CN108267391A - 一种机采井井下防气工具评价的实验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机采井井下防气工具评价的实验装置及方法，包括配液区和测试区；储气罐和储液罐均通过管路与气液混合罐连接，储气罐的出气管线上设置有第一流量控制阀门，储液罐的出液管线上设置有第二流量控制阀门；储液罐和气液混合罐底部有加热盘管；井下防气工具设置在支架平台上，井下防气工具两端分别密封连接有第一透明管、第二透明管，第一透明管、第二透明管内对应井下防气工具两端分别设置有第一气体流量计、第二气体流量计，气液混合罐的管线通过增压泵与第一透明管连接，管线上设置有第三流量控制阀门；第二透明管通过出液管线与废液回收罐连接。该装置可适应于气锚(井下油气分离器)的防气效果评价。
Description
【技术领域】
本发明属于采油工程技术领域，具体涉及一种机采井井下防气工具评价的实验装置及方法，可适应于气锚(井下油气分离器)的防气效果评价。
【背景技术】
随着开发技术的进步，低渗透油藏储量逐渐动用，开发规模也日渐增大。低渗透油藏由于其低渗特性，地层原始气油比高、饱和压力高，溶解气释放等因素影响，机采井均存在一定的气体影响现象。同时由于注气驱油技术在各油田的广泛应用，在一定程度上增加了地层原油中含气量，使得机采井气体影响问题变得尤为普遍。
抽油泵是机采井的重要组成部分，泵效也是评价机采井效率的主要考核指标。由于地层原油的脱气现象，抽油泵在运行过程中也会受到气体的影响。当抽油泵筒内有气体的存在时，原油不能及时充满泵筒，降低了抽油泵的排量，影响泵效；当气体含量达到一定程度时，抽油泵会发生“气锁”现象，抽油泵泵阀不能正常启闭，进而导致油井不出液，使得机采井泵效为零，系统效率也急剧下降。
机采井的防气主要手段是在抽油泵下增加气锚(井下气液分离器)。但目前市场上的气锚(井下油气分离器)种类繁多，工作原理也不尽相同，有重力式、螺旋式、内罩式、变螺距式等诸多种类。在进行防气效果评价分析时，从工具下入前后产量的变化来评价实施效果，而这些防气工具的下入往往是结合检泵作业来进行的，通常检泵后产量也会有所上升；各生产厂家通常也仅仅是从理论原理上来讲认为会有防气的效果，也没有运用室内实验手段来验证评价油气分离的效果。
因此需研制出一种机采井井下防气工具评价的实验装置及方法，能够在下井之前评价其防气效果，从而保证工具的下井后应用效果。
【发明内容】
为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种机采井井下防气工具评价实验装置及方法，可适应于气锚(井下油气分离器)的防气效果评价。
本发明目的是通过以下技术方案来实现的：
一种机采井井下防气工具评价的实验装置，包括配液区和测试区；
所述的配液区包含有储气罐、储液罐和气液混合罐，所述的储气罐和储液罐均通过管路与气液混合罐连接，储气罐的出气管线上设置有第一流量控制阀门，储液罐的出液管线上设置有第二流量控制阀门；储液罐和气液混合罐底部有加热盘管，
所述的测试区包括支架平台，井下防气工具设置在支架平台上，井下防气工具两端分别密封连接有第一透明管、第二透明管，第一透明管、第二透明管内对应井下防气工具两端分别设置有第一气体流量计、第二气体流量计，
所述的气液混合罐的管线通过增压泵与第一透明管连接，管线上设置有第三流量控制阀门；所述的第二透明管通过出液管线与废液回收罐连接。
所述的支架平台下有滚动滑轮，用于对测试平台进行倾角调整，倾角调整范围为0-90°。
所述的第一透明管、第二透明管均为有机玻璃管，采用透明的玻璃钢材质制成，管体整体耐压为3.5MPa。
所述的第一透明管、第二透明管与井下防气工具采用螺纹丝扣连接。
所述的储气罐存放压缩的空气、氮气；储液罐中的液体为水或含水白油。
所述的井下防气工具为气锚或井下油气分离器。
一种基于机采井井下防气工具评价的实验装置的试验方法，包括以下步骤：
步骤一：将需要评价的井下防气工具分别与气体流量计、透明管连接，并用固定在支架平台上；
步骤二：调整支架平台的倾角，使其达到实验设计的倾角角度；
步骤三：在储气罐和储液罐分别注入试验所需的气体和液体；
步骤四：分别开启储气罐的第一流量控制闸门和储液罐的第二流量控制阀门，开启气液混合罐中的加热盘管，使混合液达到实验要求的气液比和温度；
步骤五：开启气液混合罐的第三流量控制阀门，开启增压泵，调整增压泵的流量和压力，按照实验所需的设计流量和压力，将气液混合罐中的混合液缓慢持续的泵入第一透明管中；
步骤六：观察混合液在第一透明管中的流动型态，随着增压泵的不停注入，混合液流经第一气体流量计，读取第一气体流量计显示的读数，记录下进入井下防气工具前气体流量；混合液体流经至井下防气工具进行油气分离，然后流经至第二气体流量计，读取第二气体流量计显示的读数，记录下流经井下防气工具后气体流量；含气流体流经上端的气体流量计后进入第二透明管中，观察第二透明管中混合液的流动型态；
步骤七：混合液在第二透明管中继续流动，然后流至废液罐中；
步骤八：调整第一流量控制闸门、第二流量控制阀门、第三流量控制阀门以及支架平台的倾角大小，然后重复步骤六，对比需评价的井下防气工具两端气体流量计、气体流量计的读数以及第一透明管、第二透明管中流体的流动型态，形成数据组；
步骤九：对实验中测试的数据组进行分析，得出测试的井下防气工具油气分离效果评价。
加热盘管的加热温度范围为0～90℃。
增压泵的加压范围是0～3.5MPa，排量为0～5m3/d。
储气罐和储液罐分别注入气液混合罐形成的气液混合物的含水量范围为0～100％，气液比范围为0～1000m3/t。
相对于现有技术，本发明具有以下优点：
本发明的实验装置包括配液区和测试区，采用储气罐、储液罐向气液混合罐中注入所需的气体和液体；使混合液达到实验要求的气液比，并通过加热盘管对其进行加热到所需的温度；通增压泵将混合液体泵入实验平台中进行模拟了井下防气工具在真实井筒环境中的工作状况，通过透明管观察，通过气体流量计读数进行统计分析，精确直观的评价出井下防气工具的防气效果。
进一步，支架平台下有滚动滑轮，可以进行测试平台的倾角调整，更加真实的模拟井下环境状况。
进一步，螺纹丝扣连接的使用，使得实验组装和拆卸过程简单，提供工作效率。
本发明的方法通过不断改变液体和气体的比例、气液混合液的温度、增压泵的压力和排量、测试支架的倾角，使得测试区域模拟出油井在不同倾角、不同温度、压力以及不同气液比条件下的生产情况，然后在这种情况下用流体流经井下防气工具(井下油气分离器)，也相当于模拟了井下防气工具在真实井筒环境中的工作状况，可以精确直观的评价防气效果。
【附图说明】
图1是机采井防气工具评价实验装置的俯视示意图。
附图标记说明：1、储气罐；2、出气管线；3、第一流量控制阀门；4、气液混合罐；5、储液罐；6、出液管线；7、第二流量控制阀门；8、第三流量控制阀门；9、增压泵；10、管线；11、第一透明管；12、第一气体流量计；13、气锚；14、第二气体流量计、15、第二透明管；16、出液管线；17、废液回收罐；18支架平台。
【具体实施方式】
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细阐述，但本发明不限于该实施例。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选施例中详细说明具体的细节。
如图1所示，本实施例提供一种井下防气工具评价试验装置，大体可分为配液区和测试区两个区域，结构主要包括储气罐1、出气管线2、第一流量控制闸门3、气液混合罐4、储液罐5、第二出液管线6、第二流量控制阀门7、第三流量控制阀门8、增压泵9、管线10、有机玻璃管11、气体流量计12、气锚13、气体流量计14、有机玻璃管15、出液管线16、废液回收罐17、支架平台18。
所述的配液区包含有储气罐1、储液罐5、气液混合罐4，所述的储气罐1和储液罐5均通过管路与气液混合罐4连接，储气罐1的出气管线2上设置有第一流量控制阀门3，储液罐5的出液管线6上设置有第二流量控制阀门7；其中储气罐1存放压缩的空气、氮气；储液罐5中的液体可以介质可以为水，也可以为提前按照实验所需含水率配置好的含水白油，且白油的含水和粘度均可按照实验要求进行配置。储液罐5和气液混合罐4底部有加热盘管，对其中的含气液体加热可至0～90℃，实现地层流体的粘度和温度的模拟。
储液罐5中的选用白油主要是为了避免黑色或咖啡色的原油粘挂在测试装备上，无法观察有机玻璃管中流体的流动型态等问题的发生，而选用的一种原油替代品。它是一种透明的油状液体，且粘度和含水均可按照实验需求进行调配，可以真实模拟地层原油粘度和含水进行实验测试，并且可以观察流体在有机玻璃管中的流动型态。
第二流量控制闸门7和第三流量控制闸门8主要用于控制储气罐、储液罐的出口流量，从而配制出实验测试所需的不同气液比的流体。
所述的测试区包括支架平台18，有机玻璃管11、15，气锚13，气体流量计12、14等部分，通过在两端的有机玻璃管11、15之间用丝扣连接待评价的气锚13，形成测试平台。当增压泵9把含有气体的流体打入测试平台时，即可对气锚13(井下油气分离器)的油气分离效果的进行测试评价。
增压泵9主要用于对配置好的流体加压以及对测试区域的持续加注，使配置好的流体以恒定的压力和流量流经试验平台上有机玻璃管11、气体流量计12、气锚13、气体流量计14和有机玻璃管15，使得气锚在稳定的压力和流量条件进行防气效果测试评价。
支架平台18下有滚动滑轮，可以对测试平台进行不同倾角的调整，倾角调整范围为0-90°，从而实现定向采油井不同倾角条件下的油气分析效果。
有机玻璃管11、15的尺寸与普通油管相同，采用透明的玻璃钢材质，可以清楚看到流体在管体中的流动型态，管体整体耐压为3.5MPa，外径为Ф73mm，长度为10米。有机玻璃管11、15的一端采用螺纹丝扣连接，可连接待评价的井下气锚13(井下油气分离器)；另外一端为密封挡板结构，且挡板上有外径为50mm、长度30mm的细有机玻璃管，可连接进液10或者出液管线16。
气体流量计12、14分别安装于气锚13(井下油气分离器)的两端，可实时显示气体流量数据。
本发明的这种介质条件下对磨测试实验装置的试验方法，包括如下步骤：
步骤一：将需要评价的气锚13(井下油气分离器)分别与气体流量计12、14，玻璃钢，11连接好，并用固定卡子固定在支架平台18上。
步骤二：滚动支架平台18的滑轮，调整支架倾角，使其达到实验设计的倾角角度。倾角变化可以在0～90°范围之内任意调整。
步骤三：在储气罐1和储液罐5分别注入试验所需的气体和液体。液体和气体可任意比例调配，配制出不同含水(0～100％)、不同粘度条件下的流体。
步骤四：分别开启储气罐1的第一流量控制闸门3和储液罐5的第二流量控制阀门7，开启气液混合罐4中的加热盘管，使混合液达到实验要求的气液比和温度。加热装置的加热温度范围是0～90℃，气液比的范围为0～1000m3/t。
步骤五：开启气液混合罐4的第三流量控制阀门8，开启增压泵9，调整好增压泵的流量和压力，按照实验所需的设计流量和压力，将气液混合罐4中的混合液缓慢持续的泵入测试平台上的透明有机玻璃管11中。增压泵的加压范围是0～3.5MPa，排量为0～5m3/d。
步骤六：观察混合液在有机玻璃管11中的流动型态，随着增压泵9的不停注入，混合液流经下端的第一个气体流量计12，读取气体流量计12显示的读数，记录下进入气锚13(油气分离器)前气体流量(即为分离前混合液中的含气量)。然后混合液体流经至气锚13(井下油气分离器)进行油气分离，然后流经至上端的气体流量计14，读取气体流量计14显示的读数，记录下流经气锚13(油气分离器)后气体流量(即为分离后混合液中的含气量)。含气流体流经上端的气体流量计14后进入上端的透明有机玻璃管15中，观察透明有机玻璃管15中混合液的流动型态。
步骤七：混合液在有机玻璃管15中继续流动，然后流至废液罐17中。
步骤八：调整第一流量控制闸门3、第二流量控制阀门7、第三流量控制阀门8以及支架18的倾角大小，然后重复步骤六，对比需评价的气锚13两端气体流量计11、气体流量计14的读数以及有机玻璃管11、有机玻璃管5中流体的流动型态，形成数据组。
步骤九：对实验中测试的数据组进行分析，得出测试的气锚13(井下油气分离器)油气分离效果评价。
通过不断改变液体和气体的比例、气液混合液的温度、增压泵的压力和排量、测试支架的倾角，使得测试区域模拟出油井在不同倾角、不同温度、压力以及不同气液比条件下的生产情况，然后在这种情况下用流体流经气锚(井下油气分离器)，也相当于模拟了气锚在真实井筒环境中的工作状况，可以精确直观的评价防气效果。
本发明的具有以下优点：
1、实现了模拟油井在不同温度(0～90℃)、不同压力(0～3.5MPa)和不同井斜角(0～90°)条件下的生产情况。
2、可以通过液体((水或者白油)和气体以一定的比例混合，模拟油井不同含水(0～100％)、不同粘度和不同气液比(0～1000m3/t)条件的井筒流体。
3、可以满足定向井不同产液量(0～5m3/d)采油井的气锚(井下油气分离器)的防气效果评价。
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 (10)
1.一种机采井井下防气工具评价的实验装置，其特征在于，包括配液区和测试区；
所述的配液区包含有储气罐(1)、储液罐(5)和气液混合罐(4)，所述的储气罐(1)和储液罐(5)均通过管路与气液混合罐(4)连接，储气罐(1)的出气管线(2)上设置有第一流量控制阀门(3)，储液罐(5)的出液管线(6)上设置有第二流量控制阀门(7)；储液罐(5)和气液混合罐(4)底部有加热盘管；
所述的测试区包括支架平台(18)，井下防气工具(13)设置在支架平台(18)上，井下防气工具(13)两端分别密封连接有第一透明管(11)、第二透明管(15)，第一透明管(11)、第二透明管(15)内部对应井下防气工具(13)两端分别设置有第一气体流量计(12)、第二气体流量计(14)；
所述的气液混合罐(4)的管线(10)通过增压泵(9)与第一透明管(11)连接，管线(10)上设置有第三流量控制阀门(8)；所述的第二透明管(15)通过出液管线(16)与废液回收罐(17)连接。
2.根据权利要求1所述的一种机采井井下防气工具评价的实验装置，其特征在于，所述的支架平台(18)下有滚动滑轮，用于对测试平台进行倾角调整，倾角调整范围为0-90°。
3.根据权利要求1所述的一种机采井井下防气工具评价的实验装置，其特征在于，所述的第一透明管(11)、第二透明管(15)均为有机玻璃管，采用透明的玻璃钢材质制成，管体整体耐压为3.5MPa。
4.根据权利要求1所述的一种机采井井下防气工具评价的实验装置，其特征在于，所述的第一透明管(11)、第二透明管(15)与井下防气工具(13)采用螺纹丝扣连接。
5.根据权利要求1所述的一种机采井井下防气工具评价的实验装置，其特征在于，所述的储气罐(1)存放压缩的空气或氮气；储液罐(5)中的液体为水或含水白油。
6.根据权利要求1所述的一种机采井井下防气工具评价的实验装置，其特征在于，所述的井下防气工具(13)为气锚或井下油气分离器。
7.一种基于权利要求1所述的机采井井下防气工具评价的实验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将需要评价的井下防气工具(13)分别与气体流量计、透明管连接，并用固定在支架平台(18)上；
步骤二：调整支架平台(18)的倾角，使其达到实验设计的倾角角度；
步骤三：在储气罐(1)和储液罐(5)分别注入试验所需的气体和液体；
步骤四：分别开启储气罐(1)的第一流量控制闸门(3)和储液罐(5)的第二流量控制阀门(7)，开启气液混合罐(4)中的加热盘管，使混合液达到实验要求的气液比和温度；
步骤五：开启气液混合罐(4)的第三流量控制阀门(8)，开启增压泵(9)，调整增压泵(9)的流量和压力，按照实验所需的设计流量和压力，将气液混合罐(4)中的混合液缓慢持续的泵入第一透明管(11)中；
步骤六：观察混合液在第一透明管(11)中的流动型态，随着增压泵(9)的不停注入，混合液流经第一气体流量计(12)，读取第一气体流量计(12)显示的读数，记录下进入井下防气工具(13)前气体流量；混合液体流经至井下防气工具(13)进行油气分离，然后流经至第二气体流量计(14)，读取第二气体流量计(14)显示的读数，记录下流经井下防气工具(13)后气体流量；含气流体流经上端的气体流量计(14)后进入第二透明管(15)中，观察第二透明管(15)中混合液的流动型态；
步骤七：混合液在第二透明管(15)中继续流动，然后流至废液罐(17)中；
步骤八：调整第一流量控制闸门(3)、第二流量控制阀门(7)、第三流量控制阀门(8)以及支架平台(18)的倾角大小，然后重复步骤六，对比需评价的井下防气工具(13)两端气体流量计(11)、气体流量计(14)的读数以及第一透明管(11)、第二透明管(15)中流体的流动型态，形成数据组；
步骤九：对实验中测试的数据组进行分析，得出测试的井下防气工具(13)油气分离效果评价。
8.根据权利要求7所述的机采井井下防气工具评价的实验装置的试验方法，其特征在于，加热盘管的加热温度范围为0～90℃。
9.根据权利要求7所述的机采井井下防气工具评价的实验装置的试验方法，其特征在于，增压泵的加压范围是0～3.5MPa，排量为0～5m3/d。
10.根据权利要求7所述的机采井井下防气工具评价的实验装置的试验方法，其特征在于，储气罐(1)和储液罐(5)分别注入气液混合罐(4)形成的气液混合物的含水量范围为0～100％，气液比范围为0～1000m3/t。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180710 |
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