CN110295899A - 测试水平井扩径段聚气规律和排气规律的实验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种测试水平井扩径段聚气规律和排气规律的实验装置及方法，所述装置包括：用于模拟井下具有扩径段的水平井的水平筒体，水平筒体具有相对的且封闭的第一端和第二端；水平筒体靠近第一端或在第一端上设有进气口、进液口，水平筒体靠近第二端或在第二端上设有出液口；所述水平筒体的材料为透明材料；与所述进气口相连接的注气部，包括通过进气管线连接的空气压缩机、储气罐、调气阀和气体流量计；与所述进液口、出液口相连接的注液部，包括通过进液管线连接的储液罐、排量可调的注液泵、调液阀、液体流量计和止液阀；与所述气体流量计、所述液体流量计电性连接的控制部。本申请能够进行水平井扩径段气体聚集规律以及气体排出效果的研究。

Description

测试水平井扩径段聚气规律和排气规律的实验装置及方法

技术领域

本申请涉及水平井实验技术领域，尤其涉及一种测试水平井扩径段聚气规律和排气规律的实验装置及方法。

背景技术

本部分的描述仅提供与本申请公开相关的背景信息，而不构成现有技术。

水平井与传统的直井相比具有很大的优势，其能够增大井眼和储层的接触面积、降低开采成本等。因此在石油与天然气开发过程中，水平井被广泛利用。

在钻水平井的过程中，钻井液的冲蚀会引起水平井的井壁掉块、垮塌等，从而造成水平井在该段的井径扩大，出现水平井扩径段。

又由于浮力的作用，水平井扩径段上部会有气体聚集。气体聚集会对钻井液形成气侵，容易造成溢流，甚至导致井涌、井喷。一旦发现溢流现象，必须停泵以防井涌、井喷，然而停泵会影响作业效率。

现有技术中没有专门研究水平井扩径段聚气的实验装置，这给研究水平井扩径段的聚气规律和气体排出规律带来了不便。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本申请的目的之一是提供一种测试水平井扩径段聚气规律和排气规律的实验装置及方法，以能够进行水平井扩径段气体聚集规律以及气体排出效果的研究。

为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：

一种测试水平井扩径段聚气规律和排气规律的实验装置，包括：

用于模拟井下具有扩径段的水平井的水平筒体，所述水平筒体具有相对的且封闭的第一端和第二端；所述水平筒体靠近所述第一端或在所述第一端上设有进气口、进液口，所述水平筒体靠近所述第二端或在所述第二端上设有出液口；所述水平筒体的材料为透明材料；

与所述进气口相连接的注气部，包括通过进气管线连接的空气压缩机、储气罐、调气阀和气体流量计，所述空气压缩机设于所述储气罐的上游，所述储气罐与所述进气口之间设有所述调气阀和气体流量计；

与所述进液口、出液口相连接的注液部，包括通过进液管线连接的储液罐、排量可调的注液泵、调液阀、液体流量计和止液阀；所述储液罐与所述出液口之间设有所述止液阀，所述储液罐与所述进液口之间设有所述注液泵、调液阀和液体流量计；

与所述气体流量计、所述液体流量计电性连接的控制部。

作为一种优选的实施方式，所述水平筒体的材料为有机透明玻璃钢；所述水平筒体有多个；

至少两个所述水平筒体的扩径段长度相同以及扩径段直径不同；

至少两个所述水平筒体的扩径段长度不同以及扩径段直径相同。

作为一种优选的实施方式，还包括伸入所述水平筒体内的模拟钻杆、与所述模拟钻杆相连的旋转部、以及与所述模拟钻杆相连的轴向部，所述旋转部用于控制所述模拟钻杆围绕模拟钻杆的中心轴旋转，所述轴向部用于控制所述模拟钻杆沿模拟钻杆的中心轴所处直线的方向做直线运动；

所述模拟钻杆两端和所述旋转部设有同于调整所述模拟钻杆在所述水平筒体内的偏心距的偏心夹片。

作为一种优选的实施方式，所述偏心夹片包括相对的第一夹板和第二夹板；所述第一夹板和第二夹板可围绕相对的侧边的一端相对转动；

所述第一夹板和第二夹板相对的侧边设有多个相对的半圆形凹槽，每两个相对的所述凹槽形成容纳所述模拟钻杆的容纳孔；其中一个容纳孔与所述水平筒体同轴。

作为一种优选的实施方式，所述控制部设有与其电性连接的摄像机和计时模块，所述摄像机设于所述扩径段的外侧面。

作为一种优选的实施方式，所述水平筒体连接有第一控温部件和控压部件，所述储液罐设有第二控温部件；

所述水平筒体设有温度传感器，所述水平筒体的第一端连接有压力传感器，所述第二端连接有压差传感器，所述温度传感器、压力传感器、压差传感器均与所述控制部电性连接。

一种基于上述测试水平井扩径段聚气规律和排气规律的实验装置的实验方法，包括：

打开所述止液阀、调液阀、注液泵、进液口和出液口，将所述储液罐中的液体注入到所述水平筒体中，至所述水平筒体中充满液体，关闭所述止液阀、注液泵、调液阀、进液口和出液口；

打开所述空气压缩机、调气阀和进气口，将预定量气体注入所述水平筒体中，关闭所述空气压缩机、调气阀和进气口；

打开所述止液阀、调液阀、注液泵、进液口和出液口，通过所述控制部测量液体流动速度，在接收到所述液体流量计的流量信号时，开始计时；

所述水平筒体内的气体全部排出后，结束计时，获取气体排出所用时长，关闭所述止液阀、调液阀、注液泵、进液口和出液口；

改变所述注液泵的排量，重复上述步骤进行实验；

改变所述液体的物性参数，重复上述步骤进行实验。

作为一种优选的实施方式，所述实验方法还包括：

更换扩径段直径不同且扩径段长度相同的多个水平筒体，重复上述步骤进行实验；

更换扩径段直径相同且扩径段长度不同的多个水平筒体，重复上述步骤进行实验。

作为一种优选的实施方式，在所述关闭所述空气压缩机、调气阀和进气口之后，在所述开始计时之前，打开与所述模拟钻杆相连的旋转部、轴向部，继续按照上述步骤进行试验；

完成上述步骤后，调整所述旋转部以改变所述模拟钻杆的转速，重复上述步骤进行实验；

调节所述偏心夹片中所述模拟钻杆所处的容纳孔，改变所述模拟钻杆相对于所述水平筒体的偏心距，重复上述步骤进行实验。

作为一种优选的实施方式，所述实验方法还包括：

打开所述第一控温部件对所述水平筒体进行加热，打开所述第二控温部件对所述储液罐进行加热，改变所述水平筒体和所述储液罐内液体的温度，重复上述步骤进行实验；

调节所述控压部件，改变所述水平筒体内的压力，重复上述步骤进行实验。

有益效果：

本申请实施方式所提供的测试水平井扩径段聚气规律和排气规律的实验装置及方法，能够研究水平井扩径段气体的聚集规律以及气体排出的效果。通过改变所述注液泵的排量、调节所述液体的物性参数，可以研究在钻井液的排量、物性参数不同的情况下，水平井扩径段气体的聚集规律和排出规律。进一步的，还可以研究钻井液的不同排量、不同物性参数对钻井液的排气效果的影响，进而选出最优注液泵排量和最优钻井液物性参数。

另外，考虑到水平井扩径段气体的聚集规律、排出规律还受扩径段筒体的直径和长度、钻杆转速、钻杆偏心距、水平筒体内的温度和压力的影响，本申请实施方式设置了具有不同扩径段直径和相同扩径段长度的多个水平筒体，以及具有不同扩径段长度和相同扩径段直径的多个水平筒体，设置了连有旋转部和偏心夹片的模拟钻杆，设置了第一控温部件和控压部件，以研究上述参数对水平井扩径段气体聚集规律以及气体排出效果的影响，从而总结出更好的气体排出方法。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施方式中所提供的一种测试水平井扩径段聚气规律和排气规律的实验装置的结构示意图；

图2为本申请实施方式中所提供的一种偏心夹片的结构示意图；

图3为本申请实施方式中所提供的一种测试水平井扩径段聚气规律和排气规律的实验方法的步骤流程图。

附图标记说明：

1、空气压缩机；2、储气罐；3、调气阀；4、气体流量计；5、控压部件；6、第一控温部件；7、压力传感器；8、水平筒体；9、模拟钻杆；10、温度传感器；11、压差传感器；

12、止液阀；13、储液罐；14、第二控温部件；15、温度控制器；16、控制部；17、摄像机；18、液体流量计；19、调液阀；20、注液泵；21、旋转部；22、轴向部；23、试验台；24、偏心夹片；241、第一夹板；242、第二夹板；243、容纳孔。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的另一个元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中另一个元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本申请实施方式中所提供的测试水平井扩径段聚气规律和排气规律的实验装置主要包括：水平筒体8、注气部、注液部、控制部16。

在本申请实施方式中，所述水平筒体8用于模拟井下具有扩径段的水平井。具体的，该水平筒体8可以为中空的筒体。所述水平筒体8具有相对的第一端和第二端。为了满足模拟实验观测的需要，该水平筒体8的材料可以选用透明的材料。由于在地层中的水平井需要承受一定的地层压力，为了准确的模拟出该水平井所处的地层环境，该水平筒体8的第一端和第二端封闭，从而形成一个相对封闭的水平筒体8。当向该水平筒体8中注入带压流体时，可以使得该水平筒体8的压力达到所需模拟的地层压力。水平筒体8可以放置在试验台23上。

进一步的，为了使得该水平筒体8能够承受一定的实验压力，该水平筒体8的材料可以选用有机透明玻璃钢。当然该水平筒体8还可以选用其他透明耐压的材料，本申请在此并不作唯一的限定。

在本申请实施方式中，在该水平筒体8的侧壁上，靠近其第一端或在其第一端的位置设置有进气口和进液口。其中，该进气口连接有注气部；进液口连接有注液部。此外，在该水平筒体8的侧壁上，靠近其第二端或在其第二端的位置设置有出液口。为了进一步优化实验结构，进气口和进液口可以共用同一个开口。如此，水平筒体8上仅需开设2个开口。

在本申请实施方式中，注气部可以包括：通过进气管线连接的空气压缩机1、储气罐2、气体流量计4和调气阀3。所述空气压缩机1设于所述储气罐2的上游，所述储气罐2与所述进气口之间设有所述调气阀3和气体流量计4。使用时，打开该空气压缩机1，压缩后的空气进入储气罐2中进行平稳过渡，然后再通过进气管线供向水平筒体8。该调气阀3设置在该进气管线上，通过调节该调气阀3的开度可以改变进入该水平筒体8的气体流量。该气体流量计4设置在该进气管线上用于实时获取进入该水平筒体8的气体流量。该气体流量计4可以与控制部16电性连接，从而将实时采集到的气体流量传输该控制部16。

在本申请实施方式中，注液部可以包括：通过进液管线连通的储液罐13、排量可调的注液泵20、调液阀19、液体流量计18和止液阀12。储液罐13与进液口之间设有注液泵20、调液阀19和液体流量计18，储液罐13用于存储实验所需的液体。储液罐13与出液口之间设有止液阀12，储液罐13能够存储实验过程中排出的液体。如此能够形成液体回路，循环利用液体。

具体的，所述液体为钻井液。钻井液在水平筒体8中流动，可以带走水平筒体8内的气体，以实现扩径段气体排出。该止液阀12用于控制所述出液口的开闭。该注液泵20用于提供液体流动的动力。在该止液阀12和进液口打开后，启动该注液泵20，该储液罐13中的液体能通过该进液管线进入该水平筒体8中，再通过出液口流回储液罐13中。该调液阀19设置在该进液管线上，通过调节该调液阀19的开度可以改变进入该水平筒体8的液体流量。该液体流量计18设置在该进液管线上用于实时获取进入该水平筒体8的液体流量。该液体流量计18可以与控制部16电性连接，从而将实时采集到的液体流量传输该控制部16。

本申请实施方式所提供的测试水平井扩径段聚气规律和排气规律的实验装置，能够研究水平井扩径段气体的聚集规律以及气体排出的效果。通过改变所述注液泵20的排量、调节所述液体的物性参数，可以研究在液体(钻井液)的排量、物性参数不同的情况下，水平井扩径段气体的聚集规律和排出规律。进一步的，还可以研究钻井液的不同排量、不同物性参数对钻井液的排气效果的影响，进而选出最优注液泵20排量和最优钻井液物性参数。由于注液泵20的排量和钻井液的流速成正比，因此改变注液泵20的排量相当于改变钻井液的流速。钻井液的物性参数包括密度、粘度等。

在本申请实施方式中，所述水平筒体8有多个。其中，至少两个所述水平筒体8的扩径段长度相同以及扩径段直径不同。至少两个所述水平筒体8的扩径段长度不同以及扩径段直径相同。通过更换这些水平筒体8进行实验，可以研究水平筒体8的扩径段直径和扩径段长度对水平井扩径段气体聚集规律以及气体排出效果的影响。

在本申请实施方式中，所述实验装置还可以包括设于所述水平筒体8内的模拟钻杆9、与所述模拟钻杆9相连的旋转部21、以及与所述模拟钻杆9相连的轴向部22。所述模拟钻杆9用于模拟井下实际钻水平井时所用的钻杆。所述旋转部21用于控制所述模拟钻杆9围绕模拟钻杆9的中心轴旋转，并且可以调整其转速。所述轴向部22用于控制所述模拟钻杆9沿模拟钻杆9的中心轴所处直线的方向做直线运动。通过调整所述旋转部21，改变所述模拟钻杆9的转速，从而可以研究钻杆的转速对水平井扩径段气体聚集规律以及气体排出效果的影响。

进一步的，所述模拟钻杆9的两端设有偏心夹片24，可以改变所述模拟钻杆9在所述水平筒体8内的偏心距，从而可以研究钻杆的偏心距对水平井扩径段气体聚集规律以及气体排出效果的影响。同时，旋转部21也可以设置一偏心夹片24，随模拟钻杆9一同改变偏心距。

具体的，如图2所示，所述偏心夹片24包括相对的第一夹板241和第二夹板242。所述第一夹板241和第二夹板242可围绕相对的侧边的一端相对转动。即所述偏心夹片24为可开口式。所述第一夹板241和第二夹板242相对的侧边设有多个相对的半圆形凹槽，每两个相对的所述凹槽形成容纳所述模拟钻杆9的容纳孔。所述容纳孔具有不同的偏心距，其中一个容纳孔243与所述水平筒体8同轴，使位于所述容纳孔243内的模拟钻杆9与水平筒体8的偏心距为0。

在图2中，所述第一夹板241和第二夹板242相对的侧边为竖直方向的直径，即竖直方向的直径为偏心夹片24的可开口边。以该直径最上方的点为中心，可以将第一夹板241和第二夹板242向两边打开，便于灵活更改模拟钻杆9所处容纳孔。本申请实施方式对偏心夹片的形状、大小不做限制，只要能改变模拟钻杆9的偏心距即可。

在本申请实施方式中，所述控制部16设有与其电性连接的摄像机17和计时模块。计时模块能记录实验时长，尤其是气体排出时长。摄像机17设于所述扩径段的外侧面，用来拍摄水平井扩径段的气体聚集情况和气体排出情况。其中，该控制部16具体可以是设有计时模块的PC机(personal computer，个人计算机)，当然，该控制部16还可以为其他形式，本申请在此并不作具体的限定。该摄像机17可以为分辨率为1920x1080以及具有较高的图像获取帧率的高速摄像机17，从而可以清晰并高频获取该水平井扩径段气体聚集及气体排出的图像。例如，该摄像机17的型号可以为i-SPEED 510。

进一步的，所述水平筒体8连接有第一控温部件6和控压部件5，用于控制所述水平筒体8内的温度和压力。所述储液罐13设有第二控温部件14，用于调节储液罐13内液体的温度。具体的，所述第二控温部件14设有加热棒和温度控制器15。所述水平筒体8设有温度传感器10，所述水平筒体8的第一端连接有压力传感器7，所述第二端连接有压差传感器11，所述温度传感器10、压力传感器7、压差传感器11都与所述控制部16电性连接。

以该控制部16为PC机为例，该PC机可以通过导线连接气体流量计4、液体流量计18、温度传感器10、压力传感器7和压差传感器11，从而可以接收到进入该水平筒体8的气体的流量、液体的流量、水平筒体8内的温度和压力参数，以及水平筒体8两端的压差值。其中，所述水平筒体8两端的压差值可以用于对比实际工程数据，或者用于某些研究的敏感性分析等。

请参照图3，本申请实施方式中，基于上述测试水平井扩径段聚气规律和排气规律的实验装置，还提供一种相应的方法。具体的，该测试水平井扩径段聚气规律和排气规律的实验方法可以包括如下步骤：

步骤S10：打开所述止液阀、调液阀、注液泵、进液口和出液口，将所述储液罐中的液体注入到所述水平筒体中，至所述水平筒体中充满液体，关闭所述止液阀、注液泵、调液阀、进液口和出液口；

步骤S20：打开所述空气压缩机、调气阀和进气口，将预定量气体注入所述水平筒体中，关闭所述空气压缩机、调气阀和进气口；

步骤S30：打开所述止液阀、调液阀、注液泵、进液口和出液口，通过所述控制部测量液体流动速度，在接收到所述液体流量计的流量信号时，开始计时；

步骤S40：所述水平筒体内的气体全部排出后，结束计时，获取气体排出所用时长，关闭所述止液阀、调液阀、注液泵、进液口和出液口；

步骤S50：改变所述注液泵的排量，重复上述步骤进行实验；

步骤S51：改变所述液体的物性参数，重复上述步骤进行实验。

此外，在步骤S30中，在所述关闭所述空气压缩机、调气阀和进气口(步骤S20)之后，在所述开始计时之前，还可以打开与所述模拟钻杆相连的旋转部、轴向部，然后继续按照上述步骤进行试验。

相应的，在步骤S51后，还可以包括以下步骤：

步骤S52：调整所述旋转部以改变所述模拟钻杆的转速，重复上述步骤进行实验；

步骤S53：调节所述偏心夹片中所述模拟钻杆所处的容纳孔，改变所述模拟钻杆相对于所述水平筒体的偏心距，重复上述步骤进行实验；

步骤S54：更换扩径段直径不同且扩径段长度相同的多个水平筒体，重复上述步骤进行实验；

步骤S55：更换扩径段直径相同且扩径段长度不同的多个水平筒体，重复上述步骤进行实验；

步骤S56：打开所述第一控温部件对所述水平筒体进行加热，打开所述第二控温部件对所述储液罐进行加热，改变所述水平筒体和所述储液罐内液体的温度，重复上述步骤进行实验；

步骤S57：调节所述控压部件，改变所述水平筒体内的压力，重复上述步骤进行实验。

以下结合具体的实验步骤进行举例说明。

实验前，保证水平筒体8的第一端和第二端封闭。实验过程中，每组实验设置一个变量，可以研究钻井液的排量、钻井液的物性参数、钻杆的转速、钻杆的偏心距、水平筒体内的温度和压力、扩径段的直径和长度对水平井扩径段气体的聚集规律以及气体排出效果的影响。进而可以根据水平井扩径段的直径和长度，确定合适的钻井液的排量、钻井液的物性参数、钻杆的转速、钻杆的偏心距、水平筒体内的温度和压力，以达到更好的排气效果。

在步骤S10中，首先打开所述止液阀12、进液口和出液口，形成液体通路。继续打开调液阀19和注液泵20，将所述储液罐13中的液体注入到所述水平筒体8中，使所述水平筒体8中充满液体。水平筒体8中充满液体并等待水平筒体8内的液体状态稳定后，关闭所述止液阀12、注液泵20、调液阀19、进液口和出液口。

在步骤S20中，打开所述空气压缩机1、调气阀3和进气口，将预定量气体注入所述水平筒体8中。通过气体流量计4和控制部16，保证每次实验的气体量均为预定量。注入的气体量可以为刚好填满扩径段上部，扩径突出的部分。并且可以在水平筒体8上标记出刻度，以便对气体的体积进行更好的识别。所述水平筒体8内形成气液两相流状态，此步骤为模拟气体入侵的状态。气体稳定注入后，关闭所述空气压缩机1、调气阀3和进气口。

本申请实施方式中先注液后注气是为了更快更好地达到气体聚集的状态。在步骤S10和步骤S20结束后，水平筒体8呈密闭状态，模拟井下关闭状态，让气体自动聚集，从而使扩径段上部形成聚气，完成实验初始状态。

在步骤S30中，打开所述止液阀12、调液阀19、注液泵20、进液口和出液口，向水平筒体8内注液。通过所述控制部16测量液体流动速度，具体的，可以根据液体流量计18和计时模块计算出液体流速。在接收到所述液体流量计18的流量信号时，开始计时。

此外，如上所述，在开始计时之前，还可以打开与所述模拟钻杆9相连的旋转部21、轴向部22，使模拟钻杆9绕其中心轴旋转、沿其中心轴所处直线的方向做直线运动，更好地模拟钻井实况。

此时水平筒体8扩径段上部聚集的气体开始随着钻井液的流动排出水平筒体8。利用设于所述扩径段外侧面的摄像机17，可以观察水平井扩径段的气体排出时的流动形态。

在步骤S40中，当所述水平筒体8内的气体全部排出后，结束计时，获取气体排出所用时长。同时关闭所述止液阀12、调液阀19、注液泵20、进液口和出液口。

至此，结束一次实验。记录的数据有气体的用量、钻井液的流速和气体排出所用时间，并拍摄下不同时刻扩径段气体聚集的图像。

接着，可以分别改变所述注液泵20的排量(即所述钻井液的流速)、所述钻井液的物性参数、钻杆的转速、钻杆的偏心距、扩径段的直径和长度、水平筒体内的温度和压力、气体的用量，重复上述步骤进行实验，得到不同情况下水平井扩径段气体聚集和排出的规律以及气体排出的时长，为工程中设计排除水平井扩径段聚集气体的方法提供了实验依据。

本发明提供的测试水平井扩径段聚气规律和排气规律的实验装置及方法，通过改变所述注液泵20的排量、所述液体的物性参数、水平筒体8的扩径段直径和扩径段长度、钻杆转速、钻杆偏心距、水平筒体8内的温度和压力，可以研究不同的情况下，水平井扩径段气体的聚集规律和排出规律。进一步的，还可以研究钻井液的流速和物性参数、扩径段筒体的直径和长度、钻杆转速和偏心距、水平筒体8内的温度和压力对钻井液的排气效果的影响，从而总结出更好的气体排出方法。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。

除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。

本说明书中的各个实施方式均采用递进的方式描述，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处，各个实施方式之间相同相似的部分互相参见即可。

上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种测试水平井扩径段聚气规律和排气规律的实验装置，其特征在于，包括：

用于模拟井下具有扩径段的水平井的水平筒体，所述水平筒体具有相对的且封闭的第一端和第二端；所述水平筒体靠近所述第一端或在所述第一端上设有进气口、进液口，所述水平筒体靠近所述第二端或在所述第二端上设有出液口；所述水平筒体的材料为透明材料；

与所述进气口相连接的注气部，包括通过进气管线连接的空气压缩机、储气罐、调气阀和气体流量计；所述空气压缩机设于所述储气罐的上游，所述储气罐与所述进气口之间设有所述调气阀和气体流量计；

与所述进液口、出液口相连接的注液部，包括通过进液管线连接的储液罐、排量可调的注液泵、调液阀、液体流量计和止液阀；所述储液罐与所述出液口之间设有所述止液阀，所述储液罐与所述进液口之间设有所述注液泵、调液阀和液体流量计；

与所述气体流量计、所述液体流量计电性连接的控制部。

2.根据权利要求1所述的测试水平井扩径段聚气规律和排气规律的实验装置，其特征在于，所述水平筒体的材料为有机透明玻璃钢；所述水平筒体有多个；

至少两个所述水平筒体的扩径段长度相同以及扩径段直径不同；

至少两个所述水平筒体的扩径段长度不同以及扩径段直径相同。

3.根据权利要求1所述的测试水平井扩径段聚气规律和排气规律的实验装置，其特征在于，还包括伸入所述水平筒体内的模拟钻杆、与所述模拟钻杆相连的旋转部、以及与所述模拟钻杆相连的轴向部，所述旋转部用于控制所述模拟钻杆围绕模拟钻杆的中心轴旋转，所述轴向部用于控制所述模拟钻杆沿模拟钻杆的中心轴所处直线的方向做直线运动；

所述模拟钻杆两端和所述旋转部设有同于调整所述模拟钻杆在所述水平筒体内的偏心距的偏心夹片。

4.根据权利要求3所述的测试水平井扩径段聚气规律和排气规律的实验装置，其特征在于，所述偏心夹片包括相对的第一夹板和第二夹板；所述第一夹板和第二夹板可围绕相对的侧边的一端相对转动；

所述第一夹板和第二夹板相对的侧边设有多个相对的半圆形凹槽，每两个相对的所述凹槽形成容纳所述模拟钻杆的容纳孔；其中一个所述容纳孔与所述水平筒体同轴。

5.根据权利要求1所述的测试水平井扩径段聚气规律和排气规律的实验装置，其特征在于，所述控制部设有与其电性连接的摄像机和计时模块，所述摄像机设于所述扩径段的外侧面。

6.根据权利要求1所述的测试水平井扩径段聚气规律和排气规律的实验装置，其特征在于，所述水平筒体连接有第一控温部件和控压部件，所述储液罐设有第二控温部件；

所述水平筒体设有温度传感器，所述水平筒体的第一端连接有压力传感器，所述第二端连接有压差传感器，所述温度传感器、压力传感器、压差传感器均与所述控制部电性连接。

7.一种基于权利要求1至6任一所述的测试水平井扩径段聚气规律和排气规律的实验装置的实验方法，其特征在于，包括：

打开所述止液阀、调液阀、注液泵、进液口和出液口，将所述储液罐中的液体注入到所述水平筒体中，至所述水平筒体中充满液体，关闭所述止液阀、注液泵、调液阀、进液口和出液口；

打开所述空气压缩机、调气阀和进气口，将预定量气体注入所述水平筒体中，关闭所述空气压缩机、调气阀和进气口；

打开所述止液阀、调液阀、注液泵、进液口和出液口，通过所述控制部测量液体流动速度，在接收到所述液体流量计的流量信号时，开始计时；

所述水平筒体内的气体全部排出后，结束计时，获取气体排出所用时长，关闭所述止液阀、调液阀、注液泵、进液口和出液口；

改变所述注液泵的排量，重复上述步骤进行实验；

改变所述液体的物性参数，重复上述步骤进行实验。

8.根据权利要求7所述的测试水平井扩径段聚气规律和排气规律的实验方法，其特征在于，还包括：

更换扩径段直径不同且扩径段长度相同的多个水平筒体，重复上述步骤进行实验；

更换扩径段直径相同且扩径段长度不同的多个水平筒体，重复上述步骤进行实验。

9.根据权利要求7所述的测试水平井扩径段聚气规律和排气规律的实验方法，其特征在于，在所述关闭所述空气压缩机、调气阀和进气口之后，在所述开始计时之前，打开与所述模拟钻杆相连的旋转部、轴向部，继续按照上述步骤进行试验；

完成上述步骤后，调整所述旋转部以改变所述模拟钻杆的转速，重复上述步骤进行实验；

调节所述偏心夹片中所述模拟钻杆所处的容纳孔，改变所述模拟钻杆相对于所述水平筒体的偏心距，重复上述步骤进行实验。

10.根据权利要求7所述的测试水平井扩径段聚气规律和排气规律的实验方法，其特征在于，还包括：

打开所述第一控温部件对所述水平筒体进行加热，打开所述第二控温部件对所述储液罐进行加热，改变所述水平筒体和所述储液罐内液体的温度，重复上述步骤进行实验；

调节所述控压部件，改变所述水平筒体内的压力，重复上述步骤进行实验。