CN111852446A - 一种气井积液物理模拟实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种气井积液物理模拟实验装置，其包括空气压缩机、储气罐、储水罐、柱塞泵、气液混合器和井筒模拟管；所述空气压缩机与所述储气罐相连，所述储气罐通过管线与所述气液混合器的进气端连接；所述储水罐的出口通过管线、所述柱塞泵与所述气液混合器的进液端连接，通过所述柱塞泵给管线内的液体加压后传输至所述气液混合器内；所述气液混合器的出口端通过管线与所述井筒模拟管的入口连接，所述井筒模拟管的出口经管线与所述储水罐的入口连接。本发明可以方便地研究产液量、管径、井斜角、油水比等因素对临界携液流速的影响，且使用方便，准确性好。
Description
技术领域
本发明涉及一种气井积液实验设备领域，特别是关于一种气井积液物理模拟实验装置。
背景技术
气井正常生产时，气体为连续相，液体为分散相，液体以分散相的形式被气体携带到地面，但是当井筒内气体流速小于气井临界携液流速时，部分液体在井底沉积下来形成积液，影响气井的生产效率。为保证气井不积液，气体流速必须大于气井临界携液流速，因此研究气井临界携液流速的影响因素至关重要。
各国学者做了大量有关气井临界携液流速的研究工作，提出了气井临界携液流量模型预测气井积液，如Turner模型、李闵模型等方法，但是对产液量、管径、井斜角、油水比等因素的影响研究较少。
因此，目前急需解决针对气井临界携液流速的影响因素研究不足的问题。
发明内容
针对气井临界携液流速的影响因素研究不足的问题，本发明的目的是提供一种气井积液物理模拟实验装置，其能方便地研究各种因素对临界携液流速的影响，且使用方便，准确性好。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种气井积液物理模拟实验装置，其包括空气压缩机、储气罐、储水罐、柱塞泵、气液混合器和井筒模拟管；所述空气压缩机与所述储气罐相连，所述储气罐通过管线与所述气液混合器的进气端连接；所述储水罐的出口通过管线、所述柱塞泵与所述气液混合器的进液端连接，通过所述柱塞泵给管线内的液体加压后传输至所述气液混合器内；所述气液混合器的出口端通过管线与所述井筒模拟管的入口连接，所述井筒模拟管的出口经管线与所述储水罐的入口连接。
进一步，所述井筒模拟管采用有机玻璃管。
进一步，所述井筒模拟管的入口和出口之间设置有压力传感器。
进一步，所述储气罐与所述气液混合器的管线上设置有用于控制气体流量的第一电磁阀。
进一步，所述储气罐与所述气液混合器的管线上设置有用于读取气体流量的气体流量计；所述气体流量计设置在所述第一电磁阀与所述气液混合器之间。
进一步，所述柱塞泵与所述气液混合器的管线上设置有用于控制液体流量的第二电磁阀。
进一步，所述柱塞泵与所述气液混合器的管线上设置有用于读取液体流量的液体流量计；所述液体流量计设置在所述第二电磁阀与所述气液混合器之间。
进一步，所述柱塞泵与所述气液混合器的管线上设置有用于防止倒流的单向阀；所述单向阀位于所述液体流量计与所述气液混合器之间。
进一步，临界携液流速的测定方法为：调节所述第一电磁阀，由大到小改变注入气量，观察所述井筒模拟管内液滴和液膜的整个运动过程，并记录流动稳定后，每一个稳定状态下对应的气体流速、井筒模拟管内的压力梯度，即可得到一条气体流速与压力梯度的关系曲线，根据最小压降理论，所述井筒模拟管中压力梯度最小时对应的气体流速即为临界携液流速。
进一步，产液量对临界携液流速的影响测定方法为：通过控制所述第二电磁阀的开度，研究产液量对临界携液流速的影响；
通过更换不同管径的所述井筒模拟管、调节所述井筒模拟管的倾斜角，研究管径、井斜角对临界携液流速地影响；通过控制所述储水罐中流体组成，研究油水比对临界携液流速地影响。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明可以方便地研究产液量、管径、井斜角、油水比等因素对临界携液流速的影响。2、本发明通过电磁阀、压力传感器等设备来控制和读取实验参数，相比传统地实验设备具有更高的准确性。3、本发明使用方便，实用性强。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明有机玻璃管部分结构图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1、图2所示，本发明提供一种气井积液物理模拟实验装置，其包括空气压缩机1、储气罐2、储水罐5、柱塞泵6、气液混合器10和井筒模拟管11。
空气压缩机1与储气罐2相连，用于给储气罐2内的气体加压；储气罐2通过管线与气液混合器10的进气端连接。储水罐5的出口通过管线、柱塞泵6与气液混合器10的进液端连接，通过柱塞泵6给管线内的液体加压后传输至气液混合器10内。气液混合器10的出口端通过管线与井筒模拟管11的入口连接，井筒模拟管11的出口经管线与储水罐5的入口连接，由井筒模拟管11实现模拟流体在井筒中的流动状态。
在一个优选的实施例中，井筒模拟管11采用有机玻璃管，可以方便对井筒模拟管11内流体的流型进行实时观测。
在本实施例中，如图2所示，有机玻璃管设置在一可调节支架上，通过可调节支架实现对有机玻璃管倾斜角度的调节，进而通过调节有机玻璃管的倾斜角度，来模拟井斜角的影响。
在一个优选的实施例中，本发明的装置还包括压力传感器12。位于井筒模拟管11的入口和出口之间设置有压力传感器12，用于监测井筒模拟管11内的压力状况。
在一个优选的实施例中，位于储气罐2与气液混合器10的管线上设置有用于控制气体流量的第一电磁阀3。
使用时，通过调节第一电磁阀3，由大到小改变注入气量，观察有机玻璃管内液滴和液膜的整个运动过程，并记录流动稳定后，每一个稳定状态下对应的气体流速、井筒模拟管11内的压力梯度，即可得到一条气体流速与压力梯度的关系曲线，根据最小压降理论，井筒模拟管11中压力梯度最小时对应的气体流速即为临界携液流速。
在一个优选的实施例中，位于储气罐2与气液混合器10的管线上还设置有用于读取气体流量的气体流量计4。气体流量计4位于第一电磁阀3与气液混合器10之间。
在一个优选的实施例中，位于柱塞泵6与气液混合器10的管线上设置有用于控制液体流量的第二电磁阀7。
使用时，通过控制第二电磁阀7的开度，可以方便地研究产液量对临界携液流速的影响；通过更换不同管径的有机玻璃管11、调节有机玻璃管11的倾斜角，可以方便地研究管径、井斜角对临界携液流速地影响；通过控制储水罐5中流体组成，可以方便地研究油水比对临界携液流速地影响。
在一个优选的实施例中，位于柱塞泵6与气液混合器10的管线上还设置有用于读取液体流量的液体流量计8。液体流量计8位于第二电磁阀7与气液混合器10之间。
在一个优选的实施例中，位于柱塞泵6与气液混合器10的管线上还设置有用于防止倒流的单向阀9。单向阀9位于液体流量计8与气液混合器10之间。
本发明测定气体临界携液流速的具体方法是：选定一个有机玻璃管11，启动空气压缩机1向储气罐2中供气，等待储气罐2中压力达到要求；缓慢开启气体管路的第一电磁阀3，不断向实验管路中注入高速高压气体；打开液体管路的第二电磁阀7，启动柱塞泵6，不断向实验管路中注入雾化的液体，直到达到预设液体流速。
通过调节第一电磁阀3，由大到小改变注入气量，观察有机玻璃管内液滴和液膜的整个运动过程，并记录流动稳定后，每一个稳定状态下对应的气体流速、井筒模拟管11内的压力梯度，即可得到一条气体流速与压力梯度的关系曲线，根据最小压降理论，井筒模拟管11中压力梯度最小时对应的气体流速即为临界携液流速。
通过控制液体管路电磁阀7的开度，可以方便地研究产液量对临界携液流速的影响；通过更换不同管径的有机玻璃管、调节有机玻璃管的倾斜角，可以方便地研究管径、井斜角对临界携液流速地影响；通过控制储水罐5中流体组成，可以方便地研究油水比对临界携液流速地影响。
综上，本发明与传统的实验设备相比，该气井积液物理模拟实验装置可以方便地研究产液量、管径、井斜角、油水比等因素对临界携液流速的影响，且使用方便，准确性好；因此，本发明能够满足科研工作者的各种需求，具有较大的实用性和一定的市场前景。
上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (10)
1.一种气井积液物理模拟实验装置，其特征在于包括：空气压缩机、储气罐、储水罐、柱塞泵、气液混合器和井筒模拟管；
所述空气压缩机与所述储气罐相连，所述储气罐通过管线与所述气液混合器的进气端连接；所述储水罐的出口通过管线、所述柱塞泵与所述气液混合器的进液端连接，通过所述柱塞泵给管线内的液体加压后传输至所述气液混合器内；所述气液混合器的出口端通过管线与所述井筒模拟管的入口连接，所述井筒模拟管的出口经管线与所述储水罐的入口连接。
2.如权利要求1所述装置，其特征在于：所述井筒模拟管采用有机玻璃管。
3.如权利要求1所述装置，其特征在于：所述井筒模拟管的入口和出口之间设置有压力传感器。
4.如权利要求3所述装置，其特征在于：所述储气罐与所述气液混合器的管线上设置有用于控制气体流量的第一电磁阀。
5.如权利要求4所述装置，其特征在于：所述储气罐与所述气液混合器的管线上设置有用于读取气体流量的气体流量计；所述气体流量计设置在所述第一电磁阀与所述气液混合器之间。
6.如权利要求1所述装置，其特征在于：所述柱塞泵与所述气液混合器的管线上设置有用于控制液体流量的第二电磁阀。
7.如权利要求6所述装置，其特征在于：所述柱塞泵与所述气液混合器的管线上设置有用于读取液体流量的液体流量计；所述液体流量计设置在所述第二电磁阀与所述气液混合器之间。
8.如权利要求7所述装置，其特征在于：所述柱塞泵与所述气液混合器的管线上设置有用于防止倒流的单向阀；所述单向阀位于所述液体流量计与所述气液混合器之间。
9.如权利要求4所述装置，其特征在于：临界携液流速的测定方法为：调节所述第一电磁阀，由大到小改变注入气量，观察所述井筒模拟管内液滴和液膜的整个运动过程，并记录流动稳定后，每一个稳定状态下对应的气体流速、井筒模拟管内的压力梯度，即可得到一条气体流速与压力梯度的关系曲线，根据最小压降理论，所述井筒模拟管中压力梯度最小时对应的气体流速即为临界携液流速。
10.如权利要求6所述装置，其特征在于：产液量对临界携液流速的影响测定方法为：通过控制所述第二电磁阀的开度，研究产液量对临界携液流速的影响；
通过更换不同管径的所述井筒模拟管、调节所述井筒模拟管的倾斜角，研究管径、井斜角对临界携液流速地影响；通过控制所述储水罐中流体组成，研究油水比对临界携液流速地影响。
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