CN110331975A - 气体聚集模拟实验装置及其实验方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种气体聚集模拟实验装置及其实验方法，包括：水平井筒；水平井筒呈波浪状延伸；水平井筒在其延伸方向上设置有相背对的入口和出口；注气系统，注气系统与入口相连通；注气系统用于向水平井筒内注入气体；注液泵，注液泵与入口相连通；注液泵用于向水平井筒内注入液体；第一阀门，第一阀门设置于水平井筒靠近出口的一端上；第一阀门用于控制出口的打开和关闭；第一压力传感器，第一压力传感器设置于第一阀门与水平井筒之间，第一压力传感器用于测量通过出口的流体的压力；液体流量计，液体流量计设置于注液泵与入口之间。本申请实施方式提供了一种能揭示气体在水平井筒内聚集和排出规律的气体聚集模拟实验装置及其实验方法。

Description

气体聚集模拟实验装置及其实验方法

技术领域

本申请涉及石油天然气技术领域，尤其涉及一种气体聚集模拟实验装置及其实验方法。

背景技术

与直井相比，水平井能够增大井眼和储层的接触面积、降低开采成本等。但是水平井的水平段不是绝对水平的。也即钻井过程中，进行水平段钻井时，钻进并不是完全水平进行的，从而形成波形水平段。由于浮力的作用，气体容易在波形水平段的顶部聚集。从而气体不能被排出，容易造成溢流。

现有的气体模拟实验装置主要研究的是气体和液体的流型变化。对于波形水平井段的气体的聚集和排出机理研究得较少。因此，现有技术中的气体模拟实验装置还不能揭示波形水平段的气体的聚集和排出规律。

因此，有必要提出一种气体聚集模拟实验装置及其实验方法，以能解决上述问题。

发明内容

有鉴于此，本申请实施方式提供了一种能揭示气体在水平井筒内聚集和排出规律的气体聚集模拟实验装置及其实验方法。

为实现上述目的，本申请提供了如下的技术方案：一种气体聚集模拟实验装置，包括：水平井筒；所述水平井筒呈波浪状延伸；所述水平井筒在其延伸方向上设置有相背对的入口和出口；注气系统，所述注气系统与所述入口相连通；所述注气系统用于向所述水平井筒内注入气体；注液泵，所述注液泵与所述入口相连通；所述注液泵用于向所述水平井筒内注入液体；第一阀门，所述第一阀门设置于所述水平井筒靠近所述出口的一端上；所述第一阀门用于控制所述出口的打开和关闭；第一压力传感器，所述第一压力传感器设置于所述第一阀门与所述水平井筒之间，所述第一压力传感器用于测量通过所述出口的流体的压力；液体流量计，所述液体流量计设置于所述注液泵与所述入口之间，所述液体流量计用于在所述气体从所述出口排出时测量所述液体的注入速度。

作为一种优选的实施方式，其还包括：具有第一输入端和第一输出端的储液罐，所述第一输入端通过第一管线与所述出口相连通，所述第一阀门安装于所述第一管线上；所述注液泵具有第二输入端和第二输出端，所述第二输出端与所述入口相连通；所述第二输入端与所述第一输出端相连。

作为一种优选的实施方式，所述第二输出端通过第二管线与所述入口相连通；所述第二管线上设置有第二阀门；所述第二阀门用于控制所述入口的打开和关闭。

作为一种优选的实施方式，所述第一管线通过第一变径法兰与所述出口相连通，所述第二管线通过第二变径法兰与所述入口相连通。

作为一种优选的实施方式，所述第二管线上设置有第二压力传感器，所述第二压力传感器位于所述第二阀门与所述水平井筒之间；所述第二压力传感器用于测量通过所述入口的流体的压力。

作为一种优选的实施方式，所述液体流量计设置于所述第二管线上，且所述液体流量计位于所述第二阀门与所述第二输出端之间。

作为一种优选的实施方式，所述注气系统与所述第二管线相连，且所述注气系统位于所述第二阀门与所述液体流量计之间。

作为一种优选的实施方式，其包括：摄像机，所述摄像机设置于所述水平井筒的一侧，所述水平井筒采用有机玻璃制成；所述摄像机用于在所述气体聚集在所述水平井筒的顶部后的排气过程进行记录。

一种利用上述的气体聚集模拟实验装置的实验方法，其包括：打开所述第一阀门，以使所述出口能向外敞开；向所述水平井筒内注入液体，以使所述液体从所述出口流出，并使所述液体能将所述水平井筒充满；当所述液体充满所述水平井筒时，向所述水平井筒内注入气体；以使所述气体能与所述液体在所述水平井筒内形成气液两相流的状态；当所述气体与所述液体在所述水平井筒内形成气液两相流的状态后，关闭所述第一阀门，以使所述气体能在所述水平井筒的顶部聚集；当所述气体在所述水平井筒的顶部聚集后，打开所述第一阀门，并向所述水平井筒内注入所述液体；以使所述水平井筒的顶部内的气体能通过所述出口排出；在打开所述第一阀门，并向所述水平井筒内注入所述液体的过程中，获取所述气体的排出速度和所述液体的注入速度，并根据所述气体的排出速度和所述液体的注入速度计算所述排出速度与所述注入速度之间的对应关系。

作为一种优选的实施方式，在步骤在打开所述第一阀门，并向所述水平井筒内注入所述液体的过程中，获取所述气体的排出速度和所述液体的注入速度中，还包括：通过摄像机记录所述气体在所述水平井筒的顶部进行变化的过程。

借由以上的技术方案，本申请实施方式所述的气体聚集模拟实验装置及其实验方法通过打开第一阀门，以使得注液泵能向水平井筒内注入液体；且当水平井筒内充满液体时，能通过注气系统向水平井筒内注气体，并在气体进入水平井筒内的液体内后，关闭第一阀门，以使气体能在水平井筒的顶部上聚集，以模拟气体聚集的状态。当气体在水平井筒的顶部上聚集后，打开第一阀门，并通过注液泵向水平井筒内注入液体，以使水平井筒的顶部上的气体能通过出口排出，并在注液泵向水平井筒内注入液体的过程中，通过第一压力传感器和液体流量计获取气体的排出速度和液体的注入速度，并所述气体的排出速度和液体的注入速度计算排出速度与注入速度之间的对应关系。从而通过该对应关系能获取液体的注入速度对气体排出规律的影响。因此，本申请实施方式提供了一种能揭示气体在水平井筒内聚集和排出规律的气体聚集模拟实验装置及其实验方法。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本申请公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本申请的理解，并不是具体限定本申请各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本申请的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本申请。在附图中：

图1为本申请实施方式的气体聚集模拟实验装置的结构示意图；

图2为本申请实施方式的气体聚集模拟实验方法的流程图。

附图标记说明：

11、水平井筒；13、注液泵；15、第一阀门；17、第一压力传感器；19、液体流量计；21、入口；23、出口；25、储液罐；29、第一输入端；31、第一输出端；33、第二输入端；35、第二输出端；37、第一管线；39、第二管线；41、第二阀门；43、第一变径法兰；45、第二变径法兰；47、第二压力传感器；49、摄像机；51、第三阀门；53、第四阀门；55、第三管线；57、空气压缩机；59、储气罐；61、气体流量计；63、电子设备；65、第一弯曲段；67、第二弯曲段；69、加热棒；71、加热单元；73、温度表；75、温控机构。

具体实施方式

下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。

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。

请参阅图1，本实施方式所提供的一种气体聚集模拟实验装置，包括：水平井筒11；所述水平井筒11呈波浪状延伸；所述水平井筒11在其延伸方向上设置有相背对的入口21和出口23；注气系统，所述注气系统与所述入口21相连通；所述注气系统用于向所述水平井筒11内注入气体；注液泵13，所述注液泵13与所述入口21相连通；所述注液泵13用于向所述水平井筒11内注入液体；第一阀门15，所述第一阀门15设置于所述水平井筒11靠近所述出口23的一端上；所述第一阀门15用于控制所述出口23的打开和关闭；第一压力传感器17，所述第一压力传感器17设置于所述第一阀门15与所述水平井筒11之间，所述第一压力传感器17用于测量通过所述出口23的流体的压力；液体流量计19，所述液体流量计19设置于所述注液泵13与所述入口21之间，所述液体流量计19用于在所述气体从所述出口23排出时测量所述液体的注入速度。

由以上方案可以看出，本申请实施方式所述的气体聚集模拟实验装置通过设置水平井筒11、注气系统、注液泵13、第一阀门15、第一压力传感器17以及液体流量计19使得能通过打开第一阀门15，以使得注液泵13能向水平井筒11内注入液体；且当水平井筒11内充满液体时，能通过注气系统向水平井筒11内注气体，并在气体进入水平井筒11内的液体内后，关闭第一阀门15，以使气体能在水平井筒11的顶部上聚集，以模拟气体聚集的状态。当气体在水平井筒11的顶部上聚集后，打开第一阀门15，并通过注液泵13向水平井筒11内注入液体，以使水平井筒11的顶部上的气体能通过出口23排出，并在注液泵13向水平井筒11内注入液体的过程中，通过第一压力传感器17和液体流量计19获取气体的排出速度和液体的注入速度，并所述气体的排出速度和液体的注入速度计算排出速度与注入速度之间的对应关系。从而通过该对应关系能获取液体的注入速度对气体排出规律的影响。

如图1所示，在本实施方式中，水平井筒11为中空的筒状。该中空部分形成将所述水平井筒11贯通的液流通道。进一步地，该液流通道沿所述水平井筒11的延伸方向延伸。例如如图1所示，该水平井筒11沿左右方向延伸。该液流通道沿左右方向延伸。进一步地，该水平井筒11呈波浪状延伸。从而该液流通道呈波浪状延伸。具体地，该水平井筒11在水平方向上具有第一弯曲段65和第二弯曲段67。该第一弯曲段65向上弯曲。该第二弯曲段67向下弯曲。且第一弯曲段65位于第二弯曲段67的上方。从而第一弯曲段65和第二弯曲段67形成波浪状。例如如图1所示，该水平井筒11上设置有两个第一弯曲段65和一个第二弯曲段67。该第二弯曲段67位于两个第一弯曲段65之间。该两个第一弯曲段65分别位于水平井筒11的左端和右端。从而该第一弯曲段65和第二弯曲段67能用于模拟实际生产中由于发生弯曲而形成的波形水平段。进一步地，水平井筒11在其延伸方向上设置有相背对的入口21和出口23。例如如图1所示，该入口21位于水平井筒11的左端。该出口23位于水平井筒11的右端。

在本实施方式中，注气系统用于向水平井筒11内注入气体。从而通过该气体在水平井筒11内聚集和排出以能揭示气体在水平井筒11内聚集和排出的规律。具体地，该注气系统与入口21相连通。

在一个实施方式中，注气系统包括空气压缩机57和储气罐59。该储气罐59的一端与该空气压缩机57相连。例如如图1所示，该储气罐59的左端与该空气压缩机57相连。该储气罐59的另一端与入口21相连通。例如如图1所示，该储气罐59的右端与入口21相连通。进一步地，该储气罐59的另一端通过第三管线55与入口21相连通。该第三管线55上设置有气体流量计61和第三阀门51。该第三阀门51位于气体流量计61与储气罐59之间。从而通过气体流量计61能测量注气系统向水平井筒11内注入气体的流量。通过第三阀门51能控制注气系统是否向水平井筒11内注入气体。进一步地，该气体流量计61与电子设备63相连。从而能将该气体流量计61所测量的气体的流量上传至电子设备63内。该电子设备63可以是计算机。当然该电子设备63不限于为计算机，还可以是其他的设备，例如手机等，对此本申请不作规定。

在本实施方式中，注液泵13用于向水平井筒11内注入液体。该液体用于将水平井筒11充满以使气体能进入液体内并液体在水平井筒11内形成气液两相流的状态，进而使得气体能在水平井筒11的顶部聚集。该注液泵13与入口21相连通。具体地，注液泵13具有第二输入端33和第二输出端35。例如如图1所示，第二输入端33位于注液泵13的右侧。第二输出端35位于注液泵13的左侧。第二输出端35与入口21相连通。具体地，第二输出端35通过第二管线39与入口21相连通。进一步地，该注液泵13能用于对第二管线39内的液体的压力进行调节，以模拟井下高压的环境。更进一步地，第二管线39上设置有第二阀门41。该第二阀门41用于控制入口21的打开和关闭。

进一步地，第二管线39上设置有第二压力传感器47。第二压力传感器47用于测量通过入口21的流体的压力。该流体可以为液体。该流体也可以是气体。该流体还可以是气液混合体。从而通过第二压力传感器47所测量的流体的压力能获知液体是否已经充满整个水平井筒11以及水平井筒11内的液体是否处于稳定的状态。第二压力传感器47位于第二阀门41与水平井筒11之间。进一步地，该第二压力传感器47与电子设备63相连。从而能将该第二压力传感器47所测量的流体的压力上传至电子设备63内。该电子设备63可以是计算机。当然该电子设备63不限于为计算机，还可以是其他的设备，例如手机等，对此本申请不作规定。

在本实施方式中，第一阀门15用于控制出口23的打开和关闭。具体地，第一阀门15设置于水平井筒11靠近出口23的一端上。例如如图1所示，第一阀门15设置于水平井筒11的右端上。

在一个实施方式中，本申请实施方式的气体聚集模拟实验装置还包括：具有第一输入端29和第一输出端31的储液罐25。第一输入端29通过第一管线37与出口23相连通。例如如图1所示，第一输入端29位于储液罐25的左侧。第一输出端31位于注液泵13的下侧。第一阀门15安装于第一管线37上。该储液罐25的第一输出端31与注液泵13的第二输入端33与相连。从而可通过储液罐25、注液泵13与水平井筒11形成液体回路，从而能循环利用液体。

在本实施方式中，第一压力传感器17用于测量通过出口23的流体的压力。从而通过测量出口23的流体的压力能获知水平井筒11内的气体的排出速度。进一步地，该第一压力传感器17为压差传感器。该第一压力传感器17设置于第一阀门15与水平井筒11之间。进一步地，该第一压力传感器17与电子设备63相连。从而能将该第一压力传感器17所测量的流体的压力上传至电子设备63内。该电子设备63可以是计算机。当然该电子设备63不限于为计算机，还可以是其他的设备，例如手机等，对此本申请不作规定。

在本实施方式中，液体流量计19用于在气体从出口23排出时测量液体的注入速度。该液体流量计19设置于注液泵13与入口21之间。具体地，液体流量计19设置于第二管线39上，且液体流量计19位于第二阀门41与第二输出端35之间。进一步地，该液体流量计19与电子设备63相连。从而能将该液体流量计19所测量的液体的注入速度上传至电子设备63内。该电子设备63可以是计算机。当然该电子设备63不限于为计算机，还可以是其他的设备，例如手机等，对此本申请不作规定。

进一步地，第二管线39上设置有第四阀门53。该第四阀门53用于控制注液泵13是否向水平井筒11内注入液体。该第四阀门53位于液体流量计19与注液泵13之间。

在一个实施方式中，注气系统与第二管线39相连，且注气系统位于第二阀门41与液体流量计19之间。具体地，第三管线55背对储气罐59另一端的一端与第二管线39相连。如图1所示，第三管线55的左端与储气罐59的右端相连。第三管线55的右端与第二管线39相连。且第三管线55背对储气罐59另一端的一端位于第二阀门41与液体流量计19之间。如图1所示，第三管线55的右端位于第二阀门41与液体流量计19之间。

优选地，第一管线37通过第一变径法兰43与出口23相连通。该第一变径法兰43可以与不同直径不同曲率的水平井筒11相连。从而通过第一变径法兰43能使得不同直径不同曲率的水平井筒11与第一管线37相连，以分别进行实验。第二管线39通过第二变径法兰45与入口21相连通。该第二变径法兰45可以与不同直径不同曲率的水平井筒11相连。从而通过第二变径法兰45能使得不同直径不同曲率的水平井筒11与第二管线39相连，以分别进行实验。也即可以通过在不同直径不同曲率的水平井筒11内进行实验，以揭示气体在不同直径不同曲率的水平井筒11内聚集和排出的规律。

在一个实施方式中，本申请实施方式的气体聚集模拟实验装置还包括：摄像机49。摄像机49设置于水平井筒11的一侧。例如如图1所示，该摄像机49位于水平井筒11的上侧。且摄像机49与水平井筒11的侧壁相正对。水平井筒11采用有机玻璃制成。从而水平井筒11的透明度较高。如此能在水平井筒11的外部观测到气体聚集和变化的情况。该摄像机49用于在气体聚集在水平井筒11的顶部后的排气过程进行记录。从而通过摄像机49可记录下气体聚集和排出的微小变化过程，更加深化气体聚集形成机理和排出机理的研究。

在一个实施方式中，本申请实施方式的气体聚集模拟实验装置还包括：加热单元71。该加热单元71设置于第二管线39上，该加热单元71用于对第二管线39内的液体进行加热，以使第二管线39内的液体的温度能达到预定的温度，以能够模拟井下高温的环境。该预定的温度为实验所需的高温。该加热单元71可以采用现有的构造，对此本申请不作规定。

在一个实施方式中，本申请实施方式的气体聚集模拟实验装置还包括：设置于储液罐25上的加热棒69和温控机构75。该温控机构75用于检测该储液罐25内的液体的温度。该加热棒69用于对储液罐25内的液体进行加热，以使储液罐25内的液体的温度能达到预定的温度。从而使得该液体达到高温的状态，以能够模拟井下高温的环境。该加热棒69和温控机构75可以采用现有的构造，对此本申请不作规定。

在一个实施方式中，本申请实施方式的气体聚集模拟实验装置还包括：设置于水平井筒11上的温度表73。该温度表73用于检测水平井筒11内的温度。从而通过该温度表73能实时测量水平井筒11内的温度，以使该水平井筒11内的温度能模拟井筒内的温度。

如图2所示，本申请实施方式还提供一种气体聚集模拟实验方法，其包括：步骤S11：打开所述第一阀门15，以使所述出口23能向外敞开；步骤S13：向所述水平井筒11内注入液体，以使所述液体从所述出口23流出，并使所述液体能将所述水平井筒11充满；步骤S15：当所述液体充满所述水平井筒11时，向所述水平井筒11内注入气体；以使所述气体能与所述液体在所述水平井筒11内形成气液两相流的状态；步骤S17：当所述气体与所述液体在所述水平井筒11内形成气液两相流的状态后，关闭所述第一阀门15，以使所述气体能在所述水平井筒11的顶部聚集；步骤S19：当所述气体在所述水平井筒11的顶部聚集后，打开所述第一阀门15，并向所述水平井筒11内注入所述液体；以使所述水平井筒11的顶部内的气体能通过所述出口23排出；步骤S21：在打开所述第一阀门15，并向所述水平井筒11内注入所述液体的过程中，获取所述气体的排出速度和所述液体的注入速度，并根据所述气体的排出速度和所述液体的注入速度计算所述排出速度与所述注入速度之间的对应关系。

由以上方案可以看出，本申请实施方式所述的气体聚集模拟实验方法通过使气体能在水平井筒11的顶部上聚集，以能模拟气体聚集的状态。且当气体在水平井筒11的顶部上聚集后，打开第一阀门15，并通过注液泵13向水平井筒11内注入液体，以使水平井筒11的顶部上的气体能通过出口23排出，并在注液泵13向水平井筒11内注入液体的过程中，获取气体的排出速度和液体的注入速度，并所述气体的排出速度和液体的注入速度计算排出速度与注入速度之间的对应关系。从而通过该对应关系能获取液体的注入速度对气体排出规律的影响。

在本实施方式中，步骤S11：打开第一阀门15，以使出口23能向外敞开。也即打开第一阀门15，使得水平井筒11能与储液罐25相连通。

在本实施方式中，步骤S13：向水平井筒11内注入液体，以使液体从出口23流出，并使液体能将水平井筒11充满。具体地，打开第二阀门41和第四阀门53，以使得出液泵能通过第二管线39向水平井筒11内注入液体。由于水平井筒11与储液罐25相连通，所以液体能通过出口23流入储液罐25内。并通过调节第四阀门53的大小，以使得液体能将水平井筒11充满。且当第二压力传感器47所检测压力基本恒定时，说明液体以将水平井筒11充满。更进一步地，该液体为钻井液。从而通过向水平井筒11内注入钻井液能真实地模拟井下气体在钻井液中聚集和排出的情况。

在本实施方式中，步骤S15：当液体充满水平井筒11时，向水平井筒11内注入气体；以使气体能与液体在水平井筒11内形成气液两相流的状态。具体地，当第二压力传感器47所检测压力基本恒定时，打开第三阀门51，以使得储气罐59能通过第三管线55向水平井筒11内注入气体。由于液体将水平井筒11充满，且液体在注液泵13与储液罐25内循环流动，所以液体在水平井筒11内流动，所以气体能进入液体内，并与液体在水平井筒11内形成气液两相流的状态。如此模拟气体入侵状态。

在本实施方式中，步骤S17：当气体与液体在水平井筒11内形成气液两相流的状态后，关闭第一阀门15，以使气体能在水平井筒11的顶部聚集。具体地，当观察到水平井筒11内具有气泡时，关闭第一阀门15、第二阀门41，从而使得水平井筒11处于密封状态，如此使得气体在浮力的作用下向上移动，进而在水平井筒11的顶部聚集。

在本实施方式中，步骤S19：当气体在水平井筒11的顶部聚集后，打开第一阀门15，并向水平井筒11内注入液体；以使水平井筒11的顶部内的气体能通过出口23排出。具体地，当观察到气体在水平井筒11的顶部聚集后，打开第一阀门15、第二阀门41，以使得注液泵13能向水平井筒11内注入液体，以使水平井筒11的顶部聚集的气体能通过出口23排出。

在本实施方式中，步骤S21：在打开第一阀门15，并向水平井筒11内注入液体的过程中，获取气体的排出速度和液体的注入速度，并根据气体的排出速度和液体的注入速度计算排出速度与注入速度之间的对应关系。具体地，可以根据液体流量计19获取液体的注入速度，通过第一压力传感器17获取气体的排出速度，从而通过气体的排出速度和液体的注入速度能计算排出速度与注入速度之间的对应关系。

进一步地，在步骤S21在打开所述第一阀门15，并向所述水平井筒11内注入所述液体的过程中，获取所述气体的排出速度和所述液体的注入速度中，还包括：通过摄像机49记录所述气体在所述水平井筒11的顶部进行变化的过程。从而通过摄像机49可记录下气体聚集和排出的微小变化过程，更加深化气体聚集形成机理和排出机理的研究。

进一步地，在步骤S17当气体与液体在水平井筒11内形成气液两相流的状态后，关闭第一阀门15，以使气体能在水平井筒11的顶部聚集之后，以及步骤S19当气体在水平井筒11的顶部聚集后，打开第一阀门15，并向水平井筒11内注入液体；以使水平井筒11的顶部内的气体能通过出口23排出之前，还包括：对液体进行加热直至该液体的温度达到预定的温度。具体地，用加热棒69对储液罐25内的液体进行加热。以及通过加热单元71对第二管线39内的液体进行加热。并通过温控机构75检测该储液罐25内的液体的温度直至该温度达到预定的温度。该预定的温度为实验所需的高温。从而通过加热液体，能使得该液体达到高温的状态，从而能够模拟井下高温的环境。

进一步地，在步骤S19当气体在水平井筒11的顶部聚集后，打开第一阀门15，并向水平井筒11内注入液体；以使水平井筒11的顶部内的气体能通过出口23排出中，还包括：对液体的压力进行调节以使该液体的压力能达到预设的压力。该预设的压力为实验所需的高压。从而通过对液体进行加压，能使得该液体达到高压的状态，从而能够模拟井下高压的环境。进一步地，该水平井筒11采用耐高温高压的材料制成。进一步地，通过注液泵13对液体的压力进行调节。

进一步地，本申请实施方式还提供一种气体聚集模拟实验方法还包括：更换水平井筒11，并重复步骤S11至步骤S21。具体地，更换后的水平井筒11可以是与更换前的水平井筒11具有不同的直径，但具有相同的曲率波形。当然，更换后的水平井筒11还可以是与更换前的水平井筒11具有不同的曲率波形，但具有相同的直径。从而通过在不同直径或不同曲率波形的水平井筒11内进行实验，以揭示气体在不同直径或不同曲率波形的水平井筒11内聚集和排出的规律。从而得到水平井筒的直径或曲率波形对气体聚集和排出的影响。

进一步地，本申请实施方式还提供一种气体聚集模拟实验方法还包括：调整液体的物性参数，并重复步骤S11至步骤S21，其中，所述液体为钻井液。从而通过采用具有不同物性参数的钻井液进行实验，以揭示钻井液的物性参数对气体聚集和排出的影响。具体地，该物性参数可以是密度或者粘度。

进一步地，本申请实施方式还提供一种气体聚集模拟实验方法还包括：在通过摄像机49记录所述气体在所述水平井筒11的顶部进行变化的过程中进行计时。具体地，可以通过计算机进行计时。当然还可以采用其他的设备进行计时，例如手机等，对此本申请不作规定。从而通过计时能深化对气体聚集和排出规律的研究。

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。

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，而是应该参照前述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，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的申请主题的一部分。

Claims (10)

1.一种气体聚集模拟实验装置，其特征在于，包括：

水平井筒；所述水平井筒呈波浪状延伸；所述水平井筒在其延伸方向上设置有相背对的入口和出口；

注气系统，所述注气系统与所述入口相连通；所述注气系统用于向所述水平井筒内注入气体；

注液泵，所述注液泵与所述入口相连通；所述注液泵用于向所述水平井筒内注入液体；

第一阀门，所述第一阀门设置于所述水平井筒靠近所述出口的一端上；所述第一阀门用于控制所述出口的打开和关闭；

第一压力传感器，所述第一压力传感器设置于所述第一阀门与所述水平井筒之间，所述第一压力传感器用于测量通过所述出口的流体的压力；

液体流量计，所述液体流量计设置于所述注液泵与所述入口之间，所述液体流量计用于在所述气体从所述出口排出时测量所述液体的注入速度。

2.根据权利要求1所述的气体聚集模拟实验装置，其特征在于，其还包括：具有第一输入端和第一输出端的储液罐，所述第一输入端通过第一管线与所述出口相连通，所述第一阀门安装于所述第一管线上；所述注液泵具有第二输入端和第二输出端，所述第二输出端与所述入口相连通；所述第二输入端与所述第一输出端相连。

3.根据权利要求2所述的气体聚集模拟实验装置，其特征在于：所述第二输出端通过第二管线与所述入口相连通；所述第二管线上设置有第二阀门；所述第二阀门用于控制所述入口的打开和关闭。

4.根据权利要求3所述的气体聚集模拟实验装置，其特征在于：所述第一管线通过第一变径法兰与所述出口相连通，所述第二管线通过第二变径法兰与所述入口相连通。

5.根据权利要求3所述的气体聚集模拟实验装置，其特征在于：所述第二管线上设置有第二压力传感器，所述第二压力传感器位于所述第二阀门与所述水平井筒之间；所述第二压力传感器用于测量通过所述入口的流体的压力。

6.根据权利要求3所述的气体聚集模拟实验装置，其特征在于：所述液体流量计设置于所述第二管线上，且所述液体流量计位于所述第二阀门与所述第二输出端之间。

7.根据权利要求6所述的气体聚集模拟实验装置，其特征在于：所述注气系统与所述第二管线相连，且所述注气系统位于所述第二阀门与所述液体流量计之间。

8.根据权利要求1所述的气体聚集模拟实验装置，其特征在于，其包括：摄像机，所述摄像机设置于所述水平井筒的一侧，所述水平井筒采用有机玻璃制成；所述摄像机用于在所述气体聚集在所述水平井筒的顶部后的排气过程进行记录。

9.一种利用如权利要求1所述的气体聚集模拟实验装置的实验方法，其特征在于，其包括：

打开所述第一阀门，以使所述出口能向外敞开；

向所述水平井筒内注入液体，以使所述液体从所述出口流出，并使所述液体能将所述水平井筒充满；

当所述液体充满所述水平井筒时，向所述水平井筒内注入气体；以使所述气体能与所述液体在所述水平井筒内形成气液两相流的状态；

当所述气体与所述液体在所述水平井筒内形成气液两相流的状态后，关闭所述第一阀门，以使所述气体能在所述水平井筒的顶部聚集；

当所述气体在所述水平井筒的顶部聚集后，打开所述第一阀门，并向所述水平井筒内注入所述液体；以使所述水平井筒的顶部内的气体能通过所述出口排出；

在打开所述第一阀门，并向所述水平井筒内注入所述液体的过程中，获取所述气体的排出速度和所述液体的注入速度，并根据所述气体的排出速度和所述液体的注入速度计算所述排出速度与所述注入速度之间的对应关系。

10.根据权利要求9所述的气体聚集模拟实验方法，其特征在于，在步骤在打开所述第一阀门，并向所述水平井筒内注入所述液体的过程中，获取所述气体的排出速度和所述液体的注入速度中，还包括：

通过摄像机记录所述气体在所述水平井筒的顶部进行变化的过程。