CN114509531A - 高酸气井环空保护液性能评价装置及评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高酸气井环空保护液性能评价装置，其包括：井筒模块，其包括套管、油管和油管封隔器，套管、油管和油管封隔器围合形成油套环空，井筒模块设有多个气体泄漏点、环空保护液泄漏点和多个环空保护液取样孔，套管外表面设有电加热套；环空保护液加注模块，其向井筒模块注入环空保护液；实验气体调配模块，其向井筒模块导入实验气体；以及数据采集分析模块，其与环空保护液加注模块和实验气体调配模块通信连接。本发明还公开了一种高酸气井环空保护液性能评价方法。本发明能够模拟高酸气井的工况，在此基础上研究环空保护液的防护性能及其变化规律，为实际生产提供参考和支撑，降低管柱腐蚀泄漏风险，从而避免严重事故发生。

Description

高酸气井环空保护液性能评价装置及评价方法

技术领域

本发明涉及三高油气田安全开发技术领域，特别涉及一种高酸气井环空保护液性能评价装置及评价方法。

背景技术

三高油气田是指具有储量丰度高、气藏压力高、硫化氢含量高等特点的油气田，随着国内的能源需求量日益增大，为保证我国能源战略安全，我国石油勘探力度不断加强，勘探范围不断扩大，越来越多的西南、西北的三高区块进入开发范围。

由于高浓度硫化氢的存在，使三高油气田的勘探开发过程中存在着诸多重大风险。油套环空含硫化氢是指由于永久封隔器渗漏、油管接头气密封丝扣渗漏、油管点蚀而导致油管中的气体通过泄漏点进入由生产套管和油管所组成环形空间中。硫化氢泄露至油套环空，会导致油套环空硫化氢分压过高腐蚀加剧，存在造成生产套管、井下管柱、井口装置腐蚀失效风险；严重时油套串通，导致环空保护液漏失严重，无法有效保护生产套管，一旦发生硫化氢泄露将会导致极其严重的伤亡事故。

目前，油田现场主要通过加注环空保护液的措施来中和泄露的硫化氢，已达到保护生产套管、井下管柱、井口装置的目的，但随着硫化氢的持续泄露，环空保护液逐渐被污染而失去保护效应，此时需要重新加注。然而，不同工况对环空保护液的有效保护时间等性能有一定影响，这给加注时机的判断造成了一定困难，若没有及时加注可能会导致环空保护液持续与硫化氢气体反应最终由碱性变为酸性，导致油套管在酸性环境下腐蚀，长时间的话可能导致套管腐蚀穿孔，酸气外窜至地面，且这种套管泄露是无法进行修补的，只能封井，会给企业造成巨大的人员伤亡风险和经济损失；若加注时间过早会导致生产运行成本增加。因此，亟需一种能够评价环空保护液的有效防护时间等性能的装置和方法，以便为实际生产中环空保护液的使用和选择提供参考和支持，降低管柱腐蚀泄漏风险，进而避免由此导致的严重事故发生。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的之一在于，提供一种环空保护液性能评价装置及评价方法，从而得到不同工况下环空保护液的性能，为实际生产中环空保护液的使用和选择提供参考。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面，本发明提供了一种高酸气井环空保护液性能评价装置，其包括：井筒模块，其包括套管、油管和油管封隔器，套管、油管和油管封隔器围合形成油套环空，井筒模块设有多个气体泄漏点、环空保护液泄漏点和多个环空保护液取样孔，套管外表面设有电加热套；环空保护液加注模块，其向井筒模块注入环空保护液；实验气体调配模块，其向井筒模块导入实验气体；以及数据采集分析模块，其与环空保护液加注模块和实验气体调配模块通信连接。

进一步，上述技术方案中，电加热套分为多段，电加热套的加热模式为各段等温加热或各段梯度变温加热。

进一步，上述技术方案中，油管设有井下安全阀，井下安全阀高于油管封隔器。

进一步，上述技术方案中，井下安全阀由液压泵控制开启和关闭，液压泵连接有第一泄压三通。

进一步，上述技术方案中，套管设有气体反排口和实验气体注入口，气体反排口和实验气体注入口均低于油管封隔器，气体反排口与废气处理模块相连接。

进一步，上述技术方案中，多个环空保护液取样孔均匀分布在套管的外壁上。

进一步，上述技术方案中，多个气体泄漏点分别设置在油管和油管封隔器上。

进一步，上述技术方案中，环空保护液泄漏点设置在套管上，环空保护液泄漏点连接平流泵和废液箱。

进一步，上述技术方案中，实验气体调配模块包括稳压储气罐、硫化氢气瓶和二氧化碳气瓶，稳压储气罐、硫化氢气瓶和二氧化碳气瓶同时通过增压泵，形成实验气体。

进一步，上述技术方案中，稳压储气罐的上游设有空气压缩机；稳压储气罐、二氧化碳气瓶和硫化氢气瓶均设有减压阀。

进一步，上述技术方案中，稳压储气罐、硫化氢气瓶和二氧化碳气瓶与增压泵之间分别设有气体流量计。

进一步，上述技术方案中，增压泵设有截止阀和第二泄压三通。

进一步，上述技术方案中，高酸气井环空保护液性能评价装置还包括井口模块，其包括井口采气树、井口防喷闸板和井口回压阀，井口回压阀与废气处理模块相连接。

进一步，上述技术方案中，环空保护液加注模块包括：水箱，其容纳环空保护液；注入泵，其连接在水箱和套管之间；以及环空保护液液位仪，其监测套管中的环空保护液的液位。

进一步，上述技术方案中，高酸气井环空保护液性能评价装置还包括废气处理模块。

进一步，上述技术方案中，高酸气井环空保护液性能评价装置还包括多个定点压力计，其分别设置在气体注入口、油管入口、多个气体泄漏点、环空保护液泄漏点和井口处。

根据本发明的第二方面，本发明提供了一种利用如上述技术方案中任意一项的高酸气井环空保护液性能评价装置的评价方法，该评价方法至少包括如下步骤：根据目标工区的实际条件，确定实验工艺参数；使油套环空充满环空保护液；对电加热套进行预热；根据实验工艺参数，调节实验气体调配模块得到实验气体，将实验气体注入井筒模块；打开预设的气体泄漏点、环空保护液泄漏点；按照预设的时间间隔，从多个环空保护液取样孔取样并检测每份样品的pH值；当所检测的每份样品的pH值都小于9时，结束取样和检测步骤。

进一步，上述技术方案中，结束取样和检测步骤之后还包括步骤：排出油套环空中的实验气体和环空保护液。

进一步，上述技术方案中，当从环空保护液取样孔取样的样品为气体时，检测样品的硫化氢含量。

进一步，上述技术方案中，将实验气体注入井筒模块的步骤之前还包括步骤：调节井口压力至预设压力值。

进一步，上述技术方案中，实验工艺参数包括环空保护液组分、实验气体组分、目标工区的地层温度、井口压力、泄漏点位置和泄漏速率。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明能够模拟高酸气井的工况，在此基础上研究环空保护液的防护性能及其变化规律，为实际生产提供参考和支撑，降低由环空保护液失效造成的管柱腐蚀泄漏风险，从而避免严重事故发生。

2.本发明能够模拟井下温度梯度、硫化氢泄漏、环空保护液渗漏、酸性气体组分、井口压力等因素，研究得到环空保护液性能在复合条件下随时间的整体变化规律。

3.通过设置多个环空保护液取样孔，能够研究油套环空中不同位置点处环空保护液的变化规律。

4.通过电加热套模拟套管不同深度的不同地层温度梯度，可用于研究油套环空中温度差异对环空保护液的防护性能的影响。

5.本发明可用于精确研究环空保护液的有效防护时间，对不同种类环空保护液进行优选。

上述说明仅为本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本发明的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂，以下列举一个或多个优选实施例，并配合附图详细说明如下。

附图说明

图1是根据本发明的一实施方式的高酸气井环空保护液性能评价装置的结构示意图。

图2是根据本发明的一实施方式的高酸气井环空保护液性能评价方法的流程图。

主要附图标记说明：

11-套管，111-实验气体注入口，112-气体反排口，113-环空保护液取样孔，12-油管，121-井下安全阀，1211-第一泄压三通，1212-液压泵，13-油管封隔器，14-油套环空，15-电加热套，16-井口采气树，17-井口防喷闸板，18-井口回压阀，21-稳压储气罐，211-空气压缩机，22-硫化氢气瓶，23-二氧化碳气瓶，24-增压泵，241-第二泄压三通，25-气体流量计，31-水箱，32-注入泵，33-环空保护液液位仪，41-耐高酸储气罐，42-硫化氢净化箱，43-放空阀，51-废液箱，52-平流泵；

L1～L4-气体泄漏点，L5-环空保护液泄漏点；

P1～P7-定点压力计；

F1～F18-阀门。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其他明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其他元件或其他组成部分。

在本文中，为了描述的方便，可以使用空间相对术语，诸如“下面”、“下方”、“下”、“上面”、“上方”、“上”等，来描述一个元件或特征与另一元件或特征在附图中的关系。应理解的是，空间相对术语旨在包含除了在图中所绘的方向之外物件在使用或操作中的不同方向。例如，如果在图中的物件被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“下”的元件将取向在元件或特征的“上方”。因此，示范性术语“下方”可以包含下方和上方两个方向。物件也可以有其他取向(旋转90度或其他取向)且应对本文使用的空间相对术语作出相应的解释。

在本文中，术语“第一”、“第二”等是用以区别两个不同的元件或部位，并不是用以限定特定的位置或相对关系。换言之，在一些实施例中，术语“第一”、“第二”等也可以彼此互换。

本发明的高酸气井环空保护液性能评价装置用于研究在硫化氢渗漏进入油套环空情况下，考虑井下温度梯度、硫化氢泄漏量、硫化氢及二氧化碳分压、油套环空长度等因素的条件下，环空保护液性能随时间变化规律，用于得到环空保护液有效防护时间，从而极大程度降低管柱腐蚀泄漏风险，从而避免严重事故发生。本发明与实际三高气井生产管柱及设备为1:1对应关系，模拟结果可靠性高、工程实践性强。如图1所示，根据本发明具体实施方式的高酸气井环空保护液性能评价装置的井筒模块包括套管11、油管12和油管封隔器13，套管11在所有刚性实验部件的最外侧，油管12伸入套管11中，套管11与油管12之间坐封油管封隔器13，用于封隔产气层同时形成密闭的环形空间，即油套环空14，坐封时保证油管封隔器13和套管11、油管12的接触面密封性良好。套管11的外表面套设有电加热套15。示例性地，电加热套15分为多段，电加热套15的加热模式可以为各段等温加热或按照地层温度梯度进行变温加热。井筒模块可以设有多个气体泄漏点L1～L4、环空保护液泄漏点L5和多个环空保护液取样孔113。本发明的高酸气井环空保护液性能评价装置中，环空保护液加注模块向井筒模块注入环空保护液；实验气体调配模块向井筒模块导入实验气体；以及数据采集分析模块与环空保护液加注模块和实验气体调配模块通信连接。

进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，井下安全阀121可以通过丝扣连接安装在油管12上，井下安全阀121的安装位置高于油管封隔器13。井下安全阀121主要用于紧急关断油管12防止酸性气体溢出对实验操作人员造成伤亡。井下安全阀121可通过液压泵1212控制开启和关闭，一般仅在紧急情况或者实验结束气体返排条件下关闭，其余时间开启。液压泵1212连接有第一泄压三通1211，用于在紧急情况下进行泄压处理。

进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，套管11设有气体反排口112和实验气体注入口111，气体反排口112和实验气体注入口111均低于油管封隔器13。气体反排口111通过管线与废气处理模块相连接，主要用于实验结束后安全排出残留在装置中的酸性气体，保证实验安全。

进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，多个气体泄漏点L1～L4分别设置在油管12(参见图1中气体泄漏点L2和L3)、油管封隔器13(参见图1中气体泄漏点L1)和井下安全阀121(参见图1中气体泄漏点L4)上，环空保护液泄漏点L5设置在套管11上，环空保护液泄漏点L5连接平流泵52和废液箱51，平流泵52用于保证环空保护液以恒定的速度渗漏。多个环空保护液取样孔113均匀分布在套管11的外壁上，并连接相应管线，以便在实验过程中取样测试，来研究不同时间点、不同位置点环空保护液防护性能变化规律。其中最上端环空保护液取样孔可用来取得泄漏进入油套环空14中的酸性气体，该气体进入油套环空14后与环空保护液接触并反应，最终上浮到油套环空14顶端。示例性地，环空保护液取样孔113的数量和位置与多段电加热套的温度梯度设置相关，以验证在不同温度梯度的作用下，不同深度的环空保护液性能是否存在差别，本发明并不以此为限。应了解的是，多个气体泄漏点L1～L4、环空保护液泄漏点L5和多个环空保护液取样孔113的数量和位置并不以此为限，本领域技术人员可以根据具体情况进行设置。环空保护液泄漏点L5主要功能是排出环空保护液，由于现场的环空保护液随时在减少，此时再使硫化氢等酸性气体进入，与环空保护液进行反应，能够充分模拟现场工况。

进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，实验气体调配模块包括稳压储气罐21、硫化氢气瓶22和二氧化碳气瓶23，稳压储气罐21、硫化氢气瓶22和二氧化碳气瓶23同时通过增压泵24，形成实验气体。进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，稳压储气罐21的上游设有空气压缩机211；稳压储气罐21、二氧化碳气瓶23和硫化氢气瓶22均设有减压阀。进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，稳压储气罐21、硫化氢气瓶22和二氧化碳气瓶23与增压泵24之间分别设有气体流量计25。进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，增压泵24设有截止阀和第二泄压三通241。

进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，高酸气井环空保护液性能评价装置还包括井口模块，其包括井口采气树16、井口防喷闸板17和井口回压阀18。井口回压阀18与废气处理模块相连接，用于设置井口压力，从而模拟实际生产条件。示例性地，井口防喷闸板17是维持实验高压、保证实验安全的重要部件，其耐压为25MPa。

进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，环空保护液加注模块由水箱31、注入泵32、环空保护液液位仪33以及管线组成。水箱31中容纳环空保护液，注入泵32将水箱31中的环空保护液泵送到油套环空14中，用于在实验开始前将油套环空14注满环空保护液。实验结束后，油套环空14中的环空保护液可以通过最低端的环空保护液取样孔放空。环空保护液液位仪33监测油套环空14中的环空保护液的液位。

进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，高酸气井环空保护液性能评价装置还包括废气处理模块，其主要包括耐高酸储气罐41、硫化氢净化箱42、放空阀43。实验过程中，井筒模块中产出的酸性气体由井口回压阀18排入耐高酸储气罐41而后经硫化氢净化箱42进行净化处理，同时在实验结束后实验装置内残留的酸性气体通过气体反排口112排入耐高酸储气罐41而后经硫化氢净化箱42进行净化处理。井口回压阀18和气体反排口112经过三通411与耐高酸储气罐41相连，耐高酸储气罐41的出口与硫化氢净化箱42的入口相连，酸性气体在硫化氢净化箱42中处理完毕后通过放空阀43排放。

进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，数据采集分析模块(图中未示出)可以包括控制柜、数据采集软件、流量计、定点压力计以及电子元件和线路组成。控制柜与电加热套15、增压泵24、注入泵32、液压泵1212、流量计、压力计相连，通过计算机上的数据采集软件控制泵入流体的流量、压力以及实验温度，并对所有实验参数进行实时监测、记录。

进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，高酸气井环空保护液性能评价装置还包括多个定点压力计P1～P7，其分别设置在实验气体注入口111、油管12入口、多个气体泄漏点L1～L4、环空保护液泄漏点L5和井口处，从而实时监测实验过程中各个位置的压力变化，并针对超压情况触发超压报警和连锁关断。

需要说明的是，实验气体通过增压泵24增压后的注入压力可能高达数十兆帕，因此整个装置的管体以及连接管线均为耐高压材料；同时实验气体为强腐蚀性的酸性气体，因此依据API SPEC 6A、NACE MR-0175/ISO 15156等标准，所有与酸性气体直接接触的管线、阀门、储罐均采用G3镍基合金材质，井口装置以及模拟套管等大型管材与酸性气体接触的部分堆焊625合金，井口防喷闸板采用718金属材质，装置内密封圈等橡胶材质采用四丙氟橡胶(AFLAS)，以此保证实验安全。应了解的是，本发明并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际需要选择合适的材质。

根据本发明具体实施方式的评价方法，其利用如上述技术方案中任意一项的高酸气井环空保护液性能评价装置。该评价方法至少包括如下步骤：根据目标工区的实际条件，确定实验工艺参数；使油套环空充满环空保护液；对电加热套进行预热；根据实验工艺参数，调节实验气体调配模块得到实验气体，将实验气体注入井筒模块；打开预设的气体泄漏点、环空保护液泄漏点；按照预设的时间间隔，从多个环空保护液取样孔取样并检测每份样品的pH值；当所检测的每份样品的pH值都小于9时，结束取样和检测步骤。

进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，结束取样和检测步骤之后还包括步骤：排出油套环空中的实验气体和环空保护液。

进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，当从环空保护液取样孔取样的样品为气体时，检测样品的硫化氢含量。

进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，将实验气体注入井筒模块的步骤之前还包括步骤：调节井口压力至预设压力值。

进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，实验工艺参数包括环空保护液组分、实验气体组分、目标工区的地层温度、井口压力、泄漏点位置、泄漏速率。

下面以具体实施例的方式更加详细地说明本发明的高酸气井环空保护液性能评价装置及评价方法，应了解的是，本发明并不以此为限。

实施例1

结合图1和图2所示，本实施例采用本发明的高酸气井环空保护液性能评价装置进行实验，其实验流程如下：

(1)根据目标工区的实际条件，确定实验工艺参数。实验工艺参数包括：环空保护液组分、实验气体组分、产量、井口压力、多个气体泄漏点位置、泄漏速度等。

(2)根据实验设计要求，将所有实验模块、部件连入实验流程中，并在再装入之前封堵不需要的气体泄漏点。

(3)关闭所有阀门，仅打开阀门F2、F11、F12、F16、F17，打开空气压缩机211及增压泵24进行线承压及实验装置气密性检测，20MPa稳压15min且压降为0则确定符合安全实验要求。

(4)关闭所有阀门，打开阀门F13，开启注入泵32，通过环空保护液液位仪33确认油套环空14充满环空保护液后关闭阀门F13。

(5)开启电加热套15，设定为恒定实验温度(或地层实际温度梯度)，预热2小时。

(6)开启液压泵1212和阀门F14，通过液压作用使井下安全阀121处于开启状态；调节井口回压阀18，使随后的井口压力达到设计要求。

(7)根据实验工艺参数分别调节稳压储气罐21、二氧化碳气瓶23以及硫化氢气瓶22的减压阀，得到实验要求的实验气体组分；随后打开阀门F1、F2、F3、F16、F12、F11、F17进行实验。

(8)打开预设的气体泄漏点以及环空保护液泄漏点L5，开启平流泵52使环空保护液按照恒定速率泄漏。

(9)在实验过程中按照预设的时间间隔，从不同高度的环空保护液取样孔113中取得环空保护液样品，进行pH及成分检测；样品取出后密封，防止与外界的酸性物质反应影响实验结果。在实验后期，套管11顶端的环空保护液取样孔可能会取出气体样本，若取出气体，则测量其硫化氢含量。

(10)当从各个环空保护液取样孔113中取出的环空保护液样品的pH值小于9时，结束取样和检测。

(11)关闭平流泵52和阀门F15，关闭二氧化碳气瓶23、硫化氢气瓶22及其阀门F1、F3，继续向实验装置中通入压缩空气20分钟，保证实验装置中的酸性气体全部排空。

(12)将油套环空14中的环空保护液排空。

(13)拆卸实验部件，实验结束。

若进行其他实验，则重新调整实验工艺参数。

实施例2

结合图1所示，本实施例采用本发明的高酸气井环空保护液性能评价装置模拟鄂尔多斯地区某高含硫气井进行实验，实验流程如下：

(1)根据目标工区的实际条件，确定实验工艺参数。

环空保护液根据现场配方配制；实验气体组分(硫化氢体积含量8％、二氧化碳体积含量6％)、产量、井口压力为22MPa、气体泄漏点位置为油管连接处。

(2)根据实验设计要求，将所有实验模块、部件连入实验流程中，并在再装入之前封堵不需要的气体泄漏点。

(3)关闭所有阀门，仅打开阀门F2、F11、F12、F16、F17，打开空气压缩机211及增压泵24进行线承压及实验装置气密性检测，20MPa稳压15min且压降为0则确定符合安全实验要求。

(4)关闭所有阀门，打开阀门F13，开启注入泵32，通过环空保护液液位仪33确认油套环空14充满环空保护液后关闭阀门F13。

(5)开启电加热套15，设定为实验温度梯度(每段电加热套温差为5℃，最底端的一段电加热套温度为120℃)，预热2小时。

(6)开启液压泵1212和阀门F14，通过液压作用使井下安全阀121处于开启状态；调节井口回压阀18，使随后的井口压力达到设计要求。

(7)根据实验参数分别调节稳压储气罐21、二氧化碳气瓶23以及硫化氢气瓶22的减压阀，得到实验要求的实验气体组分；随后打开阀门F1、F2、F3、F16、F12、F11、F17进行实验。

(8)打开预设的气体泄漏点L2以及环空保护液泄漏点L5，开启平流泵52使环空保护液按照恒定速率泄漏。

(9)在实验过程中按照预设的时间间隔(每隔半小时)，从不同高度的环空保护液取样孔113中取得环空保护液样品，进行pH及成分检测；样品取出后密封，防止与外界的酸性物质反应影响实验结果。在实验后期，套管11顶端的环空保护液取样孔可能会取出气体样本，若取出气体，则测量其硫化氢含量。

(10)当从各个环空保护液取样孔113中取出的环空保护液样品的pH值小于9时，结束取样和检测。

(11)关闭平流泵52和阀门F15，关闭二氧化碳气瓶23、硫化氢气瓶22及其阀门F1、F3，继续向实验装置中通入压缩空气20分钟，保证实验装置中的酸性气体全部排空。

(12)将油套环空14中的环空保护液排空。

(13)拆卸实验部件，实验结束。

实施例3

结合图1所示，本实施例采用本发明的高酸气井环空保护液性能评价装置模拟四川某三高气田的气井进行实验。

本实施例的实验流程与实施例2基本相同，区别在于：

环空保护液根据现场配方配制；实验气体组分(硫化氢体积含量12％、二氧化碳体积含量5％)、产量、井口压力为13MPa、气体泄漏点位置为油管封隔器处(预设的气体泄漏点L1)。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。针对上述示例性实施方案所做的任何简单修改、等同变化与修饰，都应落入本发明的保护范围。

Claims (21)

1.一种高酸气井环空保护液性能评价装置，其特征在于，包括：

井筒模块，其包括套管、油管和油管封隔器，所述套管、油管和油管封隔器围合形成油套环空，所述井筒模块设有多个气体泄漏点、环空保护液泄漏点和多个环空保护液取样孔，所述套管外表面设有电加热套；

环空保护液加注模块，其向所述井筒模块注入环空保护液；

实验气体调配模块，其向所述井筒模块导入实验气体；以及

数据采集分析模块，其与所述环空保护液加注模块和所述实验气体调配模块通信连接。

2.根据权利要求1所述的高酸气井环空保护液性能评价装置，其特征在于，所述电加热套分为多段，所述电加热套的加热模式为各段等温加热或各段梯度变温加热。

3.根据权利要求1所述的高酸气井环空保护液性能评价装置，其特征在于，所述油管设有井下安全阀，所述井下安全阀高于所述油管封隔器。

4.根据权利要求3所述的高酸气井环空保护液性能评价装置，其特征在于，所述井下安全阀由液压泵控制开启和关闭，所述液压泵连接有第一泄压三通。

5.根据权利要求1所述的高酸气井环空保护液性能评价装置，其特征在于，所述套管设有气体反排口和实验气体注入口，所述气体反排口和所述实验气体注入口均低于所述油管封隔器，所述气体反排口与废气处理模块相连接。

6.根据权利要求1所述的高酸气井环空保护液性能评价装置，其特征在于，所述多个环空保护液取样孔均匀分布在所述套管的外壁上。

7.根据权利要求1所述的高酸气井环空保护液性能评价装置，其特征在于，所述多个气体泄漏点分别设置在所述油管和所述油管封隔器上。

8.根据权利要求1所述的高酸气井环空保护液性能评价装置，其特征在于，所述环空保护液泄漏点设置在所述套管上，所述环空保护液泄漏点连接平流泵和废液箱。

9.根据权利要求1所述的高酸气井环空保护液性能评价装置，其特征在于，所述实验气体调配模块包括稳压储气罐、硫化氢气瓶和二氧化碳气瓶，所述稳压储气罐、所述硫化氢气瓶和所述二氧化碳气瓶同时通过增压泵，形成所述实验气体。

10.根据权利要求9所述的高酸气井环空保护液性能评价装置，其特征在于，所述稳压储气罐的上游设有空气压缩机；所述稳压储气罐、所述二氧化碳气瓶和所述硫化氢气瓶均设有减压阀。

11.根据权利要求9所述的高酸气井环空保护液性能评价装置，其特征在于，所述稳压储气罐、所述硫化氢气瓶和所述二氧化碳气瓶与所述增压泵之间分别设有气体流量计。

12.根据权利要求9所述的高酸气井环空保护液性能评价装置，其特征在于，所述增压泵设有截止阀和第二泄压三通。

13.根据权利要求1所述的高酸气井环空保护液性能评价装置，其特征在于，还包括井口模块，其包括井口采气树、井口防喷闸板和井口回压阀，所述井口回压阀与废气处理模块相连接。

14.根据权利要求1所述的高酸气井环空保护液性能评价装置，其特征在于，所述环空保护液加注模块包括：

水箱，其容纳所述环空保护液；

注入泵，其连接在所述水箱和所述套管之间；以及

环空保护液液位仪，其监测所述套管中的环空保护液的液位。

15.根据权利要求1所述的高酸气井环空保护液性能评价装置，其特征在于，还包括废气处理模块。

16.根据权利要求1所述的高酸气井环空保护液性能评价装置，其特征在于，还包括多个定点压力计，其分别设置在气体注入口、油管入口、多个气体泄漏点、环空保护液泄漏点和井口处。

17.一种利用如上述权利要求1～16中任意一项所述的高酸气井环空保护液性能评价装置的评价方法，其特征在于，该评价方法至少包括如下步骤：

根据目标工区的实际条件，确定实验工艺参数；

使所述油套环空充满所述环空保护液；

对所述电加热套进行预热；

根据所述实验工艺参数，调节所述实验气体调配模块得到实验气体，将所述实验气体注入所述井筒模块；

打开预设的气体泄漏点、环空保护液泄漏点；

按照预设的时间间隔，从多个环空保护液取样孔取样并检测每份样品的pH值；

当所检测的每份样品的pH值都小于9时，结束取样和检测步骤。

18.根据权利要求17所述的评价方法，其特征在于，所述结束取样和检测步骤之后还包括步骤：

排出所述油套环空中的实验气体和环空保护液。

19.根据权利要求17所述的评价方法，其特征在于，当从环空保护液取样孔取样的样品为气体时，检测样品的硫化氢含量。

20.根据权利要求17所述的评价方法，其特征在于，所述将所述实验气体注入所述井筒模块的步骤之前还包括步骤：

调节井口压力至预设压力值。

21.根据权利要求17所述的评价方法，其特征在于，所述实验工艺参数包括环空保护液组分、实验气体组分、所述目标工区的地层温度、井口压力、泄漏点位置和泄漏速率。

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