CN105547885A - 气井冲蚀实验系统及其冲蚀方法和流束调节装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种气井冲蚀实验系统及其冲蚀方法和流束调节装置，该系统包括高压喷嘴和冲蚀室，在所述高压喷嘴和所述冲蚀室之间设置有流束调节装置，所述流束调节装置包括：位于同一平面内的上竖向挡板和下竖向挡板，所述上竖向挡板和下竖向挡板中的至少一个可纵向移动定位，从而在所述上竖向挡板和所述下竖向挡板之间形成符合预设要求的冲蚀空隙。本申请实施例可实现更加精确地喷射落点控制，从而保证喷射在实验样品上的流体与实验样品的夹角变化范围极小，可认为是一个角度，通过调整实验样品与喷射流体的角度，实现达到精确控制入射角的目的。

Description

气井冲蚀实验系统及其冲蚀方法和流束调节装置

技术领域

本申请涉及气井冲蚀技术领域，尤其是涉及一种气井冲蚀实验系统及其冲蚀方法和流束调节装置。

背景技术

目前，气井和注采井管柱尺寸设计首先要满足气井配产和注采井注采气量的要求，同时需综合考虑沿程压力损失、临界携液流量及临界冲蚀流量等因素；其中，临界冲蚀流量是限制生产管柱和注采管柱尺寸的重要因素。生产管柱和注采管柱尺寸不能小于临界冲蚀流量对应的管柱尺寸；否则，管柱很容易发生冲蚀，导致管柱失效；反之，如果为满足冲蚀流量而一味增加管柱尺寸，不可避免造成套管尺寸、井眼尺寸增加，进而大幅增加作业成本。目前对于临界冲蚀系数的取值采用经验值，然而经验值常取值宽泛且偏保守，因此，需要采用实验手段进行验证。

现有气井冲蚀实验中，流束的入射角是影响冲蚀较为敏感的参数之一。在现有的气井冲蚀实验中，常采用采用高压喷头将实验液体喷射到样品上，流体在样品上形成一个喷射带，然而，这种喷射带的往往难以达到预设的精确要求，从而不能很好的研究入射角对冲蚀的影响，实验结果精度有待提高。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种气井冲蚀实验系统及其冲蚀方法和流束调节装置，以提高气井冲蚀实验的精度。

为达到上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种流束调节装置，包括：

位于同一平面内的上竖向挡板和下竖向挡板，所述上竖向挡板和下竖向挡板中的至少一个可纵向移动定位，从而在所述上竖向挡板和所述下竖向挡板之间形成符合预设要求的冲蚀空隙。

本申请实施例的流束调节装置，该装置还包括：

竖向滑轨，所述上竖向挡板和所述下竖向挡板通过对应的滑套安装于所述竖向滑轨上。

本申请实施例的流束调节装置，所述竖向滑轨的下端固定于一滑块上，所述滑块套接于横向滑轨上，所述横向滑轨安装于支撑架上。

本申请实施例的流束调节装置，所述上竖向挡板和所述下竖向挡板的下方设有用以回收被所述上竖向挡板和所述下竖向挡板拦截的流体的集液槽。

本申请实施例的流束调节装置，所述集液槽通过管路与气井冲蚀实验系统的废液回收处理室相连通。

另一方面，本申请实施例还提供了一种气井冲蚀实验系统，包括高压喷嘴和冲蚀室，在所述高压喷嘴和所述冲蚀室之间设置有流束调节装置，所述流束调节装置包括：

位于同一平面内的上竖向挡板和下竖向挡板，所述上竖向挡板和下竖向挡板中的至少一个可纵向移动定位，从而在所述上竖向挡板和所述下竖向挡板之间形成符合预设要求的冲蚀空隙。

本申请实施例的气井冲蚀实验系统，该装置还包括：

竖向滑轨，所述上竖向挡板和所述下竖向挡板通过对应的滑套安装于所述竖向滑轨上。

本申请实施例的气井冲蚀实验系统，所述竖向滑轨的下端固定于一滑块上，所述滑块套接于横向滑轨上，所述横向滑轨安装于支撑架上。

本申请实施例的气井冲蚀实验系统，所述上竖向挡板和所述下竖向挡板的下方设有用以回收被所述上竖向挡板和所述下竖向挡板拦截的流体的集液槽。

本申请实施例的气井冲蚀实验系统，所述集液槽通过管路与气井冲蚀实验系统的废液回收处理室相连通。

再一方面，本申请实例还提供了上述气井冲蚀实验系统的冲蚀试验方法，包括以下步骤：

确定实验参数，所述实验参数包括冲蚀空隙参数；

调整流束调节装置的上竖向挡板和下竖向挡板之间的空隙，从而在所述上竖向挡板和所述下竖向挡板之间形成符合所述冲蚀空隙参数要求的冲蚀空隙，并且使得所述冲蚀缝隙的中心点正对高压喷嘴的中轴线；

将实验样品冲蚀室置入冲蚀室进行工况模拟；

进行临界冲蚀实验，确定临界冲蚀流量。

本申请实施例的气井冲蚀实验系统中，在高压喷嘴和冲蚀室之间设置有流束调节装置，该流束调节装置包括：位于同一平面内的上竖向挡板和下竖向挡板，上竖向挡板和下竖向挡板中的至少一个可纵向移动定位，从而在上竖向挡板和下竖向挡板之间形成符合预设要求的冲蚀空隙。使用时，调整上竖向挡板和下竖向挡板的间隙，从而形成预设要求的冲蚀空隙，这样，高压喷嘴7喷射出的流体束中的一部分被流束调节装置的上竖向挡板和下竖向挡板拦下，而另一部穿过冲蚀空6继续前进并到达位于冲蚀室内的实验样品上，形成与冲蚀空隙基本等宽的细小喷射线，这个穿过冲蚀空隙形成的细小喷射线，与现有技术高压喷嘴直接喷射到实验样品的喷射带相比，可实现更加精确地喷射落点控制，从而保证喷射在实验样品上的流体与实验样品的夹角变化范围极小，可认为是一个角度，通过调整实验样品与喷射流体的角度，实现达到精确控制入射角的目的，从而可以获得临界冲蚀系数的合理取值范围，而设计合理的临界冲蚀流量，在合理范围内可发挥最佳的产能并节约成本，从而可提高气田和储气库的运行效益，具有很好的社会和经济效益。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，构成本申请实施例的一部分，并不构成对本申请实施例的限定。在附图中：

图1为本申请实施例的气井冲蚀实验系统的组成结构示意图；

图2为本申请实施例的流束调节装置的左视结构示意图；

图3为本申请实施例的流束调节装置的使用状态示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本申请实施例做进一步详细说明。在此，本申请实施例的示意性实施例及其说明用于解释本申请实施例，但并不作为对本申请实施例的限定。

下面结合附图，对本申请实施例的具体实施方式作进一步的详细说明。

参考图1所示，本申请实施例的气井冲蚀实验系统包括：气体注室3、固液体加注室9、实验流体混合室4、增压泵5、控制装置6、高压喷嘴7、冲蚀室1、废液回收处理室2，其中，在高压喷嘴7和冲蚀室1之间设有流束调节装置8。

结合图2所示，本申请实施例的流束调节装置8包括：位于同一平面内的上竖向挡板81和下竖向挡板82，所述上竖向挡板81和下竖向挡板82中的至少一个可纵向移动定位，从而在所述上竖向挡板81和所述下竖向挡板82之间形成符合预设要求的冲蚀空隙86。在本申请一个实施例中，流束调节装置8还可以包括竖向滑轨83(如图2所示)，所述上竖向挡板81和所述下竖向挡板82通过对应的滑套(图中未画出)安装于所述竖向滑轨83上，上竖向挡板81和下竖向挡板82可随对应的滑套沿所述竖向滑轨83滑动并定位。在本申请另一个实施例中，流束调节装置8还可以包括滑块84和横向滑轨85(如图2所示)，所述竖向滑轨83的下端固定于滑块84上，所述滑块套84接于横向滑轨85上，所述横向滑轨85安装于支撑架(图中未画出)上，这样，通过滑块套84在横向滑轨85上横向滑动，可以调节流束调节装置8与冲蚀室1之间的距离。

在申请另一实施例中，流束调节装置8还可以包括集液槽(图中未画出)，该集液槽可设置于上竖向挡板81和所述下竖向挡板82的下方，以回收被上竖向挡板81和所述下竖向挡板82拦截的流体。该集液槽通过管路与气井冲蚀实验系统的废液回收处理室1相连通，以将回收的流体输送至废液回收处理室1统一处理。

本申请实施例的气井冲蚀实验系统，气体注室3输出的气体和固液体加注室9输出的固液混合体在实验流体混合室4被充分混合，混合后形成的流体在控制装置6的控制下，经过增压泵5增压后输出至高压喷嘴7，高压喷嘴7喷射出流体束。通常，在现有技术中，高压喷嘴7喷射出的流体束形成一个喷射带，而本申请实施例中，由于在高压喷嘴7和冲蚀室1之间设置了流束调节装置8，这样高压喷嘴7喷射出的流体束中的一部分被流束调节装置8的上竖向挡板81和所述下竖向挡板82拦下流入集液槽，而另一部穿过冲蚀空隙86继续前进并到达位于冲蚀室1内的实验样品上，形成与冲蚀空隙86基本等宽的细小喷射线，这个穿过冲蚀空隙86形成的细小喷射线，与现有技术高压喷嘴7直接喷射到实验样品的喷射带相比，可实现更加精确地喷射落点控制，从而保证喷射在实验样品上的流体与实验样品的夹角变化范围极小，可认为是一个角度，通过调整实验样品与喷射流体的角度，实现达到精确控制入射角的目的。

下面介绍上述气井冲蚀实验系统的冲蚀试验的方法，该包括以下步骤：

步骤1、确定实验参数，所述实验参数包括冲蚀空隙参数，还包括管柱参数和运行参数等。其中，管柱参数主要包括管柱材质、壁厚、外径和钢级等；运行参数主要包括井口温度、井口压力、产出气组分、产气量、产水量出砂量及粒径等。

步骤2、调整流束调节装置的上竖向挡板和下竖向挡板之间的空隙，从而在所述上竖向挡板和所述下竖向挡板之间形成符合所述冲蚀空隙参数要求的冲蚀空隙，并且使得所述冲蚀缝隙的中心点正对高压喷嘴的中轴线。上竖向挡板和下竖向挡板之间的空隙应正对喷对的中轴线，这样可保证实验流体水平地喷射到实验样品上；上竖向挡板和下竖向挡板之间的空隙也应尽可能的窄些，保证只有很细的流体束通过挡板之间的空隙并喷射到实验样品上，以便于实验时控制入射角。此外，还可以根据实验流体组成调整上竖向挡板和下竖向挡板与冲蚀室之间的距离，以避免由于重力作用导致喷射的实验流体，尤其是气液固三相实验流体不是水平地喷射到实验样品上。

步骤3、将实验样品冲蚀室置入冲蚀室进行工况模拟。一般取与现场实际管柱相同钢级、材质的油管作为实验样品，将实验样品安装在冲蚀室内；按照井口温度范围，冲蚀室内的加热装置给实验样品加热并保持温度恒定(如图3所示)；按照气井和注采井的实际产出物，按照气体、液体和固体的比例配置实验流体；通过增压泵给实验流体增压，流经控制装置进入高压喷嘴；通过高压喷嘴将配置好的实验流体穿过流束调节装置喷射到实验样品上。

步骤4、进行临界冲蚀实验，确定临界冲蚀流量。根据实际需求，可开展多组次实验，确定实验工况下的临界冲蚀系数取值范围，并可根据APIRP14E国标提出的方法，最终确定实验区块的气井或注采井的临界冲蚀流量。

本申请实施例的气井冲蚀实验系统中，在高压喷嘴和冲蚀室之间设置有流束调节装置，该流束调节装置包括：位于同一平面内的上竖向挡板和下竖向挡板，上竖向挡板和下竖向挡板中的至少一个可纵向移动定位，从而在上竖向挡板和下竖向挡板之间形成符合预设要求的冲蚀空隙。使用时，调整上竖向挡板和下竖向挡板的间隙，从而形成预设要求的冲蚀空隙，这样，高压喷嘴7喷射出的流体束中的一部分被流束调节装置的上竖向挡板和下竖向挡板拦下，而另一部穿过冲蚀空6继续前进并到达位于冲蚀室内的实验样品上，形成与冲蚀空隙基本等宽的细小喷射线，这个穿过冲蚀空隙形成的细小喷射线，与现有技术高压喷嘴直接喷射到实验样品的喷射带相比，可实现更加精确地喷射落点控制，从而保证喷射在实验样品上的流体与实验样品的夹角变化范围极小，可认为是一个角度，通过调整实验样品与喷射流体的角度，实现达到精确控制入射角的目的，从而可以获得临界冲蚀系数的合理取值范围，而设计合理的临界冲蚀流量，在合理范围内可发挥最佳的产能并节约成本，从而可提高气田和储气库的运行效益，具有很好的社会和经济效益。

以上所述的具体实施例，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请实施例的具体实施例而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种流束调节装置，其特征在于，包括：

位于同一平面内的上竖向挡板和下竖向挡板，所述上竖向挡板和下竖向挡板中的至少一个可纵向移动定位，从而在所述上竖向挡板和所述下竖向挡板之间形成符合预设要求的冲蚀空隙。

2.根据权利要求1所述的流束调节装置，其特征在于，该装置还包括：

竖向滑轨，所述上竖向挡板和所述下竖向挡板通过对应的滑套安装于所述竖向滑轨上。

3.根据权利要求2所述的流束调节装置，其特征在于，所述竖向滑轨的下端固定于一滑块上，所述滑块套接于横向滑轨上，所述横向滑轨安装于支撑架上。

4.根据权利要求1所述的流束调节装置，其特征在于，所述上竖向挡板和所述下竖向挡板的下方设有用以回收被所述上竖向挡板和所述下竖向挡板拦截的流体的集液槽。

5.根据权利要求4所述的流束调节装置，其特征在于，所述集液槽通过管路与气井冲蚀实验系统的废液回收处理室相连通。

6.一种气井冲蚀实验系统，包括高压喷嘴和冲蚀室，其特征在于，在所述高压喷嘴和所述冲蚀室之间设置有流束调节装置，所述流束调节装置包括：

位于同一平面内的上竖向挡板和下竖向挡板，所述上竖向挡板和下竖向挡板中的至少一个可纵向移动定位，从而在所述上竖向挡板和所述下竖向挡板之间形成符合预设要求的冲蚀空隙。

7.根据权利要求6所述的气井冲蚀实验系统，其特征在于，该装置还包括：

竖向滑轨，所述上竖向挡板和所述下竖向挡板通过对应的滑套安装于所述竖向滑轨上。

8.根据权利要求7所述的气井冲蚀实验系统，其特征在于，所述竖向滑轨的下端固定于一滑块上，所述滑块套接于横向滑轨上，所述横向滑轨安装于支撑架上。

9.根据权利要求6所述的气井冲蚀实验系统，其特征在于，所述上竖向挡板和所述下竖向挡板的下方设有用以回收被所述上竖向挡板和所述下竖向挡板拦截的流体的集液槽。

10.根据权利要求9所述的气井冲蚀实验系统，其特征在于，所述集液槽通过管路与气井冲蚀实验系统的废液回收处理室相连通。

11.一种权利要求6-10任意一项所述气井冲蚀实验系统的冲蚀试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

确定实验参数，所述实验参数包括冲蚀空隙参数；

调整流束调节装置的上竖向挡板和下竖向挡板之间的空隙，从而在所述上竖向挡板和所述下竖向挡板之间形成符合所述冲蚀空隙参数要求的冲蚀空隙，并且使得所述冲蚀缝隙的中心点正对高压喷嘴的中轴线；

将实验样品冲蚀室置入冲蚀室进行工况模拟；

进行临界冲蚀实验，确定临界冲蚀流量。