(10)上方的井筒(14)上设置有压力传感器B (1¾和温度传感器A (18),所述压力 传感器B (1¾上方的井筒(14)上间隔设置有多个压力传感器c (13),所述排出管线(17)末端 的气液出口(21)处设置有背压阀(20)。
2.如权利要求1所述的井下节流气井井筒模拟实验装置,其特征在于:所述井筒(14)由 多节有机玻璃管连接而成。
3.如权利要求2所述的井下节流气井井筒模拟实验装置,其特征在于:所述多节有机玻 璃管通过法兰盘(16)连接。
4.如权利要求1所述的井下节流气井井筒模拟实验装置,其特征在于:所述管端接头 ⑼与井筒(14)、井筒(14)与弯管(I5)、弯管(I5)与排出管线(17)之间通过法兰盘(I6)连 接。
5.如权利要求1所述的井下节流气井井筒模拟实验装置,其特征在于:所述多个压力传 感器C (13)之间的间距为2〜4米。
6. 如权利要求1所述的井下节流气井井筒模拟实验装置,其特征在于:所述井筒(14)的 长度为10〜20米。
7. 如权利要求1所述的井下节流气井井筒模拟实验装置,其特征在于:所述节流器(1〇) 距离管端接头⑼上部与井筒(14)连接处的距离为1米。
8. 如权利要求1所述的井下节流气井井筒模拟实验装置,其特征在于:所述压力传感器 B (12)和温度传感器A (18)与节流器(10)的间距为1米。
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