CN112096367A - 一种气井携液能力评价装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气井携液能力评价装置，属于天然气开采技术领域，装置包括：可承压模拟井筒，用于连通有气源支路和液源支路；气体分散结构，用于分散可承压模拟井筒内的气体；气体流量计，用于检测气源支路中的气体流量；液体流量计，用于检测液源支路中的液体流量；雾化器，用于雾化液源支路中的液体；压力计，用于检测可承压模拟井筒内气液混相的压力；液体接收器，用于连通可承压模拟井筒；回压阀，用于连接液体接收器的排气口；以及设置在气源支路上的气源调节阀，设置在液源支路上的液源调节阀。本发明能够模拟真实气井在不同生产压力、不同气流量及气液比的携液过程，准确测定不同条件下的气井携液能力。

Description

一种气井携液能力评价装置

技术领域

本发明属于天然气开采技术领域，具体涉及一种气井携液能力评价装置。

背景技术

气井排水采气过程中气井携液能力与压力、流量等条件有关，目前通常是通过模型计算方法对气井临界携液流量进行模拟，代表性的气井临界携液流量计算模型有Turner模型等，缺点在于计算不准确，与实际的气井携液能力相比，误差较大。

现有技术中，泡沫排水采气工艺作为气井排液的方法，具有成本低、效果好、施工简单等优点，在国内气田广泛应用。目前评价内容包括静态评价(如起泡性、稳泡性的评价)和动态评价(如携液能力的评价)，携液能力室内实验评价方法包括：(1)SY-T5761-1995标准提出的《排水采气用起泡剂CT5-2》，将一定流速的气体通入试液，形成泡沫，测定一定时间后泡沫携出液体(油和水)的体积数，作为泡排剂携液能力的量度；(2)SYT 6465-2000标准提出的《泡沫排水采气用起泡剂评价方法》，参照SYT 5350-91《钻井液用发泡剂评价程序》，将待测液吸入动态泡沫评价装置，并通入气体产生泡沫，产生泡沫完全破裂后液体体积为携液能力。一种可应用上述方法的室内模拟实验装置参见授权公告号为CN201810294U的中国实用新型专利，然而，通过以上方法得到的气井携液能力，与实际的气井携液能力相比，仍存在误差较大的不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种气井携液能力评价装置，用于解决现有技术评价气井携液能力的误差较大的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出一种气井携液能力评价装置，包括：

可承压模拟井筒，用于模拟气井内的气液混相流动过程，且连通有气源支路和液源支路；

气体分散结构，用于分散通过所述气源支路进入可承压模拟井筒内的气体；

气体流量计，用于检测气源支路中的气体流速；

液体流量计，用于检测液源支路中的液体流速；

雾化器，用于雾化通过所述液源支路进入可承压模拟井筒内的液体；

压力计，用于检测可承压模拟井筒内气液混相的压力；

液体接收器，用于连通可承压模拟井筒；

压力调节装置，用于调节气源的压力和液体接收器中的气体压力；

以及设置在气源支路上的气体调节阀，设置在液源支路上的液体调节阀。

本发明的气井携液能力评价装置，能够模拟真实气井在不同生产压力、不同气流量及气液比的携液过程，准确测定了不同条件下的气井携液能力，为排水采气工艺方法的选择，室内泡排剂类型、浓度对气井极限携液能力影响的研究，提供了可靠的依据。并且，通过本发明的评价装置还能够确定真实气井的积液量。

在可承压模拟井筒内模拟气液混相流动过程之后，通过液体接收器的排气口排出气体，为方便排出液体接收器内流入的液体，进一步的，所述液体接收器设置有排液口，使液体接收器内的液体从排液口排出。

上述气体分散结构，能够达到分散可承压模拟井筒内气体的作用，实现真实气井内气流分散状态的模拟，具体的，所述气体分散结构为气体分散隔板或气体分散头，均能够分散可承压模拟井筒内的气体。

进一步，还包括液体回落检测装置，用于检测可承压模拟井筒内的液体回落，确定气井极限携液能力。具体的，所述液体回落检测装置为可承压模拟井筒上的透视观察窗，方便观察气液混相流动过程中的液体回落情况，以确定液体回落临界点所对应的液体流速。

进一步，所述液体接收器为可透视刻度管，用于确定液体接收器内流入的液体体积。

附图说明

图1是本发明的一种气井携液能力评价装置；

图2是本发明的另一种气井携液能力评价装置；

标号说明如下：

1——可承压模拟井筒，2——气体分散隔板，3——连接弯管，4——液体接收器，5——压力计，6——雾化器，7——排液口，8——回压阀，9——调节阀，10——气体流量计，11——液源，12——气源，13——液体流量计，14——气体分散头。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

如图1所示的一种气井携液能力评价装置，包括可承压模拟井筒1，为可观察积液状况的透视井筒，用于模拟气井内的气液混相流动过程。可承压模拟井筒1的下部连通有气源支路和液源支路，气源支路连通气源12，液源支路连通液源11。

其中，气源支路上设置有调节阀9，用作调节气源出气的气源调节阀，气源支路上还设置有气体流量计10和压力计5，液源支路上设置有调节阀9，用作调节液源出液的液源调节阀，同时，液源支路上还设置有雾化器6、液体流量计13和压力计5。

如图1所示，连通可承压模拟井筒1的，可承压模拟井筒1的下部设置有气体分散隔板2，用于分散可承压模拟井筒1内的气体，可承压模拟井筒1的底部设置有排液口7，沿着可承压模拟井筒1的纵深方向分布设置压力计5，用于检测可承压模拟井筒内的气体压力，可承压模拟井筒1的顶部通过连接弯管3连通至液体接收器4，且连接弯管3的管口深入至液体接收器4内部，液体接收器4的底部设置有排液口7，液体接收器4的顶部设置有排气口，排气口连接至回压阀8，回压阀8连接有压力计5。

上述气井携液能力评价装置在不同条件下测定气井携液能力的操作过程如下：

步骤一，进行可承压模拟井筒1内流动气体的流速、压力、压力差调节，具体步骤如下：

将配置好的模拟地层水作为液源11，接通气源12(以氮气为例)，关闭可承压模拟井筒1底部的排液口7处的阀门；

打开气源12、回压阀8、调节阀9，调整气体在气源支路中的流速，使气体流量计10检测气源支路中的气体流速达到设定气体流速值；

记录所有压力计显示的压力值，计算气源12的出口端与回压阀8的后端之间的气体压力差，调整回压阀8，使可承压模拟井筒1处压力计5的示数(即气体初始压力)达到设定气体压力值，使上述压力差达到设定气体压力差值。

步骤二，模拟气液混相流动过程，进行液体流量调节，具体步骤如下：

打开雾化器6，打开液源11，使液源支路中的液体经过雾化器6，变成雾化液体通入可承压模拟井筒1，可承压模拟井筒1内的气体流经雾化液体，以模拟气液混相流动过程；

根据气井真实压力、气液比范围，计算步骤一中设定气体流速值下的携液量范围，根据携液量范围计算出液速度调整液源支路上的调节阀9，使液体流量计13的读数为携液量范围的携液流速下限。

步骤三：气井极限携液能力的测定及计算，具体步骤如下：

观察可承压模拟井筒1内低流速下的气液运移过程，如有明显液体回落，则调整液源端的调节阀9，降低液体流速，如液体全部被气体携出，则提高液体流速，从而找到液体回落临界点对应的液体最大流速，超过该流速将有明显凝液在气体分散隔板2上聚集，甚至在可承压模拟井筒1底部出现积液。该液体最大流速即为该设定气体压力值、设定气体压力差值、设定气体流速值条件下的气井极限携液能力。

本发明的气井携液能力评价装置，通过调节模拟气液混相流动过程的气体流速达到设定气体流速值，气体初始压力达到设定气体压力值，调节气液混相流动过程的气体压力差达到设定气体压力差值，使气体流经雾化液体以模拟气液混相流动过程；通过调整液体流速，检测气液混相流动过程中是否出现液体回落，确定液体回落临界点所对应的液体流速，即为设定气体压力值、设定气体压力差值、设定气体流速值条件下的气井极限携液能力，实现了真实气井在不同生产压力、不同气流量及气液比的携液过程的模拟，且模拟确定的气井极限携液能力准确性高。

通过上述气井携液能力评价装置，还能用于估算真实气井的积液量，具体方法如下：

1)获取时间t1内的液体最大流速，该液体最大流速即为通过上述评价装置得到的气井极限携液能力；

获取已知的气井总产液量，该气井总产液量为时间t2内气井流压测试无积液时期的产液量；

2)将时间t1内的液体最大流速折算为时间t2内的液体最大流速，将气井总产液量减去折算后的液体最大流速，从而得到时间t2内的积液量。

作为其他实施方式，还可以采用另一种方法估算真实气井的积液量，具体的估算方法如下：

计算液体接收器4中收集的液体体积与可承压模拟井筒1底部排出的液体体积之比；在实际气井采气时能测量出一段时间内排气携带的液体体积，根据该段时间内排气携带的液体体积估算出气井的实际总产出气体携带的总液体体积；然后结合该总液体体积与上面求得的液体体积之比，能换算出真实气井的积液量。

为实现积液量的估算，液体接收器4设置为可透视刻度管，用于测量液体接收器4内收集的液体体积，可承压模拟井筒1也设置为可透视刻度管，用于测量可承压模拟井筒1内收集的液体体积。

另外，本发明的气井携液能力评价装置，还可以量度泡排剂携液能力，评价泡排剂携液能力是为了测定加入泡排剂后，气体最大携液量能提高多少，不同泡排剂携液能力不同。利用本发明的气井携液能力评价装置实现泡排剂携液能力的量度时，只需将泡排剂溶液作为液源，重复上述步骤一、步骤二、步骤三的内容即可求得。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。

例如，除了图1中气源支路与可承压模拟井筒的连通位置，气源支路还可以与可承压模拟井筒的底部连通。

又如，除了采用图1中的气体分散隔板，还可以采用气体分散头14分散可承压模拟井筒内的气体，如图2所示。在这种情况下，通过在可承压模拟井筒底部出现的积液，判断液体回落临界点对应的液体最大流速。

又如，本实施例设置六个压力计的目的，在于能使模拟真实气井内气体压力的效果达到最优，作为其他实施方式，可仅设置三个压力计，其中一个压力计设置在可承压模拟井筒处，用于检测气体初始压力；另一个压力计设置在气源端，最后一个压力计连接液体接收器的排气口，用于检测气源的出口端与回压阀后端之间的气体压力差。

又如，本实施例中采用回压阀调节气源的压力和液体接收器中的气体压力，作为其他实施方式，还可以采用其他压力调节装置，如在气源端设置减压阀，通过调节减压阀来实现气源的压力和液体接收器中的气体压力的调节；或者，通过同时调节回压阀和减压阀来实现。

又如，本实施例的步骤三提供了一种找到液体回落临界点的方法，作为其他实施方式，还可以根据液体流量计的流速计算一段时间内从液源流出的液体体积，查看同一时间段内液体接收器中的液体体积变化，液体流速较低时，液体接收器中的液体体积与液源流出的液体体积相等，增加液体流速，当液体接收器中的液体体积比液源流出的液体体积少时，可断定此时为液体回落临界点。因此，可承压模拟井筒也可以为非透视井筒，仍能够通过上述方法得到液体回落临界点。

又如，本实施例通过将可承压模拟井筒设置成透视井筒，作为液体回落检测装置，作为其他实施方式，还可以在可承压模拟井筒的下部设置透视观察窗，作为液体回落检测装置，用于检测可承压模拟井筒内的液体回落；作为其他实施方式，还可以实现液体回落的自动检测，例如一种液体回落检测装置包括相机和控制器，相机用于对可承压模拟井筒进行拍照，拍照得到的图像反映了筒内液体回落情况，控制器对图像进行处理，确定液体回落临界点。

因此，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (6)

1.一种气井携液能力评价装置，其特征在于，包括：

可承压模拟井筒，用于模拟气井内的气液混相流动过程，且连通有气源支路和液源支路；

气体分散结构，用于分散通过所述气源支路进入可承压模拟井筒内的气体；

气体流量计，用于检测气源支路中的气体流速；

液体流量计，用于检测液源支路中的液体流速；

雾化器，用于雾化通过所述液源支路进入可承压模拟井筒内的液体；

压力计，用于检测可承压模拟井筒内气液混相的压力；

液体接收器，用于连通可承压模拟井筒；

压力调节装置，用于调节气源的压力和液体接收器中的气体压力；

以及设置在气源支路上的气体调节阀，设置在液源支路上的液体调节阀。

2.根据权利要求1所述的气井携液能力评价装置，其特征在于，所述液体接收器设置有排液口，用于排出液体接收器内的液体。

3.根据权利要求1所述的气井携液能力评价装置，其特征在于，所述气体分散结构为气体分散隔板或气体分散头。

4.根据权利要求1所述的气井携液能力评价装置，其特征在于，还包括液体回落检测装置，用于检测可承压模拟井筒内的液体回落。

5.根据权利要求4所述的气井携液能力评价装置，其特征在于，所述液体回落检测装置为可承压模拟井筒上的透视观察窗。

6.根据权利要求1所述的气井携液能力评价装置，其特征在于，所述液体接收器为可透视刻度管。

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