CN108180009A - 可视化高气液比采油模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可视化高气液比采油模拟装置，属于采油技术领域。所述可视化高气液比采油模拟装置包括介质计量供给设备和采油井筒模拟设备，通过油介质计量供给模块提供可计量的油介质，水介质计量供给模块提供可计量的水介质，使得油介质和水介质在混合器内混合，混合后的油水介质进入并充满套管；再启动抽油模块，在第一油管中模拟采油举升过程；继而通过气介质计量供给模块提供可计量的气介质，使得气介质进入到套管中，实现高气液比的气驱采油，进而观察第一油管、第二油管和套管中流体的流动形态，分析研究气、油、水三相流动规律，为双管采油举升参数优化提供理论依据，进而指导油田的实际生产。
Description
技术领域
本发明属于采油技术领域，特别涉及一种可视化高气液比采油模拟装置。
背景技术
随着油田开发进入中后期，油井综合含水率上升，一般达到95％以上，油田注水开发的采收率已接近极限，但可采储量的采出程度仍处于较低水平，储层中还有大量剩余油无法开采出来。注气重力驱三次采油技术是一种提高原油采收率的重要手段，而在注气重力驱三次采油过程中，由于气、油、水三相共存，气液比高，极易发生气窜，使油井在生产过程中发生气锁，致使常规工艺不能有效采油，被迫关井、停注，造成注气重力驱采油技术的采收率处于一个较低水平。因此，研究注气重力驱中气、油、水三相的运动状态可以用以提高原油采收率，以便更好地指导油田的实际生产。
现有技术中公开了一种抽油机井筒内垂直偏心环空气液两相流动模拟实验装置，通过偏心调节装置调节抽油杆的偏心度，启动上下往复机构，通过气体流量计及液体流量计调节输入到透明井筒内，采集透明井筒上下的温度及压力数据，结合透明垂直环空管内介质的流动形态，进行抽油机井筒垂直偏心环空管道内气液两相流动规律研究。
在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：
由于现有技术中模拟进行的是抽油机井井筒垂直偏心环空管道内气液两相流动规律，研究的是任意气液比的多种垂直环空流动状态下的流动规律，而未研究注气重力驱中气、油、水三相的运动状态，注入气在进入井筒时及进入井筒后的运动形态和运动趋势，现场施工人员只能通过经验调整注入参数，不能较好地指导油田的实际生产。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种模拟双管举升井筒流体流动过程的可视化高气液比采油模拟装置，直观体现流体在井筒中的流动形态，为双管采油举升参数优化提供理论依据。
具体而言，包括以下的技术方案：
一种可视化高气液比采油模拟装置，所述装置包括：介质计量供给设备、采油井筒模拟设备，其中，
所述介质计量供给设备包括油介质计量供给模块、水介质计量供给模块、气介质计量供给模块和混合器，所述油介质计量供给模块和所述水介质计量供给模块分别与所述混合器的进口端连通，所述混合器的出口端与所述气介质计量供给模块连通；
所述采油井筒模拟设备包括：阀组模块、套管、第一油管、第二油管和抽油模块，所述阀组模块的一端与所述混合器和/或所述气介质计量供给模块连通，所述阀组模块的另一端设置在所述套管的下端，且与所述套管连通；所述第一油管的下部设置在所述套管内，所述第一油管的上部与所述第二油管并列设置在所述套管的上端；所述抽油模块设置在所述第一油管的上部，且部分设置在所述第一油管内。
可选择地，所述采油井筒模拟设备还包括：第一压力表、第二压力表、第三压力表和第一流量计，所述第一压力表设置在所述第一油管的上端，所述第二压力表和所述第一流量计设置在所述第二油管的上端，所述第三压力表设置在所述套管的上端。
可选择地，所述第一油管、所述第二油管和所述套管均为透明有机玻璃管体。
可选择地，所述介质计量供给设备还包括：油水分离装置，所述油水分离装置分别与所述油介质计量供给模块和所述水介质计量供给模块连通，所述油水分离装置还与所述混合器连通，所述油水分离装置与所述套管的下端连通。
可选择地，所述油介质计量供给模块包括：依次相连的储油罐、第一离心机构、油稳压罐、第一过滤器、第一电动截止阀、第二流量计和第一电动调节阀，所述储油罐与所述油水分离装置连通，所述第一调节阀与所述混合器的进口端连通。
可选择地，所述水介质计量供给模块包括：依次相连的储水罐、第二离心机构、水稳压罐、第二过滤器、第二电动截止阀、第三流量计和第二电动调节阀，所述储水罐与所述油水分离装置连通，所述第二调节阀与所述混合器的进口端连通。
可选择地，所述采油井筒模拟设备还包括：排液模块、排气模块和回收模块，所述排液模块设置在所述套管的下端，且与所述油水分离装置连通；所述排气模块设置在所述第二油管的上端；所述回收模块设置在所述第一油管的上端，且与所述油水分离装置连通。
可选择地，所述气介质计量供给模块包括：依次相连的空气压缩机、储气罐、调压器、稳压器、第三过滤器、第三电动截止阀、第四流量计和第三电动调节阀，所述第三调节阀与所述混合器的出口端连通和/或所述阀组模块连通。
可选择地，所述抽油模块包括：电机、减速器、丝杠、抽油杆、泵筒和柱塞，所述电机与所述减速器相连，且所述电机和所述减速器设置在所述第一油管的外部；所述减速器与所述丝杠相连，所述抽油杆设置在所述丝杠上，所述泵筒设置在所述抽油杆的下端，所述柱塞设置在所述泵筒内。
可选择地，所述阀组模块包括：第一阀、第二阀、第三阀和第四压力表，所述第一阀、所述第二阀和所述第三阀两两并联连接，且分别与所述套管的下端连通；所述第四压力表的一端分别与所述第一阀、所述第二阀和所述第三阀串联连接，所述第四压力表的另一端与所述混合器和/或所述气介质计量供给模块连通。
可选择地，所述装置还包括：控制阀，所述控制阀设置在所述介质计量供给设备和所述采油井筒模拟设备之间。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果：
本发明实施例提供的可视化高气液比采油模拟装置通过介质计量供给设备中的油介质计量供给模块提供可计量的油介质，水介质计量供给模块提供可计量的水介质，使得油介质和水介质可从混合器的进口端流入到混合器中，并在混合器内混合，混合后的油水介质可以从混合器中流出，经过采油井筒模拟设备的阀组模块，进入到套管中，并充满套管，再启动抽油模块，在第一油管中模拟采油举升过程，继而可通过气介质计量供给模块提供可计量的气介质，使得气介质经过阀组模块进入到套管中，实现高气液比的气驱采油，进而观察第一油管、第二油管和套管中流体的流动形态，分析研究气、油、水三相流动规律，为双管采油举升参数优化提供理论依据，进而指导油田的实际生产。
附图说明
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。
图1为本发明实施例提供的可视化高气液比采油模拟装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的可视化高气液比采油模拟装置中采油井筒模拟设备的结构示意图。
附图标记分别表示为：
1、介质计量供给设备；
101、油介质计量供给模块；
1011、储油罐；
1012、第一离心机构；
10121、第四阀；
10122、第一离心泵；
10123、第五阀；
1013、油稳压罐；
1014、第一过滤器；
1015、第一电动截止阀；
1016、第二流量计；
1017、第一电动调节阀；
1018、第六阀；
1019、第七阀；
10110、第八阀；
10111、第九阀；
102、水介质计量供给模块；
1021、储水罐；
1022、第二离心机构；
10221、第十阀；
10222、第二离心泵；
10223、第十一阀；
1023、水稳压罐；
1024、第二过滤器；
1025、第二电动截止阀；
1026、第三流量计；
1027、第二电动调节阀；
1028、第十二阀；
1029、第十三阀；
10210、第十四阀；
10211、第十五阀；
103、气介质计量供给模块；
1031、空气压缩器；
1032、储气罐；
1033、调压器；
1034、稳压器；
1035、第三过滤器；
1036、第三电动截止阀；
1037、第四流量计；
1038、第三电动调节阀；
1039、第十六阀；
10310、气体调节阀；
10311、第十七阀；
10312、第十八阀；
10313、第十九阀；
104、混合器；
105、油水分离装置；
2、采油井筒模拟设备；
201、阀组模块；
2011、第一阀；
2012、第二阀；
2013、第三阀；
2014、第四压力表；
202、套管；
203、第一油管；
204、第二油管；
205、抽油模块；
2051、电机；
2052、减速器；
2053、丝杠；
2054、抽油杆；
2055、泵筒；
2056、柱塞；
206、第一压力表；
207、第二压力表；
208、第三压力表；
209、第一流量计；
210、排液模块；
2101、第二十阀；
211、排气模块；
2111、第二十一阀；
212、回收模块；
2121、第二十二阀；
213、法兰；
3、控制阀；
4、第一支管；
5、第二支管；
6、第三支管；
7、第四支管；
8、第五支管；
9、第六支管。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供了一种可视化高气液比采油模拟装置，其结构示意图如图1所示，包括：介质计量供给设备1和采油井筒模拟设备2。
其中，介质计量供给设备1包括：油介质计量供给模块101、水介质计量供给模块102、气介质计量供给模块103和混合器104，油介质计量供给模块101和水介质计量供给模块102分别与混合器104的进口端连通，混合器104的出口端与气介质计量供给模块103连通。
采油井筒模拟设备2包括：阀组模块201、套管202、第一油管203、第二油管204和抽油模块205，如图2所示，阀组模块201的一端与混合器104和/或气介质计量供给模块103连通，阀组模块201的另一端设置在套管202的下端，且可以与套管202连通；第一油管203的下部设置在套管202内，第一油管203的上部与第二油管204并列设置在套管202的上端；抽油模块205设置在第一油管203的上部，且部分设置在第一油管203内。
因此，本发明实施例可视化高气液比采油模拟装置利用供给系统1和采油井筒模拟设备2，通过介质计量供给设备1中的油介质计量供给模块101提供可计量的油介质，水介质计量供给模块102提供可计量的水介质，使得油介质和水介质可从混合器104的进口端流入到混合器104中，并在混合器104内混合，混合后的油水介质可以从混合器104中流出，经过采油井筒模拟设备2的阀组模块201，进入到套管202中，并充满套管202，再启动抽油模块205，在第一油管203中模拟采油举升过程，继而可通过气介质计量供给模块103提供可计量的气介质，使得气介质经过阀组模块201进入到套管202中，实现高气液比的气驱采油，进而观察第一油管203、第二油管204和套管202中流体的流动形态，分析研究气、油、水三相流动规律，为双管采油举升参数优化提供理论依据，进而指导油田的实际生产。
需要说明的是，在本发明实施例中，第一油管203、第二油管204与套管202之间可以通过法兰213连接，如图2所示。
基于上述，在本发明实施例中，为了更便于操作人员得到气、油、水的具体的流动规律，采油井筒模拟设备2还包括：第一压力表206、第二压力表207、第三压力表208和第一流量计209，第一压力表206设置在第一油管203的上端，第二压力表207和第一流量计209设置在第二油管204的上端，第三压力表208设置在套管202的上端，通过第一压力表206采集从第一油管203中流出的流体的压力，通过第二压力表207采集从第二油管204中流出的气体的压力，通过第三压力表208采集套管202内的压力，通过第一流量计209采集第二油管204中流出的气体的流量，便于操作人员通过数据资料的统计分析，得到采油模拟过程中气、油、水三相流动规律。
同时，为了便于操作人员直观观察第一油管203、第二油管204和套管202中流体的流动形态，第一油管203、第二油管204和套管202均为透明有机玻璃管体，使得操作人员可以在调整注气量后，从第一油管203、第二油管204和套管202的外侧管壁就可以观察到第一油管203、第二油管204和套管202内的气、油、水三相的流动情况，便于操作人员记录分析多相流的流动规律。
下面对本发明实施例的可视化高气液比采油模拟装置中的具体结构进行详细说明：
对于介质计量供给设备1而言，介质计量供给设备1还包括油水分离装置105，用于油水分离，且油水分离装置可以为罐体，且该罐体的材质可以为Cr18Ni9。
具体地，一方面，油水分离装置105分别与油介质计量供给模块101和水介质计量供给模块102连通，使得待测试的油水混合物分离，为测试提供原材料。
另一方面，油水分离装置105还可以与混合器104连通，如图1所示，当测试停止或者不需要再通过混合器104向套管202内注入油水混合物时，油水混合物可以回流到油水分离装置105中，得到分离的油介质和水介质，节约测试材料。
同时，油水分离装置105还可以与套管202的下端连通，使得测试在完成后，油水混合物可以从套管202内流出，并回流到油水分离装置105中，得到分离的油介质和水介质，实现测试材料的回收。
对于介质计量供给设备1内的油介质计量供给模块101而言，油介质计量供给模块101包括：依次相连的储油罐1011、第一离心机构1012、油稳压罐1013、第一过滤器1014、第一电动截止阀1015、第二流量计1016和第一电动调节阀1017，储油罐1011与油水分离装置105连通，第一调节阀1017与混合器104的进口端连通，使得从油水分离装置105中分离出的油介质可以在分离后进入到储油罐1011中，在储油罐1011中实现存储。其中，举例来说，储油罐1011内的液位变化小于等于200mm，储油罐1011内部应留有余量，余量可以为200mm，且储油罐1011内的含水率小于等于0.05％。通过油泵(在图1中为显示)的泵入作用，使得油介质泵入到第一离心机构1012中进行离心处理，被离心处理完后的油介质进入到油稳压罐1013中，在油稳压罐1013中实现油介质的量的平衡及压力的稳定，进而再从油稳压罐1013中流出，经过第一过滤器1014的过滤后，通过第一电动截止阀1015、第二流量计1016和第一电动调节阀1017进入到混合器104中，与水介质进行混合。
本领域技术人员可以理解的是，第一电动截止阀1015可以为智能截止阀，通过设定流量的自动关停，当流量达到预设值时，第一电动截止阀1015可以实现自动的闭合；第二流量计1016用于计量流过第二流量计1016的油介质的流量；第一电动调节阀1017可以实现流量大小的调节。
对于第一电动截止阀1015、第二流量计1016和第一电动调节阀1017的使用数量可以根据实际的情况进行调整，例如，在本发明实施例中，第一电动截止阀1015、第二流量计1016和第一电动调节阀1017的数量各为两个。
同时，为了确保操作的安全性，在储油罐1011与第一离心机构1012之间设置有第六阀1018，在第一离心机构1012与油稳压罐1013之间设置有第七阀1019，在油稳压罐1013与第一过滤器1014之间设置有第八阀10110，在第一过滤器1014和第一电动截止阀1015之间设置有第九阀10111，用于防止在操作过程中由于人为操作的失误或测试压力过大而造成油介质计量供给模块101的整体损坏。
需要说明的是，第一离心机构1012可以包括：相连的第四阀10121、第一离心泵10122和第五阀10123，其中，第四阀10121和第五阀10123均为截止阀，用于保护第一离心泵10122，第一离心泵10122可以为开式换向器，最大流通能力可以为50m3/h，且对于第四阀10121、第一离心泵10122和第五阀10123的数量及连接方式可以根据实际情况进行不同的设置，在本发明实施例中，为了便于油介质的流动，第四阀10121、第一离心泵10122和第五阀10123的数量可以为两个，如图1所示。
对于介质计量供给设备1内的水介质计量供给模块102而言，水介质计量供给模块102包括：依次相连的储水罐1021、第二离心机构1022、水稳压罐1023、第二过滤器1024、第二电动截止阀1025、第三流量计1026和第二电动调节阀1027，储水罐1021与油水分离装置105连通，第二调节阀1027与混合器104的进口端连通，使得从油水分离装置105中分离出的水介质可以在分离后进入到储水罐1021中，在储水罐1021中实现存储，储水罐1021内液位变化小于等于200mm，储水罐1021内部应留有余量，余量约为200mm，且保证储水罐1021内的含油率小于等于0.05％。通过水泵的泵入作用，使得水介质泵入到第二离心机构1022中进行离心处理，被离心处理完后的水介质进入到水稳压罐1023中，在水稳压罐1023中实现水介质的量的平衡及压力的稳定，进而再从水稳压罐1023中流出，经过第二过滤器1024的过滤后，通过第二电动截止阀1025、第三流量计1026和第二电动调节阀1027进入到混合器104中，与油介质进行混合。
本领域技术人员可以理解的是，第二电动截止阀1025也可以为智能截止阀，通过设定流量的自动关停，当流量达到预设值时，第二电动截止阀1025可以实现自动的闭合；第三流量计1026用于计量流过第三流量计1026的水介质的流量；第二电动调节阀1027可以实现流量大小的调节。
对于第二电动截止阀1025、第三流量计1026和第二电动调节阀1027的使用数量可以根据实际的情况进行调整，例如，在本发明实施例中，第二电动截止阀1025、第三流量计1026和第二电动调节阀1027的数量各为两个。
同时，为了确保操作的安全性，在储水罐1021与第二离心机构1022之间设置有第十二阀1028，在第二离心机构1022与水稳压罐1023之间设置有第十三阀1029，在水稳压罐1023与第二过滤器1024之间设置有第十四阀10210，在第二过滤器1024和第二电动截止阀1025之间设置有第十五阀10211，用于防止在操作过程中由于人为操作的失误或测试压力过大而造成水介质计量供给模块102的整体损坏。
需要说明的是，第二离心机构1022可以包括：相连的第十阀10221、第二离心泵10222和第十一阀10223，其中，第十阀10221和第十一阀10223均为截止阀，用于保护第二离心泵10222，第二离心泵10222可以为开式换向器，最大流通能力可以为50m3/h，且对于第十阀10221、第二离心泵10222和第十一阀10223的数量及连接方式可以根据实际情况进行不同的设置，在本发明实施例中，为了便于水介质的流动，第十阀10221、第二离心泵10222和第十一阀10223的数量可以为两个，如图1所示。
对于介质计量供给设备1内的气介质计量供给模块103而言，气介质计量供给模块103包括：依次相连的空气压缩机1031、储气罐1032、调压器1033、稳压器1034、第三过滤器1035、第三电动截止阀1036、第四流量计1037和第三电动调节阀1038，第三调节阀1038可以与混合器104的出口端连通和/或阀组模块201连通。
如此设置，通过空气压缩机1031将空气加压后，将加压空气送入到储气罐1032中进行初级缓冲，以消除空气压缩机1031带来的脉动流，形成第一级的稳压气源。当测试过程中需要进行气驱时，储气罐1032中的空气进入到调压器1033中进行气体压力的调整，形成第二级稳压气源。进而，空气进入到稳压器1034中，形成稳定的稳压气源，以保住流量的稳定和第四流量计1037测量的准确性。最后，空气通过第三过滤器1035进行过滤，过滤后的空气通过第三电动截止阀1036、第四流量计1037和第三电动调节阀1038后与油水介质混合物混合。
需要说明的是，稳压器1034下部设有排污口，可以从排污口排出空气中夹杂的杂质；上部设置有压力表及过压保护阀(在图中未显示)，用于保护稳压器1034，防止进入稳压器1034的压力太高而对稳压器1034造成损害。
本领域技术人员可以理解的是，第三电动截止阀1036也可以为智能截止阀，通过设定流量的自动关停，当流量达到预设值时，第三电动截止阀1036可以实现自动的闭合；第四流量计1037用于计量流过第四流量计1037的油介质的流量；第三电动调节阀1038可以实现流量大小的调节。对于第三电动截止阀1036、第四流量计1037和第三电动调节阀1038的使用数量可以根据实际的情况进行调整，例如，在本发明实施例中，第三电动截止阀1036、第四流量计1037和第三电动调节阀1038的数量各为两个。
同时，为了确保操作的安全性，在空气压缩机1031和储气罐1032之间设置有第十六阀1039，在储气罐1032和调压器1033之间设置有气体调节阀10310，且该气体调节阀10310位耐压调节阀，在调压器1033和稳压器1034之间设置有第十七阀10311，在稳压器1034和第三过滤器1035之间设置有第十八阀10312，在第三过滤器1035和第三电动截止阀1036之间设置有第十九阀10313，用于防止在操作过程中由于人为操作的失误或测试压力过大而造成气介质计量供给模块103的整体损坏。
基于上述，需要说明的是，油介质计量供给模块101中的第二流量计1016、水介质计量供给模块2中的第三流量计1026和气介质计量供给模块103中的第四流量计1037根据具体测试要求的不同，可以设定不同量程和流量的流量计，在本发明实施例中不作具体限定。
对于采油井筒模拟设备2而言，采油井筒模拟设备2还包括：排液模块210、排气模块211和回收模块212。
具体地，排液模块210设置在套管202的下端，用于在装置测试完成后，排除套管202内的油水混合液，且排液模块210可以与油水分离装置105连通，使得测试后的油水混合液可以经过排液模块210的排液后，回流到油水分离装置105中。其中，排液模块210包括：第二十阀2101，通过第二十阀2101可以控制套管202内油水混合液的流出。
排气模块211设置在第二油管204的上端，用于排出套管202内多余的气体，其中，排气模块211包括：第二十一阀2111，通过第二十一阀2111可以控制套管202内的气体从套管202中的排出。
回收模块212设置在第一油管203的上端，用于在装置测试过程中回收利用由抽油模块205抽出的油水混合物，且回收模块212可以与油水分离装置105连通，在测试过程中抽出的油水混合液可以经过回收模块212的回收后，回流到油水分离装置105中。其中，回收模块212包括：第二十二阀2121，通过第二十二阀2121可以控制第一油管203内油水混合液的流出。
对于采油井筒模拟设备2内的抽油模块205而言，如图2所示，抽油模块205包括：电机2051、减速器2052、丝杠2053、抽油杆2054、泵筒2055和柱塞2056，电机2051与减速器2052相连，且电机2051和减速器2052设置在第一油管203的外部；减速器2052与丝杠2053相连，抽油杆2054设置在丝杠2053上，泵筒2055设置在抽油杆2054的下端，柱塞2056设置在泵筒2055内，实现通过电机2051提供动力，减速器2052实现将电机2051的高速转动转变成低速转动，在丝杠2053的作用下实现将减速器2052传递的回转运动转化为直线运动，带动抽油杆2054实现上下运动，而抽油杆2054又带动柱塞2056在泵筒2055内进行抽吸，实现装置的采油模拟过程。
对于采油井筒模拟设备2内的阀组模块201而言，在一种可能的实施方式中，如图1所示，阀组模块201包括：第一阀2011、第二阀2012、第三阀2013和第四压力表2014，第一阀2011、第二阀2012和第三阀2013两两并联连接，且分别与套管202的下端连通；第四压力表2014的一端分别与第一阀2011、第二阀2012和第三阀2013串联连接，第四压力表2014的另一端与混合器104和/或气介质计量供给模块103连通。
如此设置，使得操作人员可以通过第四压力表2014观察将流入采油井筒模拟设备2的油水混合物或油气水混合物的压力值，通过第一阀2011、第二阀2012和第三阀2013共同实现对注入到套管202中流量的调控，使得调控更为准确。
需要说明的是，在本发明实施例中，在距套管202底部0.5m处可以安装有并联间距为0.5m的上中下三路控制开关，可以分别控制阀组模块201中第一阀2011、第二阀2012和第三阀2013的开闭，且控制开关的长度可以为3m。
为了确保装置在测试过程中的安全性，装置还包括：控制阀3，控制阀3设置在介质计量供给设备1和采油井筒模拟设备2之间，如图1所示，通过开启控制阀3可以实现介质计量供给设备1和采油井筒模拟设备2之间的连通；通过关闭控制阀3可以实现介质计量供给设备1和采油井筒模拟设备2之间的断开。
为了便于操作人员的观察统计，装置还包括：数据计算存储设备(在图中未显示)，通过在第一压力表206、第二压力表207、第三压力表208、第一流量计209、第二流量计1016、第三流量计1026、第四流量计1037和第四压力表2014上分别设置对应的传感器，操作人员可以直接通过数据计算存储设备进行数据的采集、计算、分析和存储，操作便利高效。
在装置连接上，各装置组件之间通过管线连接，具体而言，管线包括：第一支管4、第二支管5、第三支管6、第四支管7、第五支管8和第六支管9。
其中，第一支管4用于连接储油罐1011、第六阀1018、第四阀10121、第一离心泵10122、第五阀10123、第七阀1019、油稳压罐1013、第八阀10110、第一过滤器1014、第一电动截止阀1015、第二流量计1016、第一电动调节阀1017、混合器104和控制阀3，使得上述装置两两之间可以实现互相连通。
第二支管5用于连接储水槽1021、第十二阀1028、第十阀10221、第二离心泵10222、第十一阀10223、第十三阀1029、水稳压罐1023、第二过滤器1024、第十五阀10211、第二电动截止阀1025、第三流量计1026、第二电动调节阀1027、混合器104和控制阀3，使得上述装置两两之间可以实现互相连通。
第三支管6用于连接空气压缩器1031、第十六阀1039、储气罐1032、气体调节阀10310、调压器1033、第十七阀10311、稳压器1034、第十八阀10312、第三过滤器1035、第十九阀10313、第三电动截止阀1036、第四流量计1037、第三电动调节阀1038和控制阀3，使得上述装置两两之间可以实现互相连通。
第四支管7用于连接控制阀3和阀组模块201，使得控制阀3可以与阀组模块201之间实现连通。
第五支管8用于连接第二十二阀2121与油水分离装置105以及第二十阀2101与油水分离装置105，使得测试完成后的油水可以回流到油水分离装置105中，实现循环利用。
第六支管9用于连接第二油管204与第二十一阀2111，使得测试中多余的气体可以通过第六支管9流出。
在实际的采油模拟过程中，油介质选取为柴油；水介质选取为水；气介质选取为空气；管线3为直径为50mm的直管；第二油管204为21/2in、长度为3m的油管；第一油管203为51/2in、长度为9m的油管、套管202为7in、长度为8m的套管；第一油管203在套管202中下入深度为6m；第二油管204在套管202中的下入深度为0.5m；抽油杆2054直径为19mm；泵筒2055直径为32mm。
在测试过程中，已经经过油水分离装置105分离了的柴油和水后，在第四阀10121、第五阀10123、第一电动截止阀1015、第一电动调节阀1017、第六阀1018、第七阀1019、第八阀10110、第九阀10111、第十阀10221、第十一阀10223、第二电动截止阀1025、第二电动调节阀1027、第十二阀1028、第十三阀1029、第十四阀10210和第十五阀10211开启的情况下，柴油通过储油罐1011、第六阀1018、第四阀10121、第一离心泵10122、第五阀10123、第七阀1019、油稳压罐1013、第八阀10110、第一过滤器1014、第九阀10111、第一电动截止阀1015、第二流量计1016和第一电动调节阀1017进入到混合器104中，水经过储水槽1021、第十二阀1028、第十阀10221、第二离心泵10222、第十一阀10223、第十三阀1029、水稳压罐1023、第二过滤器1024、第十五阀10211、第二电动截止阀1025、第三流量计1026和第二电动调节阀1027进入到混合器104中，实现柴油与水的混合，混合后的混合液，在控制阀3、第一阀2011和/或第二阀2012和/或第三阀2013开启的情况下，进入到套管202中，并充满套管202；再启动电机2051和减速器2052，使得柱塞2056在抽油杆2054的带动作用下，在泵筒2055实现抽吸。
在第一油管203中模拟采油举升的过程中，通过开启第十六阀1039、气体调节阀10310、第十七阀10311、第十八阀10312、第十九阀10313、第三电动截止阀1036和第三电动调节阀1038，使得空气可以经过空气压缩器1031、第十六阀1039、储气罐1032、气体调节阀10310、调压器1033、第十七阀10311、稳压器1034、第十八阀10312、第三过滤器1035、第十九阀10313、第三电动截止阀1036、第四流量计1037、第三电动调节阀1038和控制阀3进入到套管202中，实现注气驱采油。通过观察第一油管203、第二油管204和套管202内气、油、水三相的流动和数据计算存储设备对第一压力表206、第二压力表207、第三压力表208、第一流量计209、第二流量计1016、第三流量计1026、第四流量计1037和第四压力表2014数据的采集计算，分析得到气、油、水三相流动规律。
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种可视化高气液比采油模拟装置，其特征在于，所述装置包括：介质计量供给设备(1)和采油井筒模拟设备(2)，其中，
所述介质计量供给设备(1)包括：油介质计量供给模块(101)、水介质计量供给模块(102)、气介质计量供给模块(103)和混合器(104)，所述油介质计量供给模块(101)和所述水介质计量供给模块(102)分别与所述混合器(104)的进口端连通，所述混合器(104)的出口端与所述气介质计量供给模块(103)连通；
所述采油井筒模拟设备(2)包括：阀组模块(201)、套管(202)、第一油管(203)、第二油管(204)和抽油模块(205)，所述阀组模块(201)的一端与所述混合器(104)和/或所述气介质计量供给模块(103)连通，所述阀组模块(201)的另一端设置在所述套管(202)的下端，且与所述套管(202)连通；所述第一油管(203)的下部设置在所述套管(202)内，所述第一油管(203)的上部与所述第二油管(204)并列设置在所述套管(202)的上端；所述抽油模块(205)设置在所述第一油管(203)的上部，且部分设置在所述第一油管(203)内。
2.根据权利要求1所述的可视化高气液比采油模拟装置，其特征在于，所述采油井筒模拟设备(2)还包括：第一压力表(206)、第二压力表(207)、第三压力表(208)和第一流量计(209)，所述第一压力表(206)设置在所述第一油管(203)的上端，所述第二压力表(207)和所述第一流量计(209)设置在所述第二油管(204)的上端，所述第三压力表(208)设置在所述套管(202)的上端。
3.根据权利要求1所述的可视化高气液比采油模拟装置，其特征在于，所述第一油管(203)、所述第二油管(204)和所述套管(202)均为透明有机玻璃管体。
4.根据权利要求1所述的可视化高气液比采油模拟装置，其特征在于，所述介质计量供给设备(1)还包括：油水分离装置(105)，所述油水分离装置(105)分别与所述油介质计量供给模块(101)和所述水介质计量供给模块(102)连通，所述油水分离装置(105)还所述混合器(104)连通，所述油水分离装置(105)还与所述套管(202)的下端连通。
5.根据权利要求4所述的可视化高气液比采油模拟装置，其特征在于，所述油介质计量供给模块(101)包括：依次相连的储油罐(1011)、第一离心机构(1012)、油稳压罐(1013)、第一过滤器(1014)、第一电动截止阀(1015)、第二流量计(1016)和第一电动调节阀(1017)，所述储油罐(1011)与所述油水分离装置(105)连通，所述第一调节阀(1017)与所述混合器(104)的进口端连通。
6.根据权利要求4所述的可视化高气液比采油模拟装置，其特征在于，所述水介质计量供给模块(102)包括：依次相连的储水罐(1021)、第二离心机构(1022)、水稳压罐(1023)、第二过滤器(1024)、第二电动截止阀(1025)、第三流量计(1026)和第二电动调节阀(1027)，所述储水罐(1021)与所述油水分离装置(105)连通，所述第二调节阀(1027)与所述混合器(104)的进口端连通。
7.根据权利要求4所述的可视化高气液比采油模拟装置，其特征在于，所述采油井筒模拟设备(2)还包括：排液模块(210)、排气模块(211)和回收模块(212)，所述排液模块(210)设置在所述套管(202)的下端，且与所述油水分离装置(105)连通；所述排气模块(211)设置在所述第二油管(204)的上端；所述回收模块(212)设置在所述第一油管(203)的上端，且与所述油水分离装置(105)连通。
8.根据权利要求1所述的可视化高气液比采油模拟装置，其特征在于，所述气介质计量供给模块(103)包括：依次相连的空气压缩机(1031)、储气罐(1032)、调压器(1033)、稳压器(1034)、第三过滤器(1035)、第三电动截止阀(1036)、第四流量计(1037)和第三电动调节阀(1038)，所述第三调节阀(1038)与所述混合器(104)的出口端连通和/或所述阀组模块(201)连通。
9.根据权利要求1所述的可视化高气液比采油模拟装置，其特征在于，所述抽油模块(205)包括：电机(2051)、减速器(2052)、丝杠(2053)、抽油杆(2054)、泵筒(2055)和柱塞(2056)，所述电机(2051)与所述减速器(2052)相连，且所述电机(2051)和所述减速器(2052)设置在所述第一油管(203)的外部；所述减速器(2052)与所述丝杠(2053)相连，所述抽油杆(2054)设置在所述丝杠(2053)上，所述泵筒(2055)设置在所述抽油杆(2054)的下端，所述柱塞(2056)设置在所述泵筒(2055)内。
10.根据权利要求1所述的可视化高气液比采油模拟装置，其特征在于，所述阀组模块(201)包括：第一阀(2011)、第二阀(2012)、第三阀(2013)和第四压力表(2014)，所述第一阀(2011)、所述第二阀(2012)和所述第三阀(2013)两两并联连接，且分别与所述套管(202)的下端连通；所述第四压力表(2014)的一端分别与所述第一阀(2011)、所述第二阀(2012)和所述第三阀(2013)串联连接，所述第四压力表(2014)的另一端与所述混合器(104)和/或所述气介质计量供给模块(103)连通。
11.根据权利要求1所述的可视化高气液比采油模拟装置，其特征在于，所述装置还包括：控制阀(3)，所述控制阀(3)设置在所述介质计量供给设备(1)和所述采油井筒模拟设备(2)之间。
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