CN112983397A - 一种高温高压产水气井结垢离子来源物理模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高温高压产水气井结垢离子来源物理模拟装置，包括反应釜机构、注入机构和冷凝水收集机构，所述反应釜机构的外周上安装有注入机构，且注入机构上安装有冷凝水收集机构，所述反应釜机构包括电热式恒温箱和安装在电热式恒温箱内腔中的金属筒，所述金属筒的内腔上下两侧分别螺接有上部端盖和下部端盖，且金属筒的内腔中部安装有活塞，且活塞的底部连接有金属注气杆。该高温高压产水气井结垢离子来源物理模拟装置，可实现对高温高压环境中，产水气井结垢离子来源进行模拟，从而方便找到产水气井结垢的原因，进而方便后续的研究处理，并以此为基础进行改进，提高天然气的产量。
Description
技术领域
本发明属于石油仪器技术领域，具体涉及一种高温高压产水气井结垢离子来源物理模拟装置。
背景技术
在天然气开发和开采过程中，井筒结垢问题是气井生产面临的严峻问题。在流体中的部分垢析出会沉积在井筒表面造成堵塞，导致气井产量严重下降，甚至出现停产的情况。当气井中产水量很低时，很难弄清楚结垢离子的来源。即是地层水蒸发后产生的水蒸气与天然气混合同产时造成的井筒结垢，还是天然气与地层水表面接触产生了雾沫夹带现象，使得天然气夹带了很多小液滴造成的井筒结垢。搞清楚气井结垢离子的来源对油气田开发与开采的基础理论研究具有重要的意义。
对于现有的结垢物理模拟测定装置而言，一种为静态实验装置，该装置是将天然气与地层水按照生产气水比进行配样，一定温度与压力下转到PVT筒中进行实验，但该装置模拟的是在静态条件下地层水的结垢情况，不是真实情况下气井的生产过程，无法反应出生产气井的动态过程。另一种装置为动态实验装置，该装置是将地层水通过高压驱替泵使其流过金属管或者岩心，但装置是以地层水为实验介质来模拟注水井结垢情况，无法模拟产水气井的离子来源，上述装置均无法判断产水气井的结垢离子来源。
因此针对这一现状，迫切需要设计和生产一种高温高压产水气井结垢离子来源物理模拟装置，以满足实际使用的需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高温高压产水气井结垢离子来源物理模拟装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高温高压产水气井结垢离子来源物理模拟装置，包括反应釜机构、注入机构和冷凝水收集机构，所述反应釜机构的外周上安装有注入机构，且注入机构上安装有冷凝水收集机构；
所述反应釜机构包括电热式恒温箱和安装在电热式恒温箱内腔中的金属筒，所述金属筒的内腔上下两侧分别螺接有上部端盖和下部端盖，且金属筒的内腔中部安装有活塞，且活塞的底部连接有金属注气杆，所述金属注气杆贯穿下部端盖和电热式恒温箱并套接在水气连接管的外周上。
优选的，所述注入机构包括第一高压驱替泵和第二高压驱替泵，所述第一高压驱替泵与上部端盖之间连接有进气管，且进气管上依次安装有第一压力传感器、第一中间容器、第一进气阀、四通管和第二进气阀，所述第二高压驱替泵与活塞之间连接有出液管，且出液管上依次安装有第二压力传感器、三通管、第二出液截止阀、第二中间容器和第三进气阀，所述金属注气杆套接在出液管的外周上，且三通管与四通管之间连接有水气连接管，且水气连接管上安装有排气阀和冷凝水收集机构。
优选的，所述活塞的底部开设有与金属注气杆相适配的螺纹孔，且金属注气杆螺接在螺纹孔的内腔中，所述活塞的顶部开设有与螺纹孔相连通的换气孔，且换气孔与出液管相适配。
优选的，所述冷凝水收集机构包括安装在水气连接管上的回压控制器和回压阀，所述回压控制器的左侧与排气阀连通，且回压控制器的底部连接有球形冷凝管，所述球形冷凝管的底部设有集液瓶。
优选的，所述电热式恒温箱的外周上焊接有连接固定支架，且连接固定支架远离电热式恒温箱的一侧外壁上焊接有两个呈对称分布的卡接架，所述球形冷凝管卡接在两个卡接架之间。
优选的，所述电热式恒温箱的外周底部设有与集液瓶相适配的固定收纳架，且集液瓶卡接在固定收纳架的内腔中。
优选的，所述下部端盖的内腔中开设有密封槽，且密封槽的内腔中安装有密封圈，所述密封圈套接在金属注气杆的外周上。
优选的，所述活塞与下部端盖之间设有检测空腔，所述金属筒的外周上连接有与检测空腔连通的检测通管，且检测通管上安装有第三高压驱替泵和第三压力传感器。
优选的，所述上部端盖通过四通管连接有分支真空管，且分支真空管上连接有真空泵和真空阀。
本发明的技术效果和优点：该高温高压产水气井结垢离子来源物理模拟装置，通过设有电热式恒温箱和内侧的金属筒，配合相应的阀门控制，能够真实的模拟出产水气井的生产情况，从而对产水气井的结垢离子来源进行正确的判断；通过设有设有真空泵和温度可调节的电热式恒温箱，能够还原井筒中高温高压的工况，使得模拟结果更准确，该高温高压产水气井结垢离子来源物理模拟装置，可实现对高温高压环境中，产水气井结垢离子来源进行模拟，从而方便找到产水气井结垢的原因，进而方便后续的研究处理，并以此为基础进行改进，提高天然气的产量。
附图说明
图1为本发明的剖视图；
图2为本发明的电热式恒温箱的结构示意图；
图3为本发明的金属注气杆的结构示意图。
图中：1第一高压驱替泵、2第一压力传感器、3第一中间容器、4第一进气阀、5真空泵、6真空阀、7四通管、8排气阀、9第二进气阀、10上部端盖、11回压控制器、12回压阀、13活塞、14球形冷凝管、15集液瓶、16第二压力传感器、17第二高压驱替泵、18三通管、19第二出液截止阀、20第二中间容器、21第三进气阀、22金属注气杆、23下部端盖、24密封圈、25电热式恒温箱、26金属筒、27第三高压驱替泵、28第三压力传感器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提供了如图1-图3所示的一种高温高压产水气井结垢离子来源物理模拟装置，包括反应釜机构、注入机构和冷凝水收集机构，所述反应釜机构的外周上安装有注入机构，且注入机构上安装有冷凝水收集机构；
为了对产水气井的环境进行模拟搭建，如图2-3所示，所述反应釜机构包括电热式恒温箱25（本技术方案中提到的电子设备均为本领域技术人员常用的技术手段，此处不再加以赘述）和安装在电热式恒温箱25内腔中的金属筒26，所述金属筒26的内腔上下两侧分别螺接有上部端盖10和下部端盖23，所述下部端盖23的内腔中开设有密封槽，且密封槽的内腔中安装有密封圈24，所述密封圈24套接在金属注气杆22的外周上，提高对金属注气杆22的固定力度和提高对内部的气密效果。
金属筒26的内腔中部安装有活塞13，且活塞13的底部连接有金属注气杆22，所述活塞13的底部开设有与金属注气杆22相适配的螺纹孔，且金属注气杆22螺接在螺纹孔的内腔中，所述活塞13的顶部开设有与螺纹孔相连通的换气孔，且换气孔与出液管相适配，所述活塞13与下部端盖23之间设有检测空腔，所述金属筒26的外周上连接有与检测空腔连通的检测通管，且检测通管上安装有第三高压驱替泵27和第三压力传感器28，用于进行气压调节，从而实现模拟产水气井内部的气压和液压环境，所述金属注气杆22贯穿下部端盖23和电热式恒温箱25并套接在水气连接管的外周上。
为了提高对产水气井压强、水位等条件进行模拟，如图2所示，所述注入机构包括第一高压驱替泵1和第二高压驱替泵17，所述第一高压驱替泵1与上部端盖10之间连接有进气管，所述上部端盖10通过四通管7连接有分支真空管，且分支真空管上连接有真空泵5和真空阀6，对内部气体进行抽真空，进行内部采气环境的模拟，且进气管上依次安装有第一压力传感器2、第一中间容器3、第一进气阀4、四通管7和第二进气阀9，所述第二高压驱替泵17与活塞13之间连接有出液管，且出液管上依次安装有第二压力传感器16、三通管18、第二出液截止阀19、第二中间容器20和第三进气阀21，所述金属注气杆22套接在出液管的外周上，且三通管18与四通管7之间连接有水气连接管，且水气连接管上安装有排气阀8和冷凝水收集机构；
为了对水质进行回收检测，如图1-2所示，所述冷凝水收集机构包括安装在水气连接管上的回压控制器11和回压阀12，所述回压控制器11的左侧与排气阀8连通，且回压控制器11的底部连接有球形冷凝管14，所述电热式恒温箱25的外周上焊接有连接固定支架，且连接固定支架远离电热式恒温箱25的一侧外壁上焊接有两个呈对称分布的卡接架，所述球形冷凝管14卡接在两个卡接架之间，便于对球形冷凝管14进行固定，所述球形冷凝管14的底部设有集液瓶15，所述电热式恒温箱25的外周底部设有与集液瓶15相适配的固定收纳架，且集液瓶15卡接在固定收纳架的内腔中，方便进行整体的卡接固定。
工作原理，该高温高压产水气井结垢离子来源物理模拟装置，整个装置以电热式恒温箱与变体积高压反应釜为核心，包括：反应釜系统、注入系统与冷凝水收集系统，整个反应釜系统放置于电热式恒温箱25中。回压控制器11下部与球形冷凝管14连接，在球形冷凝管14利用集液瓶15收集冷凝水。
其使用方法包括以下步骤：
S1：准备待测实验水样：测量实验水样的离子含量Ci；
S2：抽真空：安装反应釜系统，在金属筒26中加入一定量的实验水样，打开第二进气阀9与真空阀6，利用真空泵5对反应釜系统抽真空；完毕后关闭第二进气阀9与真空阀6；
S3：配样：打开第一进气阀4与第二进气阀9，向反应釜系统中注气，同时利用第一高压驱替泵1与第三高压驱替泵27使得反应釜系统中达到实验压力，使得反应釜系统压力为Pi，启动电热式恒温箱25，使温度达到地层温度，并恒温24小时；
S4：不注气测试冷凝水的离子种类与含量：关闭第二出液截止阀19，利用第二高压驱替泵17给回压控制器11加载回压使其等于Pi，打开第二进气阀9与排气阀8，使得流体在经过球形冷凝管14后，滴落在集液瓶15中，将集液瓶15中的液体利用离子色谱仪与电感耦合等离子体发射光谱仪对液体离子含量Cm；
S5：注气测试冷凝水的离子种类与含量：关闭回压阀，利用第二高压驱替泵17向反应釜系统中注气，打开第二进气阀9与排气阀8，使得流体在经过球形冷凝管14后，滴落在集液瓶15中，将集液瓶15中的液体利用离子色谱仪与电感耦合等离子体发射光谱仪对液体离子含量Cn；
S6：对比三次离子含量测试的结果：若Cn远大于Cm则说明天然气与地层水表面接触产生了雾沫夹带现象，使得天然气夹带了很多小液滴造成的井筒结垢。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明。
Claims (9)
1.一种高温高压产水气井结垢离子来源物理模拟装置，包括反应釜机构、注入机构和冷凝水收集机构，其特征在于：所述反应釜机构的外周上安装有注入机构，且注入机构上安装有冷凝水收集机构；
所述反应釜机构包括电热式恒温箱（25）和安装在电热式恒温箱（25）内腔中的金属筒（26），所述金属筒（26）的内腔上下两侧分别螺接有上部端盖（10）和下部端盖（23），且金属筒（26）的内腔中部安装有活塞（13），且活塞（13）的底部连接有金属注气杆（22），所述金属注气杆（22）贯穿下部端盖（23）和电热式恒温箱（25）并套接在水气连接管的外周上。
2.根据权利要求1所述的一种高温高压产水气井结垢离子来源物理模拟装置，其特征在于：所述注入机构包括第一高压驱替泵（1）和第二高压驱替泵（17），所述第一高压驱替泵（1）与上部端盖（10）之间连接有进气管，且进气管上依次安装有第一压力传感器（2）、第一中间容器（3）、第一进气阀（4）、四通管（7）和第二进气阀（9），所述第二高压驱替泵（17）与活塞（13）之间连接有出液管，且出液管上依次安装有第二压力传感器（16）、三通管（18）、第二出液截止阀（19）、第二中间容器（20）和第三进气阀（21），所述金属注气杆（22）套接在出液管的外周上，且三通管（18）与四通管（7）之间连接有水气连接管，且水气连接管上安装有排气阀（8）和冷凝水收集机构。
3.根据权利要求2所述的一种高温高压产水气井结垢离子来源物理模拟装置，其特征在于：所述活塞（13）的底部开设有与金属注气杆（22）相适配的螺纹孔，且金属注气杆（22）螺接在螺纹孔的内腔中，所述活塞（13）的顶部开设有与螺纹孔相连通的换气孔，且换气孔与出液管相适配。
4.根据权利要求1所述的一种高温高压产水气井结垢离子来源物理模拟装置，其特征在于：所述冷凝水收集机构包括安装在水气连接管上的回压控制器（11）和回压阀（12），所述回压控制器（11）的左侧与排气阀（8）连通，且回压控制器（11）的底部连接有球形冷凝管（14），所述球形冷凝管（14）的底部设有集液瓶（15）。
5.根据权利要求4所述的一种高温高压产水气井结垢离子来源物理模拟装置，其特征在于：所述电热式恒温箱（25）的外周上焊接有连接固定支架，且连接固定支架远离电热式恒温箱（25）的一侧外壁上焊接有两个呈对称分布的卡接架，所述球形冷凝管（14）卡接在两个卡接架之间。
6.根据权利要求4所述的一种高温高压产水气井结垢离子来源物理模拟装置，其特征在于：所述电热式恒温箱（25）的外周底部设有与集液瓶（15）相适配的固定收纳架，且集液瓶（15）卡接在固定收纳架的内腔中。
7.根据权利要求1所述的一种高温高压产水气井结垢离子来源物理模拟装置，其特征在于：所述下部端盖（23）的内腔中开设有密封槽，且密封槽的内腔中安装有密封圈（24），所述密封圈（24）套接在金属注气杆（22）的外周上。
8.根据权利要求1所述的一种高温高压产水气井结垢离子来源物理模拟装置，其特征在于：所述活塞（13）与下部端盖（23）之间设有检测空腔，所述金属筒（26）的外周上连接有与检测空腔连通的检测通管，且检测通管上安装有第三高压驱替泵（27）和第三压力传感器（28）。
9.根据权利要求1所述的一种高温高压产水气井结垢离子来源物理模拟装置，其特征在于：所述上部端盖（10）通过四通管（7）连接有分支真空管，且分支真空管上连接有真空泵（5）和真空阀（6）。
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Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115936258A (zh) * | 2023-01-09 | 2023-04-07 | 西南石油大学 | 一种井筒结垢动态沉积堵塞预测模型构建方法 |
| CN115936258B (zh) * | 2023-01-09 | 2023-05-02 | 西南石油大学 | 一种井筒结垢动态沉积堵塞预测模型构建方法 |
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|---|---|
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