CN109060616A - 一种高精度井筒硫沉积影响因素可视化测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高精度井筒硫沉积影响因素可视化测试装置及方法，它包括供给系统、井筒条件模拟系统、磁悬浮天平计量系统、可视化数据采集系统和尾气处理系统。本发明的有益效果是：该装置可以真实模拟任意类型井筒、任意位置的温度和压力以及硫的不同相态，通过改变温度、压力、沉积时间、井斜角、硫化氢含量和含水量定性测量分析硫沉积影响因素，大幅度提高硫沉积量和沉积速度测试精度，并通过高倍显微镜实时观察井筒内硫的析出动态、沉积动态；当硫单质悬浮在井筒中时，可计算得到不同状态下硫的临界悬浮速度和最小携硫产气量。本发明具有安全性好、测量精度高、耐高温高压、抗腐蚀强等优势，对研究高含硫气井井筒硫沉积规律具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开采技术领域，尤其是涉及一种高精度井筒硫沉积影响因素可视化测试装置及方法。
背景技术
我国高含硫气藏资源丰富，例如,渤海湾盆地陆相地层的华北赵兰庄气田、胜利油田罗家气田和四川盆地海相地层的渡口河气田飞仙关组气藏、罗家寨气田飞仙关组气藏、普光气田飞仙关组气藏、铁山坡气田飞仙关组气藏、龙门气田飞仙关组气藏、高峰场气田飞仙关组气藏、中坝气田雷口坡组气藏和卧龙河气田嘉陵江组气藏，均属典型的高含硫气藏。在高含硫储层钻井过程中，随井筒中压力和温度不断下降，元素硫将以单体形式从载硫气体中析出，并有可能随气体带出井口或附着在井壁上，缩小井径，影响流体在井筒中的流动。硫沉积是高含硫气藏开发过程中必然存在而又必须解决的世界级难题。实践表明硫沉积对气井产能有着重要的影响。国内外已经有数百口井报道硫沉积和井筒完整性对气井生产带来的严重危害。例如，2002年壳牌加拿大公司所属落基山脉地区Foothills含硫气田不出数月发生“硫堵”致使生产无法正常进行。
由此可见，硫沉积的预测和评估技术对高含硫气藏的开采非常重要，硫的沉积规律会受到多重因素的影响。首先，硫的溶解度及硫的相态受到井筒中温度、压力及硫化氢含量的直接影响，不同相态下的硫(固硫、液硫)具有不同的沉积规律。其次，井筒中水的含量和井斜角的大小直接影响到硫的临界悬浮速度进而影响硫的沉积规律。最后，由于流体在垂直井、斜度井和水平井中具有完全不同的渗流方式，硫沉积也有相应不同的规律，在探索规律的过程中需要分别研究。因此，硫沉积规律是多重因素共同影响、共同作用的结果。
但是，目前对于井筒中硫沉积规律的定量测量研究尚处空白阶段，现有的室内实验条件与真实井筒流动条件存在较大差异，一般不能模拟斜度井及水平井井筒的流体流动，对于不同相态硫的影响也欠缺考虑，且现有设备测量精度不足，测量误差大或甚至本无法测量出硫沉积量，也无法测量井筒中硫颗粒或硫液滴的临界悬浮速度和最小携硫气量，同时无法直观观察硫在井筒中的析出和沉积动态。综上，现有的实验测试系统及方法不能实时准确动态测量井筒中的硫沉积量、沉积速度、临界悬浮速度和最小携硫气量，也不能直观的观察硫的析出、沉积形态得到井筒中硫的沉积规律。
因此，有必要设计一种高精度井筒硫沉积影响因素可视化测试装置及方法，来解决上述所遇到的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种高精度井筒硫沉积影响因素可视化测试装置及方法，可应用于硫不同相态对硫沉积规律的影响试验，可以真实模拟垂直井、斜度井和水平井等多种井型及其相应的流体流动方式，并能真实模拟井筒内的高温高压环境，通过磁悬浮天平的使用大幅度提高硫沉积量测试精度，并实时计算硫的沉积量、沉积速度，确定硫的临界悬浮速度及最小携硫气量，通过高倍显微镜实时观察硫的析出、沉积动态。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种高精度井筒硫沉积影响因素可视化测试装置，该装置包括有供给系统、井筒条件模拟系统、磁悬浮天平计量系统、可视化数据采集系统和尾气处理系统。
所述供给系统包括样品气罐、抗硫配样器、活塞容器A、活塞容器B、恒速恒压泵A、恒速恒压泵B、中间反应容器、回压控制阀和手动回压泵；所述样品气罐的取样口通过管路与抗硫配样器的进口连接，在样品气罐与抗硫配样器的连接管路上设有气源控制阀，抗硫配样器的出口端设有抗硫配样器控制阀；所述活塞容器A的上端出口与气体增压泵进口相连，并在管路中设有活塞容器A控制阀，活塞容器A的下端进口与恒速恒压泵A相连，并在管路中设有恒速恒压泵控制阀A；所述活塞容器B的上端出口与气体增压泵进口相连，并在管路中设有活塞容器B控制阀，活塞容器B的下端进口与恒速恒压泵B相连，并在管路中设有恒速恒压泵控制阀B；所述气体增压泵的进口分别与抗硫配样器控制阀、活塞容器控制阀A、活塞容器控制阀B相连，气体增压泵的出口与中间反应容器的进口相连，中间反应容器的上方设置有储液罐A，中间反应容器的出口通过管路与井筒条件模拟系统连接。
所述井筒条件模拟系统包括恒温箱、水平井筒、垂直井筒和恒速恒压泵C，水平井筒和垂直井筒置于恒温箱内；所述水平井筒与中间反应容器出口相连且在连接管路上设有水平井筒控制阀，垂直井筒与中间反应容器出口相连且在连接管路上设有垂直井筒控制阀，垂直井筒控制阀和水平井筒控制阀与中间反应容器连接的共用管路上还设有安全阀；所述水平井筒末端设置有放空阀A，放空阀A的出口通过排出管路连接到尾气处理系统，水平井筒出口与恒速恒压泵C连接；所述垂直井筒放置在井筒架上，且垂直井筒下端设置有放空阀B，放空阀B的出口也通过排出管路连接到尾气处理系统；所述手动回压泵的出口与水平井筒和垂直井筒的出口相连且在共用管路上设置有井筒输出端控制阀。
所述磁悬浮天平计量系统由高精度磁悬浮天平、永磁铁、磁悬浮天平感应器、电磁铁和位置感应器构成；所述恒温箱的外部顶端架设有可移动滑杆，高精度磁悬浮天平固定在可移动滑杆上，并通过可移动滑杆的移动改变高精度磁悬浮天平的位置；所述磁悬浮天平感应器位于高精度磁悬浮天平的内部，永磁铁位于水平井筒和垂直井筒的上侧，电磁铁位于高精度磁悬浮天平的下侧。
所述可视化数据采集系统包括压力传感器A、压力传感器B、温度传感器C、高倍显微镜、气体分离瓶、搅拌棒、大量程流量计、中量程流量计、小量程流量计、计算机和磁悬浮天平感应器；所述压力传感器A设置于水平井筒和垂直井筒的共用输入管路上，压力传感器B设置于水平井筒和垂直井筒的共用输出管路上；所述温度传感器C置于恒温箱上；所述气体分离瓶设置于井筒输出端控制阀之后的管路尾端；所述磁悬浮天平感应器置于高精度磁悬浮天平中；所述搅拌棒置于气体分离瓶的内部，气体分离瓶的出口连接大量程流量计、中量程流量计、小量程流量计的进口，大量程流量计、中量程流量计、小量程流量计的出口端通过排出管路连接到尾气处理系统；所述高倍显微镜置于恒温箱的外部，通过旋转伸缩架连接；所述压力传感器A、压力传感器B、温度传感器A、温度传感器B、温度传感器C、高倍显微镜、大量程流量计、中量程流量计、小量程流量计和磁悬浮天平感应器的输出端均与计算机连接；
所述尾气处理系统包括储集罐、喷洒系统A和储液罐B，储集罐的入口连接大量程流量计、中量程流量计和小量程流量计的出口，储集罐的上方设有储液罐B，储集罐的内部设有喷洒系统A，在储集罐的出口端设有排气阀。
进一步地，所述水平井筒外部设置有密封筒，水平井筒密封筒和垂直井筒的两端均封闭；所述水平井筒内壁设有若干渗流孔，水平井筒的外壁贴覆有筒状膜；所述水平井筒、密封筒和垂直井筒的材质为抗高压钢化玻璃。
进一步地，所述恒温箱设有两个可视化窗口，可视化窗口材料为抗高压钢化玻璃；所述恒温箱内设置有硫化氢泄露报警系统，恒温箱顶部设置有喷洒系统B，喷洒系统B内装有氢氧化钠溶液。
进一步地，所述可视化数据采集系统还包括有温度感应器A，温度感应器A设置于活塞容器B内,活塞容器B外壁上围绕有电加热丝A。
进一步地，所述可视化数据采集系统还包括有温度传感器B和电加热丝B，电加热丝B设置在井筒输出端控制阀和气体分离瓶之间，用于加热井筒输出端控制阀至气体分离瓶部分的管路，温度传感器B置于电加热丝B所缠绕的管路上。
一种高精度井筒硫沉积影响因素可视化测试方法，包括以下步骤：
S1、打开系统控制电源，系统处于待工作状态，按下照明按钮、进口和出口压力按钮；将硫粉分别放入到活塞容器A和活塞容器B中，打开缠绕在活塞容器B的电加热丝A，控制温度在120-150℃，制备液硫；
S2、打开气源控制阀、抗硫配样器控制阀、活塞容器控制阀A、活塞容器控制阀B、垂直井筒控制阀、井筒输出端控制阀和流量计控制阀，关闭水平井筒控制阀，打开电加热丝B，控制温度在120-150℃，将高倍显微镜通过旋转伸缩架调整至与垂直井筒纵剖面平行的位置，用回压控制阀加上相应的回压；将高精度磁悬浮天平滑动至垂直井筒的正上方，接通高精度磁悬浮天平电源，保持垂直井筒处于悬浮状态，测定通入酸性气体前垂直井筒的重量m；
S3、关闭恒温箱，按下风机和加热按钮，设定相应的温度；加热一段时间后，达到设定的温度，需要稳定一段时间，使垂直井筒温度达到设定温度；再打开气体增压泵、恒速恒压泵A和恒速恒压泵B；
S4、测定各不同条件下硫沉积量和硫沉积速度；
S5、确定临界悬浮速度和最小携硫产气量；
S6、整理实验室仪器并归原位，以备下次使用。
进一步地，步骤S4具体包括以下步骤：
S41、根据实验设定，恒温箱稳定温度在T，通过大量程流量计、中量程流量计、小量程流量计控制管路中流量为Q，井口入口压力为P，硫化氢含量为H，井斜角为α，含水量W，不断增加沉积时间，分别为t1、t2、t3、t4、t5，通过记录不同时刻下的高精度磁悬浮天平的读数与初始读数m做差值，得到不同沉积时间的硫沉积量m1、m2、m3、m4、m5和对应的沉积速率，利用高倍显微镜观察垂直井筒中硫的析出形态、硫的沉积过程、硫晶体的生长过程并由相连计算机采集试验图片；
S42、根据实验设定，恒温箱稳定温度在T，通过大量程流量计、中量程流量计、小量程流量计控制管路中流量为Q，硫化氢含量为H，井斜角为α，沉积时间为t，含水量W，不断增加井筒入口压力，分别为P1、P2、P3、P4、P5，t时间后，记录不同压力下的高精度磁悬浮天平的读数与初始读数m做差值，得到不同井筒入口压力下的硫沉积量m1、m2、m3、m4、m5和对应的沉积速率，利用高倍显微镜观察垂直井筒中硫的析出形态、硫的沉积过程、硫晶体的生长过程并由相连计算机采集试验图片；
S43、根据实验设定，井筒入口压力为P，通过大量程流量计、中量程流量计、小量程流量计控制管路中流量为Q，硫化氢含量为H，井斜角为α，沉积时间为t，含水量W，不断增加井筒温度，分别为T1、T2、T3、T4、T5，t时间后，记录不同温度下的高精度磁悬浮天平的读数与初始读数m做差值，得到不同温度下的硫沉积量m1、m2、m3、m4、m5和对应的沉积速率，利用高倍显微镜观察垂直井筒中硫的析出形态、硫的沉积过程、硫晶体的生长过程并由相连计算机采集试验图片；
S44、根据实验设定，恒温箱稳定温度在T，通过大量程流量计、中量程流量计、小量程流量计控制管路中流量为Q，井口入口压力为P，沉积时间为t，井斜角为α，含水量W，不断增加硫化氢含量，分别为H1、H2、H3、H4、H5，t时间后，记录不同硫化氢含量下的高精度磁悬浮天平读数m做差值，得到不同硫化氢含量下的硫沉积量m1、m2、m3、m4、m5和对应的沉积速率，利用高倍显微镜观察垂直井筒中硫的析出形态、硫的沉积过程、硫晶体的生长过程并由相连计算机采集试验图片；
S45、根据实验设定，恒温箱稳定温度在T，通过大量程流量计、中量程流量计、小量程流量计控制管路中流量为Q，井口入口压力为P，沉积时间为t，硫化氢含量为H，含水量W，不断增加垂直井筒的井斜角，分别为α1、α2、α3、α4、α5，t时间后，记录不同井斜角下的高精度磁悬浮天平的读数与初始读数m做差值，得到不同井斜角下的硫沉积量m1、m2、m3、m4、m5和对应的沉积速率，利用高倍显微镜观察垂直井筒中硫的析出形态、硫的沉积过程、硫晶体的生长过程并由相连计算机采集试验图片；
S46、根据实验设定，恒温箱稳定温度在T，井口入口压力为P，沉积时间为t，硫化氢含量为H，井斜角为α，含水量W，不断增加管路中的流体流量，分别为Q1、Q2、Q3、Q4、Q5，t时间后，记录不同流量下的高精度磁悬浮天平的读数与初始读数m做差值，得到不同流量下的硫沉积量m1、m2、m3、m4、m5和对应的沉积速率，利用高倍显微镜观察垂直井筒中硫的析出形态、硫的沉积过程、硫晶体的生长过程并由相连计算机采集试验图片；
S47、根据实验设定，恒温箱稳定温度在T，通过大量程流量计、中量程流量计、小量程流量计控制管路中流量为Q，井口入口压力为P，沉积时间为t，硫化氢含量为H，井斜角为α，不断增加流体的含水量，分别为W1、W2、W3、W4、W5，t时间后，记录不同含水量下的高精度磁悬浮天平的读数与初始读数m做差值，得到不同含水量下的硫沉积量m1、m2、m3、m4、m5和对应的沉积速率，利用高倍显微镜观察垂直井筒中硫的析出形态、硫的沉积过程、硫晶体的生长过程并由相连计算机采集试验图片。
进一步地，步骤S5具体包括以下步骤：
根据实际生产或实验需求，设定恒温箱的温度T、井口入口压力P，硫化氢含量H，井斜角α，含水量W，缓慢调节恒速恒压泵A、恒速恒压泵B及气体增压泵的泵入流量，通过大量程流量计、中量程流量计、小量程流量计读取管路中的实际流量Q，当流量Q从零开始增大时，高精度磁悬浮天平的读数开始逐渐增加，当流量Q增加到某一值Qc时，高精度磁悬浮天平的读数不再改变时，Qc即为最小携硫产气量；同时根据公式即可求得硫颗粒或硫液滴的临街悬浮速度vcr：
其中，r为井筒的半径；
Bg为体积系数，计算公式为：
Z为气体压缩因子，当P、T等参数确定的条件下，可由天然气压缩因子图版确定，亦可由DPR、HY等方法确定。
本发明模拟硫在水平井筒中的沉积状况，具体步骤如下：
S21、打开系统控制电源，系统处于待工作状态，按下照明按钮、进口和出口压力按钮；将硫粉分别放入到活塞容器A、活塞容器B中，打开缠绕在活塞容器B的电加热丝A，控制温度在120-150℃，制备液硫；
S22、打开气源控制阀、抗硫配样器控制阀、活塞容器控制阀A、活塞容器控制阀B、水平井筒控制阀、井筒输出端控制阀和流量计控制阀，关闭垂直井筒控制阀，打开电加热丝B，控制温度在120-150℃，将高倍显微镜通过旋转伸缩架调整至与水平井筒纵剖面平行的位置，用回压控制阀加上相应的回压；将高精度磁悬浮天平滑动至水平井筒的上方，接通高精度磁悬浮天平电源，保持水平井筒处于悬浮状态，测定通入酸性气体前水平井筒的重量m；
S23、关闭恒温箱，按下风机和加热按钮，设定相应的温度；加热一段时间后，达到设定的温度，需要稳定一段时间，使水平井筒温度达到设定温度；打开气体增压泵、恒速恒压泵A和恒速恒压泵B，流体通入水平井筒后，流体充满密封筒与贴覆在水平井筒外壁的筒状膜之间的空隙，然后抽出筒状膜，打开恒速恒压泵C，即将流体的流动转为径向流；
接下来按照步骤S41～S47进行操作，可以在径向流的基础上，亦通过改变流体的温度、压力、含水量、流量、沉积时间、井斜角和硫化氢含量这些因素来反复实验，得到不同因素对水平井筒硫沉积过程的参数，从而得到水平井筒各因素影响下的硫沉积量和沉积速度；按照步骤S5的具体内容，亦可以测定在任意状态下，水平井筒中硫颗粒或硫液滴的临界悬浮速度vcr和气井的最小携硫产气量Qc。
该测试装置与硫化氢气体接触的所有部件均为抗硫的哈氏合金材料，因而该装置即具有耐高温高压的优点，又具有很强的抗腐蚀性能。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本装置可应用于硫不同相态对硫沉积规律的影响试验，可以真实模拟垂直井、斜度井和水平井等多种井型及其相应的流体流动方式，并能真实模拟井筒内的高温高压环境，通过磁悬浮天平的使用大幅度提高硫沉积量测试精度，并实时计算硫的沉积量、沉积速度，确定硫的临界悬浮速度及最小携硫气量，通过高倍显微镜实时观察硫的析出、沉积动态。本发明具有安全性好、测量精度高、测量结果直观、耐高温高压、抗腐蚀强等优势。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明高倍显微镜的位置关系连接示意图；
图3为本发明高精度磁悬浮天平吊起井筒示意图；
附图标记说明：1-样品气罐，2-气源控制阀，3-抗硫配样器，4-抗硫配样器控制阀，5-活塞容器控制阀A，6-活塞容器A，7-恒速恒压泵控制阀A，8-恒速恒压泵A，9-活塞容器控制阀B，10-活塞容器B，11-温度传感器，12-电加热丝A，13-恒速恒压泵控制阀B，14-恒速恒压泵B，15-气体增压泵，16-储液罐A，17-中间反应容器，18-恒温箱，19-压力传感器B，20-安全阀，21-垂直井筒控制阀，22-水平井筒控制阀，23-水平井筒，24-密封筒，25-恒速恒压泵C，26-垂直井筒，27-放空阀A，28-井筒架，29-高倍显微镜，30-旋转伸缩架，31-井筒输出端控制阀，32-压力传感器B，33-回压控制阀，34-手动回压泵，35-温度传感器B，36-电加热丝B，37-气体分离瓶，38-搅拌棒，39-电子天平，40-流量计控制阀，41-大量程流量计，42-中量程流量计，43-小量程流量计，44-计算机，45-高精度磁悬浮天平，46-永磁铁，47-温度传感器，48储集罐，49-喷洒系统A，50-排气阀，51-储液罐B，52-磁悬浮天平感应器，53-电磁铁，54-位置感应器；55-放空阀B。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1～图3所示，一种高精度井筒硫沉积影响因素可视化测试装置，该系统包括有供给系统、井筒条件模拟系统、磁悬浮天平计量系统、可视化数据采集系统和尾气处理系统。
所述供给系统包括样品气罐1、抗硫配样器3、活塞容器A6、活塞容器B10、恒速恒压泵A8、恒速恒压泵B14、中间反应容器17、回压控制阀33和手动回压泵34；所述样品气罐1的取样口通过管路与抗硫配样器3的进口连接，在样品气罐1与抗硫配样器3的连接管路上设有气源控制阀2，抗硫配样器3的出口端设有配样器控制阀4；所述活塞容器A6的上端出口与气体增压泵15进口相连，并在管路中设有活塞容器A控制阀5，活塞容器A6的下端进口与恒速恒压泵A8相连，并在管路中设有恒速恒压泵控制阀A7；所述活塞容器B10的上端出口与气体增压泵15进口相连，并在管路中设有活塞容器B控制阀9，活塞容器B10的下端进口与恒速恒压泵B14相连，并在管路中设有恒速恒压泵控制阀B13；所述气体增压泵15的进口分别与抗硫配样器控制阀4、活塞容器控制阀A5、活塞容器控制阀B9相连，气体增压泵15的出口与中间反应容器17的进口相连，中间反应容器17的上方设置有储液罐A16，中间反应容器17的出口通过管路与井筒条件模拟系统连接。
本实施例中，所述抗硫配样器3外面设有隔离钢化玻璃罩，恒速恒压泵A8、恒速恒压泵B14用于提供流体的连续无脉冲驱替，能恒速、恒压工作；其最高工作压力：120MPa，恒速范围：0.00001～16ml/min，流量精度：0.5％，压力精度：0.1％FS，活塞容器A6用于存放高含硫化氢气样和硫粉，活塞容器B10外部缠绕电加热丝A12，内部置有温度感应器A11，温度控制范围：室温～180℃，用于制备和存放液硫。实验开始前，将固体硫粉加到活塞容器B10中，硫粉添加量不宜超过旋盖底部，拧紧旋盖，通电加热，待硫粉变成液硫后，继续加入硫粉，反复几次操作，当液硫可以装满整个活塞容器B10后，拧紧旋盖。实验开始后，通过恒速恒压泵A8、恒速恒压泵B14驱动活塞容器A6和活塞容器B10的活塞，将置于活塞容器A6内的高含硫化氢气样、硫粉和活塞容器B10中的液硫驱替至水平井筒23或垂直井筒26中，其中，样品气罐1用于储存现场取回的样品，再将样品进行转样至抗硫配样器3内进行配样，气体增压泵15能为抗硫配样器3、活塞容器A6和活塞容器B10的样品增压以达到所需条件。
所述井筒条件模拟系统包括恒温箱18、水平井筒23、垂直井筒26和恒速恒压泵C25，水平井筒23和垂直井筒26置于恒温箱18内；所述水平井筒23与中间反应容器17出口相连且在连接管路上设有水平井筒控制阀22，垂直井筒26与中间反应容器17出口相连且在连接管路上设有垂直井筒控制阀21，垂直井筒控制阀21和水平井筒控制阀22与中间反应容器17连接的共用管路上还设有安全阀20；所述水平井筒23末端设置有放空阀A27，放空阀A27的出口通过排出管路连接到尾气处理系统，水平井筒23出口与恒速恒压泵C25连接；所述垂直井筒26放置在井筒架28上，且垂直井筒26下端设置有放空阀B55，放空阀B55的出口也通过排出管路连接到尾气处理系统；所述手动回压泵34的出口与水平井筒23和垂直井筒26的出口相连且在共用管路上设置有井筒输出端控制阀31。回压控制阀33用于出口压力控制，建立驱动压差，同时使输出压力平稳以提高计量精度。所述水平井筒23和垂直井筒26置于恒温箱18内，恒温箱18设有两个可视化窗口，可视化窗口材料为抗高压钢化玻璃并与水平井筒23和垂直井筒26的纵剖面平行；恒温箱18内设置有硫化氢泄露报警系统，恒温箱18顶部设置有喷洒系统B，喷洒系统B内装有氢氧化钠溶液，硫化氢气体泄漏时喷洒系统即开始喷洒氢氧化钠溶液。
在本实施例中，水平井筒23和垂直井筒26用于测定井筒中的硫沉积量和硫沉积速度，水平井筒23外部设有密封筒24，水平井筒23外壁设有若干渗流孔，并贴覆有筒状膜，实验开始时，供给系统中的流体进入到筒状膜和密封筒之间的密闭空间内，待液体充满后，抽出筒状膜，流体在恒速恒压泵C25的动力下，经渗流孔以径向流动的方式流动。水平井筒23和垂直井筒26由抗高压钢化玻璃制成，其强度高、重量轻、耐腐蚀，可视化程度高，用于实时称重，其中，恒温箱18的作用是为试验提供井筒温度条件，其温度可以调节，温度控制范围：室温～200℃，温度控制准确性：±0.5℃；高倍显微镜29用于观察硫的析出方式、单质硫沉积及晶体生长微观动态过程、沉积形貌等。
由于实验模拟时，压力通常会比较高，因此设置安全阀20的目的是当压力过载时自动泄压，同时安全阀20与恒速恒压泵A8、恒速恒压泵B14、恒速恒压泵C25、气体增压泵15、压力传感器A19和压力传感器B32实现多重压力过载保护，保证试验人员和设备的安全，进一步的提高了该测试装置的安全性。
恒温箱18采用全密闭电热管加热，由于实验中用到的气体如硫化氢、甲烷等均属于易燃易爆气体，因此实验过程中不能出现电火花。所以，本系统中的恒温箱18所用的电加热管全部采取密闭处理，并在恒温箱18内部放置风机，均匀稳定的提升箱内温度，确保安全。
所述磁悬浮天平计量系统由高精度磁悬浮天平45、永磁铁46、磁悬浮天平感应器52、电磁铁53和位置感应器54构成；所述恒温箱18的外部顶端架设有可移动滑杆，高精度磁悬浮天平45固定在可移动滑杆上，并通过可移动滑杆的移动改变高精度磁悬浮天平45的位置；所述磁悬浮天平感应器52位于高精度磁悬浮天平45的内部，永磁铁46位于水平井筒23和垂直井筒26的上侧，电磁铁53位于高精度磁悬浮天平45的下侧。电磁铁53通电后，高精度磁悬浮天平45利用电磁铁53和永磁铁46将水平井筒23和垂直井筒26悬吊在高精度磁悬浮天平45下端的吊钩上，通过高精度磁悬浮天平45测试的变化量，来实时测定整个硫沉积过程中井筒中的硫沉积量，其测试精度：0.01mg～1ug，重复性：±0.02mg～±2ug。如此解决常规天平硫沉积测量误差大或根本无法测量的问题，实时测定整个硫沉积过程中井筒的硫沉积量及沉积速率。
所述可视化数据采集系统包括压力传感器A19、压力传感器B32、温度传感器C47、高倍显微镜29、气体分离瓶37、搅拌棒38、大量程流量计41、中量程流量计42、小量程流量计43、计算机44和磁悬浮天平感应器52；所述压力传感器A19设置于水平井筒23和垂直井筒26的共用输入管路上，压力传感器B32设置于水平井筒23和垂直井筒26的共用输出管路上；所述温度传感器C47置于恒温箱18上；所述气体分离瓶37设置于井筒输出端控制阀31之后的管路尾端；所述磁悬浮天平感应器52置于高精度磁悬浮天平45中；所述搅拌棒38置于气体分离瓶37的内部，气体分离瓶37的出口连接大量程流量计41、中量程流量计42、小量程流量计43的进口，大量程流量计41、中量程流量计42、小量程流量计43的出口端通过排出管路连接到尾气处理系统；压力传感器A19、压力传感器B32、温度传感器A14、温度传感器B35、温度传感器C47、高倍显微镜29、大量程流量计41、中量程流量计42、小量程流量计43和磁悬浮天平感应器52的输出端均与计算机44连接。所述可视化数据采集系统还包括有温度传感器B35和电加热丝B36，电加热丝B36设置在井筒输出端控制阀31和气体分离瓶37之间，用于加热井筒输出端控制阀31至气体分离瓶37部分的管路，温度传感器B35置于电加热丝B36所缠绕的管路上。
高倍显微镜29置于恒温箱18的外部，通过旋转伸缩架30连接；其中，计算机44通过数据采集板获取高精度磁悬浮天平45测量的实时数据，利用数据处理软件精确计算出实验过程不同时刻井筒中的硫沉积量。高倍显微镜29输出端通过数据线与计算机44相连，高倍显微镜29观察到的图像可以通过计算机44输出，实现井筒中的硫沉积微观过程的实时观察，包括：单质硫的析出方式、单质硫沉积及晶体生长微观动态过程、沉积相貌等。
所述尾气处理系统包括储集罐48、喷洒系统A49和储液罐B51，储集罐48的入口连接大量程流量计41、中量程流量计42和小量程流量计43的出口，储集罐48的上方设有储液罐B51，储集罐48的内部设有喷洒系统A49，在储集罐48的出口端设有排气阀50。
在本实施例中，由于有毒的硫化氢气体不能直接排放，故大量程流量计41、中量程流量计42和小量程流量计43的出口连接到储集罐48，储集罐48可实现密闭环境，在储集罐48的上方设有喷洒装置A49，储液罐B51中的氢氧化钠液体通过喷洒装置A49喷出，通过中和反应对有毒气体进行处理。
在本实施例中，该测试装置与硫化氢气体接触的所有部件均为抗硫的哈氏合金材料，因而该装置即具有耐高温高压的优点，又具有很强的抗腐蚀性能。
如图1～图3所示，本发明模拟硫在垂直井筒26中的沉积状况，包括以下步骤：
步骤S1、打开系统控制电源，系统处于待工作状态，按下照明按钮、进口和出口压力按钮；将硫粉分别放入到活塞容器A6和活塞容器B10中，打开缠绕在活塞容器B10的电加热丝A12，控制温度在120-150℃，制备液硫；
步骤S2、打开气源控制阀2、抗硫配样器控制阀4、活塞容器控制阀A5、活塞容器控制阀B9、垂直井筒控制阀21、井筒输出端控制阀31和流量计控制阀40，关闭水平井筒控制阀22，打开电加热丝B36，控制温度在120-150℃，将高倍显微镜29通过旋转伸缩架30调整至与垂直井筒26纵剖面平行的位置，用回压控制阀33加上相应的回压；将高精度磁悬浮天平45滑动至垂直井筒26的正上方，接通高精度磁悬浮天平45电源，保持垂直井筒26处于悬浮状态，测定通入酸性气体前垂直井筒26的重量m；
步骤S3、关闭恒温箱18，按下风机和加热按钮，设定相应的温度；加热一段时间后，达到设定的温度，需要稳定一段时间，使垂直井筒26温度达到设定温度(注意：一定先开风机，再开加热，否则将局部加热容易造成系统的损坏)；再打开气体增压泵15、恒速恒压泵A8和恒速恒压泵B14；
步骤S4、测定各不同条件下硫沉积量和硫沉积速度；
步骤S4具体包括以下步骤，
步骤S41、根据实验设定，恒温箱18稳定温度在T，通过大量程流量计41、中量程流量计42、小量程流量计43控制管路中流量为Q，井口入口压力为P，硫化氢含量为H，井斜角为α，含水量W，不断增加沉积时间，分别为t1、t2、t3、t4、t5，通过记录不同时刻下的高精度磁悬浮天平45的读数与初始读数m做差值，得到不同沉积时间的硫沉积量m1、m2、m3、m4、m5和对应的沉积速率，利用高倍显微镜29观察垂直井筒26中硫的析出形态、硫的沉积过程、硫晶体的生长过程并由相连计算机44采集试验图片；
步骤S42、根据实验设定，恒温箱18稳定温度在T，通过大量程流量计41、中量程流量计42、小量程流量计43控制管路中流量为Q，硫化氢含量为H，井斜角为α，沉积时间为t，含水量W，不断增加井筒入口压力，分别为P1、P2、P3、P4、P5，t时间后，记录不同压力下的高精度磁悬浮天平45的读数与初始读数m做差值，得到不同井筒入口压力下的硫沉积量m1、m2、m3、m4、m5和对应的沉积速率，利用高倍显微镜29观察垂直井筒26中硫的析出形态、硫的沉积过程、硫晶体的生长过程并由相连计算机44采集试验图片；
步骤S43、根据实验设定，井筒入口压力为P，通过大量程流量计41、中量程流量计42、小量程流量计43控制管路中流量为Q，硫化氢含量为H，井斜角为α，沉积时间为t，含水量W，不断增加井筒温度，分别为T1、T2、T3、T4、T5，t时间后，记录不同温度下的高精度磁悬浮天平45的读数与初始读数m做差值，得到不同温度下的硫沉积量m1、m2、m3、m4、m5和对应的沉积速率，利用高倍显微镜29观察垂直井筒26中硫的析出形态、硫的沉积过程、硫晶体的生长过程并由相连计算机44采集试验图片；
步骤S44、根据实验设定，恒温箱稳定温度在T，通过大量程流量计41、中量程流量计42、小量程流量计43控制管路中流量为Q，井口入口压力为P，沉积时间为t，井斜角为α，含水量W，不断增加硫化氢含量，分别为H1、H2、H3、H4、H5，t时间后，记录不同硫化氢含量下的高精度磁悬浮天平45读数m做差值，得到不同硫化氢含量下的硫沉积量m1、m2、m3、m4、m5和对应的沉积速率，利用高倍显微镜29观察垂直井筒26中硫的析出形态、硫的沉积过程、硫晶体的生长过程并由相连计算机44采集试验图片；
步骤S45、根据实验设定，恒温箱稳定温度在T，通过大量程流量计41、中量程流量计42、小量程流量计43控制管路中流量为Q，井口入口压力为P，沉积时间为t，硫化氢含量为H，含水量W，不断增加垂直井筒26的井斜角，分别为α1、α2、α3、α4、α5，t时间后，记录不同井斜角下的高精度磁悬浮天平45的读数与初始读数m做差值，得到不同井斜角下的硫沉积量m1、m2、m3、m4、m5和对应的沉积速率，利用高倍显微镜29观察垂直井筒26中硫的析出形态、硫的沉积过程、硫晶体的生长过程并由相连计算机44采集试验图片；
步骤S46、根据实验设定，恒温箱稳定温度在T，井口入口压力为P，沉积时间为t，硫化氢含量为H，井斜角为α，含水量W，不断增加管路中的流体流量，分别为Q1、Q2、Q3、Q4、Q5，t时间后，记录不同流量下的高精度磁悬浮天平45的读数与初始读数m做差值，得到不同流量下的硫沉积量m1、m2、m3、m4、m5和对应的沉积速率，利用高倍显微镜29观察垂直井筒26中硫的析出形态、硫的沉积过程、硫晶体的生长过程并由相连计算机44采集试验图片；
步骤S47、根据实验设定，恒温箱稳定温度在T，通过大量程流量计41、中量程流量计42、小量程流量计43控制管路中流量为Q，井口入口压力为P，沉积时间为t，硫化氢含量为H，井斜角为α，不断增加流体的含水量，分别为W1、W2、W3、W4、W5，t时间后，记录不同含水量下的高精度磁悬浮天平45的读数与初始读数m做差值，得到不同含水量下的硫沉积量m1、m2、m3、m4、m5和对应的沉积速率，利用高倍显微镜29观察垂直井筒26中硫的析出形态、硫的沉积过程、硫晶体的生长过程并由相连计算机44采集试验图片；
其中，步骤S41～S47中的硫化氢和固态硫、液态硫经气体分离瓶37和储集罐48回收处理；
步骤S5、确定临界悬浮速度和最小携硫产气量；
步骤S5具体包括以下步骤，
根据实际生产或实验需求，设定恒温箱的温度T、井口入口压力P，硫化氢含量H，井斜角α，含水量W，缓慢调节恒速恒压泵A8、恒速恒压泵B14及气体增压泵15的泵入流量，通过大量程流量计41、中量程流量计42、小量程流量计43读取管路中的实际流量Q，当流量Q从零开始增大时，高精度磁悬浮天平45的读数开始逐渐增加，当流量Q增加到某一值Qc时，高精度磁悬浮天平45的读数不再改变时，Qc即为最小携硫产气量；同时根据公式即可求得硫颗粒或硫液滴的临街悬浮速度vcr：
其中，r为井筒的半径；
Bg为体积系数，计算公式为：
Z为气体压缩因子，当P、T等参数确定的条件下，可由天然气压缩因子图版确定，亦可由DPR、HY等方法确定；
步骤S6、整理实验室仪器并归原位，以备下次使用。
需要说明的是，由步骤S41～S47可知，该装置通过改变流体的温度、压力、含水量、流量、沉积时间、井斜角和硫化氢含量这些因素来反复实验得到不同因素对垂直井筒26硫沉积过程的参数，从而得到垂直井筒26各因素影响下的硫沉积量和沉积速度；同时，由步骤S5可知，该装置可以测定任意状态下，井筒中硫颗粒或硫液滴的临界悬浮速度和气井的最小携硫产气量。
如图1～图3所示，本发明模拟硫在水平井筒23中的沉积状况，具体步骤如下：
步骤S21、打开系统控制电源，系统处于待工作状态，按下照明按钮、进口和出口压力按钮；将硫粉分别放入到活塞容器A6、活塞容器B10中，打开缠绕在活塞容器B10的电加热丝A12，控制温度在120-150℃，制备液硫；
步骤S22、打开气源控制阀2、抗硫配样器控制阀4、活塞容器控制阀A5、活塞容器控制阀B9、水平井筒控制阀22、井筒输出端控制阀31和流量计控制阀40，关闭垂直井筒控制阀21，打开电加热丝B36，控制温度在120-150℃，将高倍显微镜29通过旋转伸缩架30调整至与水平井筒23纵剖面平行的位置，用回压控制阀33加上相应的回压；将高精度磁悬浮天平45滑动至水平井筒23的上方，接通高精度磁悬浮天平45电源，保持水平井筒23处于悬浮状态，测定通入酸性气体前水平井筒23的重量m；
步骤S23、关闭恒温箱18，按下风机和加热按钮，设定相应的温度；加热一段时间后，达到设定的温度，需要稳定一段时间，使水平井筒23温度达到设定温度(注意：一定先开风机，再开加热，否则将局部加热容易造成系统的损坏)；打开气体增压泵15、恒速恒压泵A8和恒速恒压泵B14，流体通入水平井筒23后，流体充满密封筒24与贴覆在水平井筒23外壁的筒状膜之间的空隙，然后抽出筒状膜，打开恒速恒压泵C25，即将流体的流动转为径向流；
接下来再按照步骤S41～S47进行相似操作，可以在径向流的基础上，通过改变流体的温度、压力、含水量、流量、沉积时间、井斜角和硫化氢含量这些因素来反复实验，得到不同因素对水平井筒23硫沉积过程的参数，从而得到水平井筒23各因素影响下的硫沉积量和沉积速度；按照步骤S5的具体内容，可以测定在任意状态下，水平井筒23中硫颗粒或硫液滴的临界悬浮速度vcr和气井的最小携硫产气量Qc。因操作内容相类似重复，便不再赘述。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (9)
1.一种高精度井筒硫沉积影响因素可视化测试装置，其特征在于：该装置包括有供给系统、井筒条件模拟系统、磁悬浮天平计量系统、可视化数据采集系统和尾气处理系统；
所述供给系统包括样品气罐(1)、抗硫配样器(3)、活塞容器A(6)、活塞容器B(10)、恒速恒压泵A(8)、恒速恒压泵B(14)、中间反应容器(17)、回压控制阀(33)和手动回压泵(34)；所述样品气罐(1)的取样口通过管路与抗硫配样器(3)的进口连接，在样品气罐(1)与抗硫配样器(3)的连接管路上设有气源控制阀(2)，抗硫配样器(3)的出口端设有抗硫配样器控制阀(4)；所述活塞容器A(6)的上端出口与气体增压泵(15)进口相连，并在管路中设有活塞容器A控制阀(5)，活塞容器A(6)的下端进口与恒速恒压泵A(8)相连，并在管路中设有恒速恒压泵控制阀A(7)；所述活塞容器B(10)的上端出口与气体增压泵(15)进口相连，并在管路中设有活塞容器B控制阀(9)，活塞容器B(10)的下端进口与恒速恒压泵B(14)相连，并在管路中设有恒速恒压泵控制阀B(13)；所述气体增压泵(15)的进口分别与抗硫配样器控制阀(4)、活塞容器控制阀A(5)、活塞容器控制阀B(9)相连，气体增压泵(15)的出口与中间反应容器(17)的进口相连，中间反应容器(17)的上方设置有储液罐A(16)，中间反应容器(17)的出口通过管路与井筒条件模拟系统连接；
所述井筒条件模拟系统包括恒温箱(18)、水平井筒(23)、垂直井筒(26)和恒速恒压泵C(25)，水平井筒(23)和垂直井筒(26)置于恒温箱(18)内；所述水平井筒(23)与中间反应容器(17)出口相连且在连接管路上设有水平井筒控制阀(22)，垂直井筒(26)与中间反应容器(17)出口相连且在连接管路上设有垂直井筒控制阀(21)，垂直井筒控制阀(21)和水平井筒控制阀(22)与中间反应容器(17)连接的共用管路上还设有安全阀(20)；所述水平井筒(23)末端设置有放空阀A(27)，放空阀A(27)的出口通过排出管路连接到尾气处理系统，水平井筒(23)出口与恒速恒压泵C(25)连接；所述垂直井筒(26)放置在井筒架(28)上，且垂直井筒(26)下端设置有放空阀B(55)，放空阀B(55)的出口也通过排出管路连接到尾气处理系统；所述手动回压泵(34)的出口与水平井筒(23)和垂直井筒(26)的出口相连且在共用管路上设置有井筒输出端控制阀(31)；
所述磁悬浮天平计量系统由高精度磁悬浮天平(45)、永磁铁(46)、磁悬浮天平感应器(52)、电磁铁(53)和位置感应器(54)构成；所述恒温箱(18)的外部顶端架设有可移动滑杆，高精度磁悬浮天平(45)固定在可移动滑杆上，并通过可移动滑杆的移动改变高精度磁悬浮天平(45)的位置；所述磁悬浮天平感应器(52)位于高精度磁悬浮天平(45)的内部，永磁铁(46)位于水平井筒(23)和垂直井筒(26)的上侧，电磁铁(53)位于高精度磁悬浮天平(45)的下侧；
所述可视化数据采集系统包括压力传感器A(19)、压力传感器B(32)、温度传感器C(47)、高倍显微镜(29)、气体分离瓶(37)、搅拌棒(38)、大量程流量计(41)、中量程流量计(42)、小量程流量计(43)、计算机(44)和磁悬浮天平感应器(52)；所述压力传感器A(19)设置于水平井筒(23)和垂直井筒(26)的共用输入管路上，压力传感器B(32)设置于水平井筒(23)和垂直井筒(26)的共用输出管路上；所述温度传感器C(47)置于恒温箱(18)上；所述气体分离瓶(37)设置于井筒输出端控制阀(31)之后的管路尾端；所述磁悬浮天平感应器(52)置于高精度磁悬浮天平(45)中；所述搅拌棒(38)置于气体分离瓶(37)的内部，气体分离瓶(37)的出口连接大量程流量计(41)、中量程流量计(42)、小量程流量计(43)的进口，大量程流量计(41)、中量程流量计(42)、小量程流量计(43)的出口端通过排出管路连接到尾气处理系统；所述高倍显微镜(29)置于恒温箱(18)的外部，通过旋转伸缩架(30)连接；所述压力传感器A(19)、压力传感器B(32)、温度传感器A(14)、温度传感器B(35)、温度传感器C(47)、高倍显微镜(29)、大量程流量计(41)、中量程流量计(42)、小量程流量计(43)和磁悬浮天平感应器52的输出端均与计算机(44)连接；
所述尾气处理系统包括储集罐(48)、喷洒系统A(49)和储液罐B(51)，储集罐(48)的入口连接大量程流量计(41)、中量程流量计(42)和小量程流量计(43)的出口，储集罐(48)的上方设有储液罐B(51)，储集罐(48)的内部设有喷洒系统A(49)，在储集罐(48)的出口端设有排气阀(50)。
2.如权利要求1所述的一种高精度井筒硫沉积影响因素可视化测试装置，其特征在于：所述水平井筒(23)外部设置有密封筒(24)，水平井筒(23)密封筒(24)和垂直井筒(26)的两端均封闭；所述水平井筒(23)内壁设有若干渗流孔，水平井筒(23)的外壁贴覆有筒状膜；所述水平井筒(23)、密封筒(24)和垂直井筒(26)的材质为抗高压钢化玻璃。
3.如权利要求1所述的一种高精度井筒硫沉积影响因素可视化测试装置，其特征在于：所述恒温箱(18)设有两个可视化窗口，可视化窗口材料为抗高压钢化玻璃；所述恒温箱(18)内设置有硫化氢泄露报警系统，恒温箱(18)顶部设置有喷洒系统B，喷洒系统B内装有氢氧化钠溶液。
4.如权利要求1所述的一种高精度井筒硫沉积影响因素可视化测试装置，其特征在于：所述可视化数据采集系统还包括有温度感应器A(11)，温度感应器A(11)设置于活塞容器B(10)内,活塞容器B(10)外壁上围绕有电加热丝A(12)。
5.如权利要求1所述的一种高精度井筒硫沉积影响因素可视化测试装置，其特征在于：所述可视化数据采集系统还包括有温度传感器B(35)和电加热丝B(36)，电加热丝B(36)设置在井筒输出端控制阀(31)和气体分离瓶(37)之间，用于加热井筒输出端控制阀(31)至气体分离瓶(37)部分的管路，温度传感器B(35)置于电加热丝B(36)所缠绕的管路上。
6.一种高精度井筒硫沉积影响因素可视化测试方法，其特征在于，采用如权利要求1～5任意一项所述的高精度井筒硫沉积影响因素可视化测试装置，所述测试方法包括以下步骤：
S1、打开系统控制电源，系统处于待工作状态，按下照明按钮、进口和出口压力按钮；将硫粉分别放入到活塞容器A(6)和活塞容器B(10)中，打开缠绕在活塞容器B(10)的电加热丝A(12)，控制温度在120-150℃，制备液硫；
S2、打开气源控制阀(2)、抗硫配样器控制阀(4)、活塞容器控制阀A(5)、活塞容器控制阀B(9)、垂直井筒控制阀(21)、井筒输出端控制阀(31)和流量计控制阀(40)，关闭水平井筒控制阀(22)，打开电加热丝B(36)，控制温度在120-150℃，将高倍显微镜(29)通过旋转伸缩架(30)调整至与垂直井筒(26)纵剖面平行的位置，用回压控制阀(33)加上相应的回压；将高精度磁悬浮天平(45)滑动至垂直井筒(26)的正上方，接通高精度磁悬浮天平(45)电源，保持垂直井筒(26)处于悬浮状态，测定通入酸性气体前垂直井筒(26)的重量m；
S3、关闭恒温箱(18)，按下风机和加热按钮，设定相应的温度；加热一段时间后，达到设定的温度，需要稳定一段时间，使垂直井筒(26)温度达到设定温度；再打开气体增压泵(15)、恒速恒压泵A(8)和恒速恒压泵B(14)；
S4、测定各不同条件下硫沉积量和硫沉积速度；
S5、确定临界悬浮速度和最小携硫产气量；
S6、整理实验室仪器并归原位，以备下次使用。
7.如权利要求6所述的一种高精度井筒硫沉积影响因素可视化测试方法，其特征在于，步骤S4具体包括以下步骤：
S41、根据实验设定，恒温箱(18)稳定温度在T，通过大量程流量计(41)、中量程流量计(42)、小量程流量计(43)控制管路中流量为Q，井口入口压力为P，硫化氢含量为H，井斜角为α，含水量W，不断增加沉积时间，分别为t1、t2、t3、t4、t5，通过记录不同时刻下的高精度磁悬浮天平(45)的读数与初始读数m做差值，得到不同沉积时间的硫沉积量m1、m2、m3、m4、m5和对应的沉积速率，利用高倍显微镜(29)观察垂直井筒(26)中硫的析出形态、硫的沉积过程、硫晶体的生长过程并由相连计算机(44)采集试验图片；
S42、根据实验设定，恒温箱(18)稳定温度在T，通过大量程流量计(41)、中量程流量计(42)、小量程流量计(43)控制管路中流量为Q，硫化氢含量为H，井斜角为α，沉积时间为t，含水量W，不断增加井筒入口压力，分别为P1、P2、P3、P4、P5，t时间后，记录不同压力下的高精度磁悬浮天平(45)的读数与初始读数m做差值，得到不同井筒入口压力下的硫沉积量m1、m2、m3、m4、m5和对应的沉积速率，利用高倍显微镜(29)观察垂直井筒(26)中硫的析出形态、硫的沉积过程、硫晶体的生长过程并由相连计算机(44)采集试验图片；
S43、根据实验设定，井筒入口压力为P，通过大量程流量计(41)、中量程流量计(42)、小量程流量计(43)控制管路中流量为Q，硫化氢含量为H，井斜角为α，沉积时间为t，含水量W，不断增加井筒温度，分别为T1、T2、T3、T4、T5，t时间后，记录不同温度下的高精度磁悬浮天平(45)的读数与初始读数m做差值，得到不同温度下的硫沉积量m1、m2、m3、m4、m5和对应的沉积速率，利用高倍显微镜(29)观察垂直井筒(26)中硫的析出形态、硫的沉积过程、硫晶体的生长过程并由相连计算机(44)采集试验图片；
S44、根据实验设定，恒温箱稳定温度在T，通过大量程流量计(41)、中量程流量计(42)、小量程流量计(43)控制管路中流量为Q，井口入口压力为P，沉积时间为t，井斜角为α，含水量W，不断增加硫化氢含量，分别为H1、H2、H3、H4、H5，t时间后，记录不同硫化氢含量下的高精度磁悬浮天平(45)读数m做差值，得到不同硫化氢含量下的硫沉积量m1、m2、m3、m4、m5和对应的沉积速率，利用高倍显微镜(29)观察垂直井筒(26)中硫的析出形态、硫的沉积过程、硫晶体的生长过程并由相连计算机(44)采集试验图片；
S45、根据实验设定，恒温箱稳定温度在T，通过大量程流量计(41)、中量程流量计(42)、小量程流量计(43)控制管路中流量为Q，井口入口压力为P，沉积时间为t，硫化氢含量为H，含水量W，不断增加垂直井筒(26)的井斜角，分别为α1、α2、α3、α4、α5，t时间后，记录不同井斜角下的高精度磁悬浮天平(45)的读数与初始读数m做差值，得到不同井斜角下的硫沉积量m1、m2、m3、m4、m5和对应的沉积速率，利用高倍显微镜(29)观察垂直井筒(26)中硫的析出形态、硫的沉积过程、硫晶体的生长过程并由相连计算机(44)采集试验图片；
S46、根据实验设定，恒温箱稳定温度在T，井口入口压力为P，沉积时间为t，硫化氢含量为H，井斜角为α，含水量W，不断增加管路中的流体流量，分别为Q1、Q2、Q3、Q4、Q5，t时间后，记录不同流量下的高精度磁悬浮天平(45)的读数与初始读数m做差值，得到不同流量下的硫沉积量m1、m2、m3、m4、m5和对应的沉积速率，利用高倍显微镜(29)观察垂直井筒(26)中硫的析出形态、硫的沉积过程、硫晶体的生长过程并由相连计算机(44)采集试验图片；
S47、根据实验设定，恒温箱稳定温度在T，通过大量程流量计(41)、中量程流量计(42)、小量程流量计(43)控制管路中流量为Q，井口入口压力为P，沉积时间为t，硫化氢含量为H，井斜角为α，不断增加流体的含水量，分别为W1、W2、W3、W4、W5，t时间后，记录不同含水量下的高精度磁悬浮天平(45)的读数与初始读数m做差值，得到不同含水量下的硫沉积量m1、m2、m3、m4、m5和对应的沉积速率，利用高倍显微镜(29)观察垂直井筒(26)中硫的析出形态、硫的沉积过程、硫晶体的生长过程并由相连计算机(44)采集试验图片。
8.如权利要求7所述的一种高精度井筒硫沉积影响因素可视化测试方法，其特征在于，步骤S5具体包括以下步骤：
根据实际生产或实验需求，设定恒温箱的温度T、井口入口压力P，硫化氢含量H，井斜角α，含水量W，缓慢调节恒速恒压泵A(8)、恒速恒压泵B(14)及气体增压泵(15)的泵入流量，通过大量程流量计(41)、中量程流量计(42)、小量程流量计(43)读取管路中的实际流量Q，当流量Q从零开始增大时，高精度磁悬浮天平(45)的读数开始逐渐增加，当流量Q增加到某一值Qc时，高精度磁悬浮天平(45)的读数不再改变时，Qc即为最小携硫产气量；同时根据公式即可求得硫颗粒或硫液滴的临街悬浮速度vcr：
其中，r为井筒的半径；
Bg为体积系数，计算公式为：
Z为气体压缩因子，当P、T等参数确定的条件下，可由天然气压缩因子图版确定，亦可由DPR、HY等方法确定。
9.如权利要求8所述的一种高精度井筒硫沉积影响因素可视化测试方法，其特征在于，还可以模拟硫在水平井筒(23)中沉积过程，具体步骤如下：
S21、打开系统控制电源，系统处于待工作状态，按下照明按钮、进口和出口压力按钮；将硫粉分别放入到活塞容器A(6)、活塞容器B(10)中，打开缠绕在活塞容器B(10)的电加热丝A(12)，控制温度在120-150℃，制备液硫；
S22、打开气源控制阀(2)、抗硫配样器控制阀(4)、活塞容器控制阀A(5)、活塞容器控制阀B(9)、水平井筒控制阀(22)、井筒输出端控制阀(31)和流量计控制阀(40)，关闭垂直井筒控制阀(21)，打开电加热丝B(36)，控制温度在120-150℃，将高倍显微镜(29)通过旋转伸缩架(30)调整至与水平井筒(23)纵剖面平行的位置，用回压控制阀(33)加上相应的回压；将高精度磁悬浮天平(45)滑动至水平井筒(23)的上方，接通高精度磁悬浮天平(45)电源，保持水平井筒(23)处于悬浮状态，测定通入酸性气体前水平井筒(23)的重量m；
S23、关闭恒温箱(18)，按下风机和加热按钮，设定相应的温度；加热一段时间后，达到设定的温度，需要稳定一段时间，使水平井筒(23)温度达到设定温度；打开气体增压泵(15)、恒速恒压泵A(8)和恒速恒压泵B(14)，流体通入水平井筒(23)后，流体充满密封筒(24)与贴覆在水平井筒(23)外壁的筒状膜之间的空隙，然后抽出筒状膜，打开恒速恒压泵C(25)，即将流体的流动转为径向流；
接下来按照步骤S41～S47进行操作，可以在径向流的基础上，亦通过改变流体的温度、压力、含水量、流量、沉积时间、井斜角和硫化氢含量这些因素来反复实验，得到不同因素对水平井筒(23)硫沉积过程的参数，从而得到水平井筒(23)各因素影响下的硫沉积量和沉积速度；按照步骤S5的具体内容，亦可以测定在任意状态下，水平井筒(23)中硫颗粒或硫液滴的临界悬浮速度vcr和气井的最小携硫产气量Qc。
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Legal Events
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Application publication date: 20181221 Assignee: JIANGSU HUA'AN SCIENTIFIC RESEARCH DEVICES Co.,Ltd. Assignor: SOUTHWEST PETROLEUM University Contract record no.: X2022510000034 Denomination of invention: A high-precision visual testing device and method for influencing factors of wellbore sulfur deposition Granted publication date: 20210202 License type: Common License Record date: 20220712 Application publication date: 20181221 Assignee: CHENGDU YANXIN TECHNOLOGY CO.,LTD. Assignor: SOUTHWEST PETROLEUM University Contract record no.: X2022510000035 Denomination of invention: A high-precision visual testing device and method for influencing factors of wellbore sulfur deposition Granted publication date: 20210202 License type: Common License Record date: 20220712 Application publication date: 20181221 Assignee: Jiangsu Siyuan Petroleum Technology Co.,Ltd. Assignor: SOUTHWEST PETROLEUM University Contract record no.: X2022510000037 Denomination of invention: A high-precision visual testing device and method for influencing factors of wellbore sulfur deposition Granted publication date: 20210202 License type: Common License Record date: 20220713 Application publication date: 20181221 Assignee: Hai'an Huiji scientific research instrument factory Assignor: SOUTHWEST PETROLEUM University Contract record no.: X2022510000036 Denomination of invention: A high-precision visual testing device and method for influencing factors of wellbore sulfur deposition Granted publication date: 20210202 License type: Common License Record date: 20220713 |
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