CN108961969B - 一种油井油气水三相气举采油工艺模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油井油气水三相气举采油工艺模拟装置，包括油水动力系统、空气动力系统、多个模拟井筒和气液分离系统，油水动力系统包括纯油系统、纯水系统、油水混合罐、油水稳流系统和液体流量计标定装置；空气动力系统包括冷却水系统、空压机、气稳流系统、空气加热罐和气体流量计标定装置；模拟井筒设置在水平台架上，水平台架两端分别滑动设置在水平轨道和竖直轨道上，模拟井筒上设有油水入口、气入口和油水气出口。本发明，可实现对实际油气井筒内流体流动状态的真实模拟，为气举采油理论及工艺提供基础试验数据，具有原理简单、功能齐全、使用方便、安全可靠、成本低廉的优点。

Description

一种油井油气水三相气举采油工艺模拟装置

技术领域

本发明涉及油井设备，具体涉及一种油井油气水三相气举采油工艺模拟装置。

背景技术

石油采取方式主要有自喷采油和人工举升两种，在经过试油后，会根据油井的油层特性和压力，选择合适的开采方式。当油层物性差和压力低的油井，能量不足以将油气举升到底，则需要补充能量，进行人工举升。人工举升包括气举采油和有杆泵采油，气举采油原理是从地面注入油井内的高压气体，高压气体与油层液体在油井中混合，利用气体的膨胀使油井中的混合液密度降低，将流入油井内的原油举升到地面。

而采用人工举升都需要进行试油，若每次采油之前，都在需要开采的油井上进行试探，这种试油结构具有以下缺点：

(1)需要监测试油层深度、石油的具体成色，不可避免会造成一部分石油的损失；

(2)在与预判的参数相差较多时，容易发生意外状况，容易造成石油开采的小部分污染；

(3)需要布置检测装置，操作繁杂。

由此可见，目前的人工举升采油方式存在操作繁琐和存在突发状况的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是目前的人工举升采油方式存在操作繁琐和存在突发状况的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供了一种油井油气水三相气举采油工艺模拟装置，包括：

油水动力系统，包括纯油系统、纯水系统、油水混合罐、油水稳流系统和液体流量计标定装置，所述油水混合罐设有纯油入口、纯水入口、油水出口和回收口，所述纯油系统与所述纯油入口连通，所述纯水系统与所述纯水入口连通，所述油水出口上设有油水稳流系统和液体流量计标定装置；

空气动力系统，包括冷却水系统、空压机、气稳流系统、空气加热罐和气体流量计标定装置；

多个模拟井筒，设置在水平台架上，所述水平台架两端分别滑动设置在水平轨道和竖直轨道上，所述模拟井筒上设有油水入口、气入口和油水气出口，所述油水稳流系统的出口与所述油水入口连通，所述空气加热罐的出口与所述气入口连通；

气液分离系统，与所述油水气出口连通，还设有气体出口和二次油水出口，所述二次油水出口与所述回收口连通。

在另一个优选的实施例中，所述模拟井筒共5支，依次并排布置在所述水平台架上，分别是第一模拟筒、第二模拟筒、第三模拟筒、第四模拟筒和第五模拟筒，且分别设置为常温低压低粘度直线模拟井筒、高温高压高粘度直线模拟井筒、常温低压低粘度起伏模拟井筒、常温低压低粘度直线模拟井筒、常温低压低粘度直线模拟井筒。

在另一个优选的实施例中，所述模拟井筒依流向依次设有油水入口手动球阀、气入口手动球阀、含水率测点、气液混合器、第一油气水气动球阀、压力测点、压差测点、温度测点、粘度测点、第二油气水气动球阀、油气水出口手动球阀及模拟井筒调压手动截止阀；

所述第一模拟筒、第四模拟筒、第五模拟筒的中间分别设有4节透明有机玻璃井筒，所述第二模拟筒的中间设有2节透明石英玻璃井筒，所述第三模拟筒上依流向依次设有气芯携液测试管段、中心取样测试管段、90°起伏模拟测试管段。

在另一个优选的实施例中，所述竖直台架的底部地面上设有主卷扬机，所述主卷扬机用于实现5支所述模拟井筒0°～75°～0°倾角的运动；所述水平台架远离所述竖直台架的一端设有辅助卷扬机，所述辅助卷扬机用于实现5支所述模拟井筒75°～90°～75°倾角的运动；

所述水平轨道上设有行程开关，所述行程开关与所述主卷扬机联锁，当所述水平台架连带5支所述模拟井筒从0°运动到75°时，所述水平台架撞上所述行程开关，所述主卷扬机自动停止工作且不能被启动，直至所述行程开关复位。

在另一个优选的实施例中，所述油水混合罐的顶部四周插有第一电加热管，所述第一电加热管的加热功率采用可控硅无极调节，所述油水混合罐顶部居中设有搅拌机构，所述油水混合罐搅拌机构由电动机、减速机构、二层桨叶等部件组成，所述搅拌机构电动机与所述第一电加热管联锁，所述搅拌机构电动机启动后所述第一电加热管才能启动，关闭所述第一电加热管后才能关闭所述搅拌机构电动机；

所述油水混合罐的侧面设有液位计、顶部设有油水液位传感器；所述油水混合罐的侧面设有油水混合罐内腔温度传感器，所述回收口上设有回收油水温度传感器；所述油水出口的管道上设有油水含水率测点、油水粘度测点；

所述油水液位传感器与所述第一电加热管联锁，所述油水混合罐内的液位未浸没所述第一电加热管发热段，所述第一电加热管停止工作；所述第一电加热管与所述油水混合罐内腔温度传感器联锁，所述油水混合罐内腔温度传感器检测到温度达到设定值，所述第一电加热管停止工作。

在另一个优选的实施例中，所述油水稳流系统包括三个柱塞泵，且三个所述柱塞泵上分别对应设有第一科式液体质量流量计、第二科式液体质量流量计和第三科式液体质量流量计；液体流量范围为0.02～20m³/h，划分成0.02～0.2m³/h、0.2～2m³/h、2～20m³/h共3个液体流量范围，分别由三个所述柱塞泵调节；

所述第二科式液体质量流量计的量程下限覆盖所述第一科式液体质量流量计的量程上限，所述第三科式液体质量流量计的量程下限覆盖所述第二科式液体质量流量计的量程上限；

所述柱塞泵出口压力传感器与所述柱塞泵连锁，当所述柱塞泵出口压力传感器检测到压力达到设定值时，所述柱塞泵停止工作。

在另一个优选的实施例中，所述空压机包括低压空压机和中压空压机，所述低压空压机和所述中压空压机择一使用；

所述低压空压机和所述中压空压机上的出口设有储气罐，所述储气罐的出口管道上沿气流方向设有三级过滤装置，且一级过滤装置和二级过滤装置之间设有空气冷干装置，三级过滤装置后设有空气减压阀和第一气体手动球阀。

在另一个优选的实施例中，所述气稳流系统包括五个气体支管，气体流量范围为0.021～2100m³/h，划分成0.021～0.21m³/h、0.21～2.1m³/h、2.1～21m³/h、21～210m³/h、210～2100m³/h共5个气体流量范围，分别由五个所述气体支管调节；

五个所述气体支管上分别对应设有第一热式气体质量流量计、第二热式气体质量流量计、第三热式气体质量流量计、第四热式气体质量流量计和第五热式气体质量流量计，所述第二热式气体质量流量计的量程下限覆盖所述第一热式气体质量流量计的量程上限，所述第三热式气体质量流量计的量程下限覆盖所述第二热式气体质量流量计的量程上限，所述第四热式气体质量流量计的量程下限覆盖所述第三热式气体质量流量计的量程上限，所述第五热式气体质量流量计的量程下限覆盖所述第四热式气体质量流量计的量程上限。

在另一个优选的实施例中，所述空气加热罐的顶部居中插有第二电加热管，所述电加热管加热功率采用可控硅无极调节，所述空气加热罐的入口管道设有气体入口温度传感器，出口管道依次设有气体出口温度传感器、气体单向阀和气体出口压力传感器；

所述第二电加热管与所述气稳流系统联锁，所述气稳流系统检测到流量高于预定值时，所述第二电加热管才能开启；

所述第二电加热管与所述气体出口温度传感器联锁，所述气体出口温度传感器检测到温度达到设定值时，所述第二电加热管停止工作。

本发明，可模拟一定温度、一定粘度、一定压力的油水混合物经流量调节后与一定压力、一定流量、一定温度的空气混合后进入不同规格、不同倾角的模拟井筒，观察、记录流型(从气泡流到雾状流)，测量温度、压力、粘度、压差、含水率，最后进行相分离，能够产生从气泡流到雾状流的三相流动全部流型，可实现对实际油气井筒内流体流动状态的真实模拟，为气举采油理论及工艺提供基础试验数据，具有原理简单、功能齐全、使用方便、安全可靠、成本低廉的优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的连接管线图；

图3为本发明的气液分离系统的管线放大图；

图4为本发明的油水混合系统的管线放大图；

图5为本发明的模拟井筒的管线放大图；

图6为本发明的空气压缩系统的管线放大图。

具体实施方式

本发明提供了一种油井油气水三相气举采油工艺模拟装置，下面结合具体实施例和说明书附图对本发明予以详细说明。

如图1和图2所示，本发明提供的油井油气水三相气举采油工艺模拟装置，包括油水动力系统、空气动力系统、模拟井筒30和气液分离系统40。

油水动力系统包括纯油系统11、纯水系统12、油水混合罐13、油水稳流系统14和液体流量计标定装置15，油水混合罐13设有纯油入口、纯水入口、油水出口和回收口，纯油系统11与纯油入口连通，纯水系统12与纯水入口连通，油水出口上设有油水稳流系统14和液体流量计标定装置15。

空气动力系统包括冷却水系统21、空压机22、气稳流系统23、空气加热罐24和气体流量计标定装置25。

模拟井筒30为多个，设置在水平台架31上，水平台架31两端分别滑动设置在水平轨道33和竖直轨道34上，模拟井筒30上设有油水入口、气入口和油水气出口，油水稳流系统14的出口与油水入口连通，空气加热罐24的出口与气入口连通。

气液分离系统40与油水气出口连通，还设有气体出口和二次油水出口，二次油水出口与回收口连通。进行气液分离之后的油水介质还可以回收到油水混合罐13内，可循环使用。

本发明的技术方案是：一定温度、一定粘度、一定压力的油水混合物经流量调节后与一定压力、一定流量、一定温度的空气混合后进入不同规格、不同倾角的模拟井筒30，观察、记录流型(从气泡流到雾状流)，测量温度、压力、粘度、压差、含水率，最后进行相分离。本发明能够产生从气泡流到雾状流的三相流动全部流型，可实现对实际油气井筒内流体流动状态的真实模拟。

如图2和图5所示，模拟井筒30共5支，依次并排布置在水平台架31上，分别是第一模拟筒、第二模拟筒、第三模拟筒、第四模拟筒和第五模拟筒，且分别设置为常温低压低粘度直线模拟井筒、高温高压高粘度直线模拟井筒、常温低压低粘度起伏模拟井筒、常温低压低粘度直线模拟井筒、常温低压低粘度直线模拟井筒。低压指压力范围0～1MPa，高压指压力范围0～3.5MPa。

5支模拟井筒30依流向依次设有油水入口手动球阀、气入口手动球阀、含水率测点、气液混合器、第一油气水气动球阀、压力测点、压差测点、温度测点、粘度测点、第二油气水气动球阀、油气水出口手动球阀及并排设置的三个模拟井筒调压手动截止阀。调节模拟井筒30调压手动截止阀的开度，可调节5支模拟井筒30内的介质压力，以提供覆盖试验所需压力范围的工作介质。第一油气水气动球阀和第二油气水气动球阀从全开到全关所用时间小于0.5s，同时关闭时，可测量5支模拟井筒30中的气液比。2个压差测点与压差传感器连接，测量模拟井筒30内2个固定点的压差。

5支模拟井筒30的5个油水二相入口连接在一起，再通过软管与油水稳流系统14连接；5支模拟井筒30的5个气入口连接在一起，再通过软管与空气加热罐24连接；5支模拟井筒30的5个油气水三相出口连接在一起，再通过软管与模拟井筒调压手动截止阀及气液分离系统40连接。3根15m的软管能实现5支模拟井筒30在0°～90°倾角的运动。

第一模拟筒、第四模拟筒、第五模拟筒用于常温低压低粘度流体的试验，每支模拟井筒30长约11.5m，中间设有4节透明有机玻璃井筒，每节长1.75m、总长7m。第二模拟筒用于高温高压高粘度流体的试验，模拟井筒长约11.5m，中间设有2节透明石英玻璃井筒，每节长1m。第三模拟筒用于常温低压低粘度流体的试验，模拟井筒长约11.5m，依流向依次设有气芯携液测试管段、中心取样测试管段、90°起伏模拟测试管段。

在竖直台架32的底部地面上设有主卷扬机，主卷扬机用于实现5支模拟井筒30在0°～75°～0°倾角的运动；在水平台架31远离竖直台架32一端设有辅助卷扬机，辅助卷扬机用于实现5支模拟井筒30在75°～90°～75°倾角的运动。

在水平轨道33上设有行程开关，行程开关与主卷扬机联锁，当水平台架31连带其上安装的5支模拟井筒30从0°运动到75°时，水平台架31撞上行程开关，主卷扬机自动停止工作且不能被启动，直至行程开关复位。

在竖直台架32底部设有缓冲机构，缓冲机构能避免水平台架31连带其上安装的5支模拟井筒30从75°运动到90°时，与竖直台架32发生剧烈撞击。

如图2和图4所示，油水混合罐13用于盛装、加热及搅拌试验所需油、水单相液体介质或二相混合液体介质。油水混合罐13最高工作温度为90℃。从油水混合罐13顶部四周插有第一电加热管，第一电加热管加热功率采用可控硅无极调节。油水混合罐13顶部居中设有搅拌机构，油水混合罐13搅拌机构由电动机、减速机构、二层桨叶等部件组成，油水混合罐搅拌机构电动机与第一电加热管联锁，开启第一电加热管前必须先开启搅拌机构电动机，关闭第一电加热管后才能关闭搅拌机构电动机，防止第一电加热管局部过热形成干烧。

油水混合罐13侧面设有液位计、顶部设有油水液位传感器；油水混合罐13侧面设有油水混合罐内腔温度传感器，回收口上设有回收油水温度传感器；油水出口的管道上设有油水含水率测点、油水粘度测点。

油水液位传感器与第一电加热管联锁，油水混合罐13内的液位未浸没第一电加热管发热段，第一电加热管停止工作；油水混合罐13的液位必须浸没第一电加热管发热段，防止第一电加热管局部过热形成干烧。

第一电加热管与油水混合罐内腔温度传感器联锁，油水混合罐内腔温度传感器检测到温度达到设定值时自动给出信号并停止第一电加热管工作。

油水混合罐13的油水出口设有维修用手动球阀，关闭维修用手动球阀可对油水稳流系统14设备进行维修；油水混合罐13底部设有排污手动球阀，开启排污手动球阀可对油水混合罐13进行排污。

油水稳流系统14用于提供试验所需0～3.5MPa压力、0.02～20m³/h流量的液体介质，包括三条液体支管141，各液体支管141沿液流方向依次设有液体过滤器、柱塞泵、第一油水手动球阀、柱塞泵出口压力传感器、液体质量流量计、第二油水手动球阀，并汇合成一液体总管。

液体总管沿液流方向设有液体流量计标定装置15、第六油水手动球阀、模拟井筒进液温度传感器和模拟井筒进液压力传感器。

液体总管上在液体流量计标定装置15的前侧设有支管142，支管142上依次设有第三油水手动球阀、立式离心泵、立式离心泵出口压力表、第四油水手动球阀。支管141上还设有二次支管143，二次支管143通过气动调节阀、第五油水手动球阀与支管142连接。

液体流量范围为0.02～20m³/h，按最大值是最小值的10倍，划分成0.02～0.2m³/h、0.2～2m³/h、2～20m³/h共3个液体流量范围，分别由三个液体支管141调节，3台柱塞泵配装变频电机。

液体过滤器分别安装在柱塞泵入口处，用于过滤液体介质中的杂质，保证油水稳流系统14设备工作介质的洁净度。

试验完成后，开启支路142上的第三油水手动球阀、立式离心泵、第四油水手动球阀，可排出油水稳流系统14、15m供液软管、模拟井筒30中的液体介质。

第二科式液体质量流量计的量程下限覆盖第一科式液体质量流量计的量程上限，第三科式液体质量流量计的量程下限覆盖第二科式液体质量流量计的量程上限，满足测量需求的同时可相互之间进行标定。

柱塞泵出口压力传感器与3台柱塞泵联锁，当柱塞泵出口压力传感器检测到压力达到设定值时自动给出信号并停止柱塞泵工作。

如图2和图6所示，气稳流系统23用于提供试验所需0～1.0MPa压力、0.021～2100m³/h流量或0～3.5MPa压力、0.021～750m³/h流量的空气介质。低压空压机221和中压空压机222的出口设有储气罐231，储气罐231的出口管道上分别设有三级过滤装置，且一级过滤装置和二级过滤装置之间设有空气冷干装置，三级过滤装置后设有空气减压阀和第一气体手动球阀。三级过滤装置用于除去空气中的杂质，保证气稳流系统23设备工作介质的洁净度。空气冷干装置为冷干机，用于除去空气中的水分，保证气稳流系统23设备工作介质的干燥度。空气减压阀，用于调节及稳定气体支管入口空气压力，以提供覆盖试验所需压力范围的空气介质。

试验所需0～1.0MPa压力、0.021～2100m³/h流量的空气介质由低压空压机221提供，低压空压机221额定输出压力为1.0MPa、额定输出流量为2268m³/h；试验所需0～3.5MPa压力、0.021～750m³/h流量的空气介质由中压空压机222提供，中压空压机222额定输出压力为3.5MPa、额定输出流量为810m³/h；低压空压机221、中压空压机222配装变频电机，且2台空压机择一使用。

气体流量范围为0.021～2100m³/h，按最大值是最小值的10倍，划分成0.021～0.21m³/h、0.21～2.1m³/h、2.1～21m³/h、21～210m³/h、210～2100m³/h共5个气体流量范围，分别由5个气体支管232调节。

五个气体支管232上分别对应设有第一热式气体质量流量计、第二热式气体质量流量计、第三热式气体质量流量计、第四热式气体质量流量计和第五热式气体质量流量计。第二热式气体质量流量计的量程下限覆盖第一热式气体质量流量计的量程上限，第三热式气体质量流量计的量程下限覆盖第二热式气体质量流量计的量程上限，第四热式气体质量流量计的量程下限覆盖第三热式气体质量流量计的量程上限，第五热式气体质量流量计的量程下限覆盖第四热式气体质量流量计的量程上限，满足测量需求的同时可相互之间进行标定。

空气加热罐24用于加热试验所需空气介质，空气加热罐24最高工作温度为90℃，从空气加热罐24顶部居中插有第二电加热管，第二电加热管加热功率采用可控硅无极调节。空气加热罐24入口管道设有空气加热罐内腔温度传感器，空气加热罐24出口管道依次设有气体出口温度传感器、气体单向阀、气体出口压力传感器。气体单向阀用于防止模拟井筒30内的液体介质回流进入气稳流系统23的设备及管道。

第二电加热管与气稳流系统23联锁，气稳流系统23检测到流量高于预定值(可设置为150m³/)h时，第二电加热管才能开启，防止第二电加热管局部过热形成干烧。

第二电加热管与气体出口温度传感器联锁，气体出口温度传感器检测到温度达到设定值时自动给出信号并停止第二电加热管工作。

如图2和图3所示，气液分离系统40用于将空气从试验介质中分离并排放到大气中，回收试验介质中的油、水单相液体介质或二相混合液体介质。气液分离系统40包括气液分离器，气液分离器采用螺旋分离型，利用离心分离原理分离空气和液体介质。气液混合流体切向流入气液分离器，在离心力作用下，混合流体中的空气从气液分离器顶部管口排放到大气中，剩余的液体介质流入油水混合罐13。

纯油系统11用于输送和存储不同粘度的白油，包括3个储油罐111，3个储油罐111上设有多个手动球阀，还设有齿轮油泵、白油单向阀、齿轮油泵出口压力表、齿轮油泵出口含水率测点、齿轮油泵出口粘度测点、储油罐液位测点。

3个储油罐111用于存储不同粘度的白油，齿轮油泵用于为白油在纯油系统11中流动提供动力，单向阀用于防止白油回流。

各个储油罐111可利用多个手动球阀的开关组合，可实现3个储油罐111内白油相互之间倒罐；可实现将油水混合罐13内白油倒入3个储油罐111。

储油罐111顶部安装的白油液位传感器与齿轮油泵联锁，当白油液位传感器检测到液位达到设定值时自动给出信号并停止齿轮油泵工作。

纯水系统12用于输送和存储自来水，包括储水罐121，储水罐121上设有多个手动球阀，还设有纯水立式离心泵、纯水单向阀、纯水立式离心泵出口压力表、纯水立式离心泵出口含水率测点和储水罐液位测点。

储水罐121用于存储自来水，纯水立式离心泵用于为自来水在纯水系统12中流动提供动力；纯水单向阀用于防止自来水回流。

开启手动球阀，纯水立式离心泵可将储水罐121内存储的自来水泵入油水混合罐13，或可将油水混合罐13底部的自来水泵入储水罐121。

储水罐121顶部安装的纯水液位传感器与纯水立式离心泵联锁，当纯水液位传感器检测到液位达到设定值时自动给出信号并停止纯水立式离心泵工作。

冷却水系统21用于为空压机22中的2台空压机提供冷却水，并通过安装在户外的冷却塔将2台空压机工作时产生的热量传给大气。

液体流量计标定装置用于在线标定油水稳流系统14中的3台科式液体质量流量计。气体流量计标定装置用于在线标定气稳流系统23中的5台热式气体质量流量计。

一、本发明的试验操作步骤

1)利用卷扬机将水平台架31及模拟井筒30升至目标角度(倾斜角度最大可达90°)；

2)准备白油(根据需要调节粘度，最高可达1000cP)、水；

3)根据所需配比将白油、水注入油水混合罐13中进行混合、搅拌均匀，若有需要可将油水混合液温度升至目标温度(最高温度可达90℃)；

4)利用柱塞泵将油水混合液输出(输出压力最高可达3.5MPa)，并进行流量调节、测量后达到所需液体流量，输送至模拟井筒30内的气液混合器；

5)利用空压机输出压缩空气(输出压力最高可达3.5MPa)，并经气体支管进行流量调节、测量后达到所需气体流量，输送至模拟井筒30内的气液混合器；

6)油水混合液与空气在气液混合器中进行混合，形成均匀的三相流体流经模拟井筒30；

7)观察、记录流型(从气泡流到雾状流)，测量含水率、压力、压差、温度、粘度等数据；

8)三相流体进行气液分离、油水分离。

二、流量调节方法

1)液体流量调节方法

当需要得到某条液体支管141上柱塞泵额定流量的40％～100％流量范围时，采用变频调节柱塞泵的转速来实现，此时二次支管143旁通回流气动调节阀一直处于关闭状态。

当需要得到某条液体支管141上柱塞泵额定流量的10％～40％流量范围时，先采用变频调节柱塞泵的转速，使柱塞泵输出的流量为其额定流量的50％，再通过调节二次支管143旁通回流气动调节阀开度，使柱塞泵输出的多余流量从二次支管143流回油水混合罐13来实现。

2)气体流量调节方法

当需要得到某条气体支管热式气体质量流量计量程范围的气体流量时，采用调节对应气体支管气动调节阀开度来实现。

本发明配备三种规格、能实现0°～90°倾角的模拟井筒30；可模拟的液体流量范围为0.02～20m³/h、气体流量范围为0.021～2100m³/h；可模拟最高90℃、3.5MPa、1000cP的高温高压高粘度流体；配备高精度流量、温度、压力、粘度、压差、含水率等传感器及高速摄像机。

本发明，可模拟一定温度、一定粘度、一定压力的油水混合物经流量调节后与一定压力、一定流量、一定温度的空气混合后进入不同规格、不同倾角的模拟井筒，观察、记录流型(从气泡流到雾状流)，测量温度、压力、粘度、压差、含水率，最后进行相分离，能够产生从气泡流到雾状流的三相流动全部流型，可实现对实际油气井筒内流体流动状态的真实模拟，为气举采油理论及工艺提供基础试验数据，具有原理简单、功能齐全、使用方便、安全可靠、成本低廉的优点。

本发明不仅局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下得到的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种油井油气水三相气举采油工艺模拟装置，其特征在于，包括：

油水动力系统，包括纯油系统、纯水系统、油水混合罐、油水稳流系统和液体流量计标定装置，所述油水混合罐设有纯油入口、纯水入口、油水出口和回收口，所述纯油系统与所述纯油入口连通，所述纯水系统与所述纯水入口连通，所述油水出口上设有油水稳流系统和液体流量计标定装置；

空气动力系统，包括冷却水系统、空压机、气稳流系统、空气加热罐和气体流量计标定装置；

多个模拟井筒，设置在水平台架上，所述水平台架两端分别滑动设置在水平轨道和竖直轨道上，所述模拟井筒上设有油水入口、气入口和油水气出口，所述油水稳流系统的出口与所述油水入口连通，所述空气加热罐的出口与所述气入口连通；

气液分离系统，与所述油水气出口连通，还设有气体出口和二次油水出口，所述二次油水出口与所述回收口连通；

竖直轨道固定在竖直台架上，所述竖直台架的底部地面上设有主卷扬机，所述主卷扬机用于实现5支所述模拟井筒0°～75°～0°倾角的运动；所述水平台架远离所述竖直台架的一端设有辅助卷扬机，所述辅助卷扬机用于实现5支所述模拟井筒75°～90°～75°倾角的运动；

所述水平轨道上设有行程开关，所述行程开关与所述主卷扬机联锁，当所述水平台架连带5支所述模拟井筒从0°运动到75°时，所述水平台架撞上所述行程开关，所述主卷扬机自动停止工作且不能被启动，直至所述行程开关复位。

2.根据权利要求1所述的油井油气水三相气举采油工艺模拟装置，其特征在于，所述模拟井筒共5支，依次并排布置在所述水平台架上，分别是第一模拟筒、第二模拟筒、第三模拟筒、第四模拟筒和第五模拟筒，且分别设置为常温低压低粘度直线模拟井筒、高温高压高粘度直线模拟井筒、常温低压低粘度起伏模拟井筒、常温低压低粘度直线模拟井筒、常温低压低粘度直线模拟井筒。

3.根据权利要求2所述的油井油气水三相气举采油工艺模拟装置，其特征在于，所述模拟井筒依流向依次设有油水入口手动球阀、气入口手动球阀、含水率测点、气液混合器、第一油气水气动球阀、压力测点、压差测点、温度测点、粘度测点、第二油气水气动球阀、油气水出口手动球阀及模拟井筒调压手动截止阀；

所述第一模拟筒、第四模拟筒、第五模拟筒的中间分别设有4节透明有机玻璃井筒，所述第二模拟筒的中间设有2节透明石英玻璃井筒，所述第三模拟筒上依流向依次设有气芯携液测试管段、中心取样测试管段、90°起伏模拟测试管段。

4.根据权利要求1所述的油井油气水三相气举采油工艺模拟装置，其特征在于，所述油水混合罐的顶部四周插有第一电加热管，所述第一电加热管的加热功率采用可控硅无极调节，所述油水混合罐顶部居中设有搅拌机构，所述油水混合罐搅拌机构包括电动机、减速机构、二层桨叶，所述搅拌机构电动机与所述第一电加热管联锁，所述搅拌机构电动机启动后所述第一电加热管才能启动，关闭所述第一电加热管后才能关闭所述搅拌机构电动机；

所述油水混合罐的侧面设有液位计、顶部设有油水液位传感器；所述油水混合罐的侧面设有油水混合罐内腔温度传感器，所述回收口上设有回收油水温度传感器；所述油水出口的管道上设有油水含水率测点、油水粘度测点；

所述油水液位传感器与所述第一电加热管联锁，所述油水混合罐内的液位未浸没所述第一电加热管发热段，所述第一电加热管停止工作；所述第一电加热管与所述油水混合罐内腔温度传感器联锁，所述油水混合罐内腔温度传感器检测到温度达到设定值，所述第一电加热管停止工作。

5.根据权利要求1所述的油井油气水三相气举采油工艺模拟装置，其特征在于，所述油水稳流系统包括三个柱塞泵，且三个所述柱塞泵上分别对应设有第一科式液体质量流量计、第二科式液体质量流量计和第三科式液体质量流量计；液体流量范围为0.02～20m³/h，划分成0.02～0.2m³/h、0.2～2m³/h、2～20m³/h共3个液体流量范围，分别由三个所述柱塞泵调节；

所述第二科式液体质量流量计的量程下限覆盖所述第一科式液体质量流量计的量程上限，所述第三科式液体质量流量计的量程下限覆盖所述第二科式液体质量流量计的量程上限；

所述柱塞泵出口压力传感器与所述柱塞泵连锁，当所述柱塞泵出口压力传感器检测到压力达到设定值时，所述柱塞泵停止工作。

6.根据权利要求1所述的油井油气水三相气举采油工艺模拟装置，其特征在于，所述空压机包括低压空压机和中压空压机，所述低压空压机和所述中压空压机择一使用；

所述低压空压机和所述中压空压机上的出口设有储气罐，所述储气罐的出口管道上沿气流方向设有三级过滤装置，且一级过滤装置和二级过滤装置之间设有空气冷干装置，三级过滤装置后设有空气减压阀和第一气体手动球阀。

7.根据权利要求1所述的油井油气水三相气举采油工艺模拟装置，其特征在于，所述气稳流系统包括五个气体支管，气体流量范围为0.021～2100m³/h，划分成0.021～0.21m³/h、0.21～2.1m³/h、2.1～21m³/h、21～210m³/h、210～2100m³/h共5个气体流量范围，分别由五个所述气体支管调节；

五个所述气体支管上分别对应设有第一热式气体质量流量计、第二热式气体质量流量计、第三热式气体质量流量计、第四热式气体质量流量计和第五热式气体质量流量计，所述第二热式气体质量流量计的量程下限覆盖所述第一热式气体质量流量计的量程上限，所述第三热式气体质量流量计的量程下限覆盖所述第二热式气体质量流量计的量程上限，所述第四热式气体质量流量计的量程下限覆盖所述第三热式气体质量流量计的量程上限，所述第五热式气体质量流量计的量程下限覆盖所述第四热式气体质量流量计的量程上限。

8.根据权利要求7所述的油井油气水三相气举采油工艺模拟装置，其特征在于，所述空气加热罐的顶部居中插有第二电加热管，所述第二电加热管加热功率采用可控硅无极调节，所述空气加热罐的入口管道设有气体入口温度传感器，出口管道依次设有气体出口温度传感器、气体单向阀和气体出口压力传感器；

所述第二电加热管与所述气稳流系统联锁，所述气稳流系统检测到流量高于预定值时，所述第二电加热管才能开启；

所述第二电加热管与所述气体出口温度传感器联锁，所述气体出口温度传感器检测到温度达到设定值时，所述第二电加热管停止工作。

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