CN114961671B - 气液两相流动模拟装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种气液两相流动模拟装置，属于石油工业技术领域。装置包括：模拟地层流体配注系统、采气工艺模拟井系统和分离计量系统；采气工艺模拟井系统包括井口机构和井筒；模拟地层流体配注系统用于将气体和液体通过井口机构注入井筒的底部；井筒用于模拟气井的井下结构，使气液混合物从井筒的底部流到井筒的顶部，以模拟气井内气液混合物的采出过程；井筒内设有多个测试机构，用于采集井筒内的温度值信号和压力值信号；流到井筒的顶部的气液混合物通过井口机构进入分离计量系统；分离计量系统用于接收气液混合物，将气液混合物中的气体和液体分离，得到温度值和压力值对应在井筒的温度和压力下的气液比，该气液比能够有效指导气井排水采气。

Description

气液两相流动模拟装置

技术领域

本申请涉及石油工业技术领域，特别涉及一种气液两相流动模拟装置。

背景技术

在天然气开采过程中，地层流体通过油套管流动到井口是气井生产系统中基本的流动过程，而地层流体中，不仅包括天然气，还包括地层水和凝析油等液体，而井内的压降大部分消耗于地层流体流动到井口时的重力和摩阻损失，即地层流体需要依靠压降开采出来，因此，掌握气井内气液两相管流动态规律对于指导气井的排液采气工艺设计具有重要意义，因此，在分析气井生产系统特性时，需要准确掌握气井中气液两相管流动态规律。

相关技术中，通常采用两相流压降预测模型对气井中的气液两相管流动态规律进行研究，两相流压降预测模型是基于地层流体流动时的流动参数，进行实验得到的；流动参数主要考虑了油气井气液比，由于油气井气液比较气井气液比低得多，导致两相流压降预测模型预测的结果与气井中气液两相管流动态规律的实际情况相差较大，进而导致对排液采气工艺设计的指导意义较差，从而降低了气井排水采气的效率。

发明内容

本申请实施例提供了一种气液两相流动模拟装置，能够提高气井排水采气的效率。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种气液两相流动模拟装置，所述装置包括：模拟地层流体配注系统、采气工艺模拟井系统和分离计量系统；

所述采气工艺模拟井系统包括井口机构和井筒；

所述井口机构分别与所述井筒的顶部、所述分离计量系统和所述模拟地层流体配注系统连接；

所述模拟地层流体配注系统，用于将气体和液体通过所述井口机构注入所述井筒的底部；

所述井筒，用于模拟气井的井下结构，所述气体和所述液体在所述井筒的底部混合后，使气液混合物从所述井筒的底部流到所述井筒的顶部，以模拟所述气井内气液混合物的采出过程；

所述井筒内设有多个测试机构，用于采集所述气液混合物向所述井筒的顶部流动时，所述井筒内的温度值和压力值；

所述气液混合物流到所述井筒的顶部后，通过所述井口机构进入所述分离计量系统；

所述分离计量系统，用于接收所述气液混合物，且将所述气液混合物中的气体和液体分离，得到所述温度值和所述压力值对应的温度和压力下的气液比。

在一种可能的实现方式中，所述井筒包括表层套管、套管、油管、变径实验套管、衍生油管和引鞋；

所述表层套管位于所述套管的顶部外围，用于固定所述套管；

所述变径实验套管和所述衍生油管位于所述套管的内部；

所述油管位于所述变径实验套管的内部；

所述引鞋，位于所述油管、所述变径实验套管和所述衍生油管的底部，用于固定所述油管、所述变径实验套管和所述衍生油管；

所述气体通过所述衍生油管，注入所述井筒的底部，所述液体通过所述油管与所述变径实验套管之间的环空，注入所述井筒的底部；

所述气体和所述液体在所述井筒的底部混合后，通过所述油管流到所述井筒的顶部。

在一种可能的实现方式中，所述模拟地层流体配注系统包括空气压缩机、液压泵和气液配注站；

所述空气压缩机与所述衍生油管连通，所述油管与所述变径实验套管之间的环空与所述液压泵连通；

所述空气压缩机，用于将所述空气注入所述衍生油管，所述气体通过所述衍生油管，注入所述井筒的底部；

所述液压泵，用于将所述液体注入所述油管与所述变径实验套管之间的环空，所述液体通过所述油管与所述变径实验套管之间的环空，注入所述井筒的底部；

所述气液配注站的前端分别与所述空气压缩机和所述液压泵连通，所述气液配注站的后端分别与所述衍生油管和所述油管与所述变径实验套管之间的环空连通；

所述气液配注站，用于调节进入所述井筒的气体和液体的流速。

在一种可能的实现方式中，所述模拟地层流体配注系统还包括储气井；

所述储气井分别与所述空气压缩机和所述气液配注站连接；

所述储气井，用于消除所述空气压缩机排气时产生的脉冲。

在一种可能的实现方式中，所述测试机构包括测量短节和压力温度传感器；

所述测量短节与所述井筒连接；

所述测量短节上设有连通孔，所述压力温度传感器与所述连通孔连接；

所述压力温度传感器，用于采集所述连通孔处的温度值和压力值。

在一种可能的实现方式中，所述井口机构包括套管悬挂器、油管悬挂器、变径实验套管悬挂器、衍生油管悬挂器、套管头、油管头和采油树；

所述采油树位于所述油管头的上方，所述套管头位于所述油管头的下方；

所述套管悬挂器和所述变径实验套管悬挂器分别位于所述套管头内，分别用于悬挂所述套管和所述变径实验套管；

所述油管悬挂器和所述衍生油管悬挂器分别位于所述油管头内，分别用于悬挂所述油管和所述衍生油管；

所述采油树上设有进出口，所述进出口与所述井筒的顶部连接，用于使所述气体、液体进入所述井筒，以及使所述气液混合物流出所述井筒。

在一种可能的实现方式中，所述进出口包括第一进口、第二进口和出口；

所述油管与所述变径实验套管之间的环空的顶部与所述第一进口与连通，使所述液体通过所述第一进口进入所述油管与所述变径实验套管之间的环空；

所述第二进口与所述衍生油管的顶部连通，使所述气体通过所述第二进口进入所述衍生油管；

所述出口与所述油管的顶部连通，使所述气液混合物通过所述出口流出所述油管。

在一种可能的实现方式中，所述井口机构还包括第一接线口和第二接线口；

所述第一接线口内设有动力电缆，所述第二接线口内设有信号电缆；

所述动力电缆和所述信号电缆分别与所述测试机构连接；

所述动力电缆，用于为所述测试机构供电；

所述信号电缆，用于传输所述测试机构采集的温度值和压力值。

在一种可能的实现方式中，所述分离计量系统包括气液分离器和计量机构；

所述气液分离器分别与所述井筒和所述计量机构连接；

所述气液分离器，用于将所述气液混合物中的气体和液体分离；

所述计量机构，用于计量分离出的液体和气体的流量，以得到所述气液比。

在一种可能的实现方式中，所述装置还包括测控系统；

所述测控系统分别与所述模拟地层流体配注系统、所述采气工艺模拟井系统和所述分离计量系统连接；

所述测控系统，用于监测所述模拟地层流体配注系统、所述采气工艺模拟井系统和所述分离计量系统的运行状况。

本申请实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：

本申请实施例提供了一种气液两相流动模拟装置，该装置的采气工艺模拟井系统的井筒能够模拟气井的井下结构，与其连接模拟地层流体配注系统能够为井筒提供气体和液体以模拟地层产气和地层水；气体和液体在井筒的底部混合后，能够流到井筒的顶部，进而实现了对气井内气液混合物采出过程的模拟，采出的气液混合物经分离计量系统进行气液分离后，能够得到采出的气液混合物的真实气液比，这样，基于气井的真实气液比确定两相流压降预测模型，使模型预测的结果更加准确，进而能够准确的指导排液采气工艺设计，提高排水采气的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种气液两相流动模拟装置的结构图；

图2是本申请实施例提供的一种气液两相流动模拟装置的结构图；

图3是本申请实施例提供的一种井筒的结构图；

图4是本申请实施例提供的一种模拟地层流体配注系统的结构图；

图5是本申请实施例提供的一种储气井的结构图；

图6是本申请实施例提供的一种测试机构的结构图；

图7是本申请实施例提供的一种井口机构的结构图。

图中的附图标记分别表示为：

1-模拟地层流体配注系统；

101-空气压缩机；

102-液压泵；

103-气液配注站；

104-储气井；

1041-上井口；

1042-外层套管；

1043-技术套管；

1044-下封头；

2-采气工艺模拟井系统；

201-井口机构；

2011-套管悬挂器；

2012-油管悬挂器；

2013-变径实验套管悬挂器；

2014-衍生油管悬挂器；

2015-套管头；

2016-油管头；

2017-采油树；

2018-第一接线口；

2019-第二接线口；

202-井筒；

2021-表层套管；

2022-套管；

2023-油管；

2024-变径实验套管；

2025-衍生油管；

2026-引鞋；

2027-卡箍；

203-测试机构；

2031-测量短节；

2032-压力温度传感器；

2033-连通孔；

2034-接箍；

2035-信号电缆；

3-分离计量系统；

4-测控系统。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

本申请的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任意变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

本申请实施例提供了一种气液两相流动模拟装置，参见图1，装置包括：模拟地层流体配注系统1、采气工艺模拟井系统2和分离计量系统3；采气工艺模拟井系统2包括井口机构201和井筒202；井口机构201分别与井筒202的顶部、分离计量系统3和模拟地层流体配注系统1连接；模拟地层流体配注系统1，用于将气体和液体通过井口机构201注入井筒202的底部；井筒202，用于模拟气井的井下结构，气体和液体在井筒202的底部混合后，使气液混合物从井筒202的底部流到井筒202的顶部，以模拟气井内气液混合物的采出过程；井筒202内设有多个测试机构203，用于采集气液混合物向井筒202的顶部流动时，井筒202内的温度值和压力值；气液混合物流到井筒202的顶部后，通过井口机构201进入分离计量系统3；分离计量系统3，用于接收气液混合物，且将气液混合物中的气体和液体分离，得到温度值和压力值对应的温度和压力下的气液比。

本申请实施例提供了一种气液两相流动模拟装置，该装置的采气工艺模拟井系统2的井筒202能够模拟气井的井下结构，与其连接模拟地层流体配注系统1能够为井筒202提供气体和液体以模拟地层产气和地层水；气体和液体在井筒202的底部混合后，能够流到井筒202的顶部，进而实现了对气井内气液混合物采出过程的模拟，采出的气液混合物经分离计量系统3进行气液分离后，能够得到采出的气液混合物的真实气液比，这样，基于气井的真实气液比确定两相流压降预测模型，使模型预测的结果更加准确，进而能够准确的指导排液采气工艺设计，提高排水采气的效率。

参见图2，采气工艺模拟井系统2包括井筒202和井口机构201，井筒202的顶部与井口机构201连接，井筒202用于模拟气井的井下结构，井口机构201用于悬挂井筒202。

参见图3，井筒202包括表层套管2021、套管2022、油管2023、变径实验套管2024、衍生油管2025和引鞋2026；表层套管2021位于套管2022的顶部外围，用于固定套管2022；变径实验套管2024和衍生油管2025位于套管2022的内部；油管2023位于变径实验套管2024的内部；引鞋2026，位于油管2023、变径实验套管2024和衍生油管2025的底部，用于固定油管2023、变径实验套管2024和衍生油管2025；气体通过衍生油管2025，注入井筒202的底部，液体通过油管2023与变径实验套管2024之间的环空，注入井筒202的底部；气体和液体在井筒202的底部混合后，通过油管2023流到井筒202的顶部。

其中，油管2023、变径实验套管2024和衍生油管2025与引鞋2026分别通过螺纹的方式连接。

继续参见图3，井筒202还包括多个卡箍2027，多个卡箍2027位于变径实验套管2024和衍生油管2025之间，用于固定变径实验套管2024和衍生油管2025，使变径实验套管2024与衍生油管2025保持间隙。

在一种可能的实现方式中，油管2023的直径可以变化，变径实验套管2024的直径跟随油管2023的直径的变化而变化，当其它实验条件不变时，通过改变油管2023的直径，可以得到不同油管2023直径下，气液两相稳定流动的压力、压力梯度、气液比和温度等随着流型和气液流量的变化。

在一种可能的实现方式中，井筒202的深度可以变化，进而能够使得气液混合物的举升高度发生变化，当其它实验条件不变的，通过改变井筒202的深度，可以得到不同举升高度下，气液两相稳定流动的压力、压力梯度、气液比和温度等随着流型和气液流量的变化。

在另一种可能的实现方式中，井筒202的深度不变，通过改变井筒202内压力和温度实现对不同深度的井筒202的真实模拟。

在一种可能的实现方式中，气体和液体的注入量可以根据需要进行设置并更改，当其它实验条件不变时，通过改变气体和液体的注入量，可以得到不同注入量下，气液两相稳定流动的压力、压力梯度、气液比和温度等随着流型和气液流量的变化。

在一种可能的实现方式中，井筒202的井口回压可以根据需要进行设置并更改，当其它实验条件不变时，通过改变井口回压，可以得到不同井口回压下，气液两相稳定流动的压力、压力梯度、气液比和温度等随着流型和气液流量的变化。

这样，通过该装置，即能够解决在不同油管2023尺寸，不同举升高度、不同气体和液体的注入量和不同井口回压下，气液两相稳定流动的压力、压力梯度、气液比和温度等随着流型和气液流量的变化，进而为气井内两相流型的辨别、模型的建立和校正建立了良好的数据基础，对正确的分析气井生产动态和排液采气举升系统工艺设计具有重要意义，也为排液采气举升系统工况分析和故障诊断提供实用手段，从而支撑气藏的高效开发。

在本申请实施例中，通过井筒202模拟气井的井下结构，并模拟了气井内气液混合物的采出过程，可得到气井内的真实气液比，进而能够研究井底到井口整个井筒202内流动规律和机理，以便为有水气井排液采气工艺设计和气藏动态分析提供理论依据，也为排液采气举升系统工况分析和故障诊断提供实用手段，从而支撑气藏的高效开发。

继续参见图2，模拟地层流体配注系统1与井口机构201连接，用于将气体和液体通过井口机构201注入井筒202的底部。

参见图4，模拟地层流体配注系统1包括空气压缩机101、液压泵102和气液配注站103；空气压缩机101与衍生油管2025连通，油管2023与变径实验套管2024之间的环空与液压泵102连通；空气压缩机101，用于将空气注入衍生油管2025，气体通过衍生油管2025，注入井筒202的底部；液压泵102，用于将液体注入油管2023与变径实验套管2024之间的环空，液体通过油管2023与变径实验套管2024之间的环空，注入井筒202的底部；气液配注站103的前端分别与空气压缩机101和液压泵102连通，气液配注站103的后端分别与衍生油管2025和油管2023与变径实验套管2024之间的环空连通；气液配注站103，用于调节进入井筒202的气体和液体的流速。

继续参见图4，模拟地层流体配注系统1还包括储气井104；储气井104分别与空气压缩机101和气液配注站103连接；储气井104，用于消除空气压缩机101排气时产生的脉冲。

参见图5，储气井104包括上井口1041、外层套管1042、生产套管1043和下封口1044；上井口1041的两端分别与空气压缩机101和气液配注站103连接，上井口1041的底部分别与外层套管1042和生产套管1043的顶部连接；生产套管1043位于外层套管1042的内部，生产套管1043用于储存气体；下封口1044位于生产套管1043的底部，用于封闭生产套管1043的底部。

其中，模拟地层流体配注系统1还包括高压管道、流量计和止回阀等阀门管汇；气体经空气压缩机101变为高压气体，空气压缩机101将高压气体经高压管道、流量计和止回阀等注入储气井104，储气井104消除空气压缩机101排气时产生的脉冲后，气体再经气液配注站103调节流速后，注入井筒202。

继续参见图4，装置还包括水罐，水罐内的液体经液压泵102变为高压液体，液压泵102将高压液体经高压管道、流量计和止回阀等注入气液配注站103调节流速后，注入井筒202。

其中，液压泵102为大流量的液压泵102，可以为驱替泵。液体可以为水，气体为空气。

在本申请实施例中，通过设置止回阀，能够防止气体和液体在模拟地层流体配注系统1和采气工艺模拟井系统2之间反窜。

在本申请实施例中，通过设置储气井104，能够消除空气压缩机101排气时产生的脉冲，以满足对井筒202的平稳供气，进而易于控制装置所需气体的流量与压力。

在本申请实施例中，通过模拟地层流体配注系统1为井筒202注入气体和液体，实现了在井筒202内对气井内地层产气和地层水的模拟，提高了模拟气井的真实性。

参见图5，井口机构201包括套管悬挂器2011、油管悬挂器2012、变径实验套管悬挂器2013、衍生油管悬挂器2014、套管头2015、油管头2016和采油树2017；采油树2017位于油管头2016的上方，套管头2015位于油管头2016的下方；套管悬挂器2011和变径实验套管悬挂器2013分别位于套管头2015内，分别用于悬挂套管2022和变径实验套管2024；油管悬挂器2012和衍生油管悬挂器2014分别位于油管头2016内，分别用于悬挂油管2023和衍生油管2025；采油树2017上设有进出口，进出口与井筒202的顶部连接，用于使气体、液体进入井筒202，以及使气液混合物流出井筒202。

在一种可能的实现方式中，进出口包括第一进口、第二进口和出口；油管2023与变径实验套管2024之间的环空的顶部与第一进口连通，使液体通过第一进口进入油管2023与变径实验套管2024之间的环空；第二进口与衍生油管2025的顶部连通，使气体通过第二进口进入衍生油管2025；出口与油管2023的顶部连通，使气液混合物通过出口流出油管2023。

继续参见图5，井口机构201还包括第一接线口2018和第二接线口2019；第一接线口2018内设有动力电缆，第二接线口2019内设有信号电缆2035；动力电缆和信号电缆2035分别与测试机构203连接；动力电缆，用于为测试机构203供电；信号电缆2035，用于传输测试机构203采集的温度值和压力值。

继续参见图5，井口机构201还包括测试法兰、第一法兰和第二法兰；测试法兰位于采油树2017，测试法兰上设有压力表，压力表用于监测井口压力。第一法兰位于采油树2017和油管头2016之间，用于连接采油树2017和油管头2016。第二法兰位于油管头2016和套管头2015之间，用于连接油管头2016和套管头2015。

继续参见图2，井筒202内设有多个测试机构203，用于采集气液混合物向井筒202的顶部流动时，井筒202内的温度值和压力值。

参见图6，测试机构203包括测量短节2031和压力温度传感器2032；测量短节2031与井筒202连接；测量短节2031上设有连通孔2033，压力温度传感器2032与连通孔2033连接；压力温度传感器2032，用于采集连通孔2033处的温度值和压力值。

其中，测量短节2031连接在与井筒202的油管2023上，测量短节2031与油管2023通过接箍2034连接；测量短节2031的数量和安装位置可以根据需要进行设置并更改，在此不做具体限定。

其中，压力温度传感器2032的下端与连通孔2033连接，压力温度传感器2032的下端与连通孔2033通过螺纹连接。压力温度传感器2032的上端与信号电缆2035连接，信号电缆2035用于传输采集的温度值和压力值。

继续参见图2，分离计量系统3与井口机构201连接，气液混合物流到井筒202的顶部后，通过井口机构201进入分离计量系统3；分离计量系统3，用于接收气液混合物，且将气液混合物中的气体和液体分离，得到温度值和压力值对应的温度和压力下的气液比。

继续参见图2，分离计量系统3包括气液分离器和计量机构；气液分离器分别与井筒202和计量机构连接；气液分离器，用于将气液混合物中的气体和液体分离；计量机构，用于计量分离出的液体和气体的流量，以得到气液比。

其中，分离出的气体被放空，分离出的液体回流至液压泵102，循环重复利用。

继续参见图2，分离计量系统3还包括放空消音器和电加热装置，放空消音器和电加热装置分别与计量机构连接；放空消音器用于消除气体放空时产生的噪声，以降低对环境的噪声污染；电加热装置用于对分离出的液体进行加热，其加热温度与地层实际温度相符，从而使液体与地层液体的真实状态更加接近。

继续参见图2，装置还包括测控系统4；测控系统4分别与模拟地层流体配注系统1、采气工艺模拟井系统2和分离计量系统3连接；测控系统4，用于监测模拟地层流体配注系统1、采气工艺模拟井系统2和分离计量系统3的运行状况。

继续参见图2，测控系统4包括地面工程参数测控子系统、井下多点压力温度测量子系统、实时数字视频监控子系统和实验安全预警和应急处理子系统。

地面工程参数测控子系统用于对地面的动力设备、管网的工况和装置的运行参数进行可视化检测，控制、调节和数据实时采集。动力设备包括泵、电脑、仪表等；管网的工况主要包括管网的通堵情况；装置的运行参数主要包括流体的流量、温度和压力等。

井下多点压力温度测量子系统用于对井筒202内的温度、压力进行自动测量，同步采集。

其中，其中，测试机构203的压力温度传感器2032与井下多点压力温度测量子系统连接，通过信号电缆2035将采集的温度值和压力值传输至测控系统4。

实时数字视频监控子系统采用在线远传仪表对气液两相流动模拟装置进行的各种实验过程进行实时监测。

实验安全预警和应急处理子系统包括紧急停机和安全联锁机构，动力设备一旦发生故障或压力超过预设限制范围，该机构将起到安全保护的作用。

在一种可能的实现方式中，测控系统4能够对采集的参数数据进行分析和处理。

在本申请实施例中，通过测控系统4监测模拟地层流体配注系统1、采气工艺模拟井系统2和分离计量系统3的运行状况，能够得到该装置的实时运行参数，进而且可以通过测控系统4对采集的参数进行处理和分析，进而能够研究井底到井口整个井筒202内流动规律和机理。

本申请实施例提供的气液两相流动模拟装置的工作原理为：

通过本申请实施例提供的气液两相流动模拟装置开展气液两相流动实验时，事先按照实验要求更换油管2023和变径实验套管2024，并将测试机构203安装在需要测试温度和压力的油管2023上。开启测控系统4、空气压缩机101和液压泵102，通过液压泵102将水注入变径实验套管2024与油管2023的环空，使水进入井筒202的底部，模拟地层水；通过空气压缩机101将空气注入储气井104，进而通过储气井104将空气注入衍生油管2025，使气体进入井筒202的底部，模拟地层产气。气体和液体在井筒202的底部混合后，得到气液混合物，使气液混合物从井筒202的底部流到井筒202的顶部，模拟气井内气液混合物的采出过程，气液混合物采出后进入气液分离系统进行处理得到气液比并传至测控系统4。同时，测试机构203采集井筒202内的温度值和压力值传至测控系统4，以及记录注水时间、注气时间、注水流量、注气流入、井口压力等参数，并传至测控系统4；通过测控系统4对实验过程中采集和记录的各项参数进行处理和分析。上述实验完成后，可通过改变注水时间、注气时间、注水流量、注气流入、井口压力等参数以及更换油管2023和变径实验套管2024重复上述步骤再次开展不同条件下的实验。实验结束后，关闭测控系统4、空气压缩机101和液压泵102，完成实验。

本申请实施例提供了一种气液两相流动模拟装置，该装置的采气工艺模拟井系统2的井筒202能够模拟气井的井下结构，与其连接模拟地层流体配注系统1能够为井筒202提供气体和液体以模拟地层产气和地层水；气体和液体在井筒202的底部混合后，能够流到井筒202的顶部，进而实现了对气井内气液混合物采出过程的模拟，采出的气液混合物经分离计量系统3进行气液分离后，能够得到采出的气液混合物的真实气液比，这样，基于气井的真实气液比确定两相流压降预测模型，使模型预测的结果更加准确，进而能够准确的指导排液采气工艺设计，提高排水采气的效率。

以上所述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种气液两相流动模拟装置，其特征在于，所述装置包括：模拟地层流体配注系统（1）、采气工艺模拟井系统（2）和分离计量系统（3）；

所述采气工艺模拟井系统（2）包括井口机构（201）和井筒（202），所述井筒（202）包括表层套管（2021）、套管（2022）、油管（2023）、变径实验套管（2024）、衍生油管（2025）和引鞋（2026）；

所述表层套管（2021）位于所述套管（2022）的顶部外围，用于固定所述套管（2022）；

所述变径实验套管（2024）和所述衍生油管（2025）位于所述套管的内部；

所述油管（2023）位于所述变径实验套管（2024）的内部；

所述引鞋（2026），位于所述油管（2023）、所述变径实验套管（2024）和所述衍生油管（2025）的底部，用于固定所述油管（2023）、所述变径实验套管（2024）和所述衍生油管（2025）；

气体通过所述衍生油管（2025），注入所述井筒（202）的底部，液体通过所述油管（2023）与所述变径实验套管（2024）之间的环空，注入所述井筒（202）的底部；

所述气体和所述液体在所述井筒（202）的底部混合后，通过所述油管（2023）流到所述井筒（202）的顶部；

所述井口机构（201）分别与所述井筒（202）的顶部、所述分离计量系统（3）和所述模拟地层流体配注系统（1）连接；

所述模拟地层流体配注系统（1），用于将气体和液体通过所述井口机构（201）注入所述井筒（202）的底部；

所述井筒（202），用于模拟气井的井下结构，所述气体和所述液体在所述井筒（202）的底部混合后，使气液混合物从所述井筒（202）的底部流到所述井筒（202）的顶部，以模拟所述气井内气液混合物的采出过程；

所述井筒（202）内设有多个测试机构（203），用于采集所述气液混合物向所述井筒（202）的顶部流动时，所述井筒（202）内的温度值和压力值；

所述气液混合物流到所述井筒（202）的顶部后，通过所述井口机构（201）进入所述分离计量系统（3）；

所述分离计量系统（3），用于接收所述气液混合物，且将所述气液混合物中的气体和液体分离，得到所述温度值和所述压力值对应井筒（202）的温度和压力下的气液比。

2.根据权利要求1所述的气液两相流动模拟装置，其特征在于，所述模拟地层流体配注系统（1）包括空气压缩机（101）、液压泵（102）和气液配注站（103）；

所述空气压缩机（101）与所述衍生油管（2025）连通，所述油管（2023）与所述变径实验套管（2024）之间的环空与所述液压泵（102）连通；

所述空气压缩机（101），用于将所述气体注入所述衍生油管（2025），所述气体通过所述衍生油管（2025），注入所述井筒（202）的底部；

所述液压泵（102），用于将所述液体注入所述油管（2023）与所述变径实验套管（2024）之间的环空，所述液体通过所述油管（2023）与所述变径实验套管（2024）之间的环空，注入所述井筒（202）的底部；

所述气液配注站（103）的前端分别与所述空气压缩机（101）和所述液压泵（102）连通，所述气液配注站（103）的后端分别与所述衍生油管（2025）和所述油管（2023）与所述变径实验套管（2024）之间的环空连通；

所述气液配注站（103），用于调节进入所述井筒（202）的气体和液体的流速。

3.根据权利要求2所述的气液两相流动模拟装置，其特征在于，所述模拟地层流体配注系统（1）还包括储气井（104）；

所述储气井（104）分别与所述空气压缩机（101）和所述气液配注站（103）连接；

所述储气井（104），用于消除所述空气压缩机（101）排气时产生的脉冲。

4.根据权利要求1所述的气液两相流动模拟装置，其特征在于，所述测试机构（203）包括测量短节（2031）和压力温度传感器（2032）；

所述测量短节（2031）与所述井筒（202）连接；

所述测量短节（2031）上设有连通孔（2033），所述压力温度传感器（2032）与所述连通孔（2033）连接；

所述压力温度传感器（2032），用于采集所述连通孔（2033）处的温度值和压力值。

5.根据权利要求1所述的气液两相流动模拟装置，其特征在于，所述井口机构（201）包括套管悬挂器（2011）、油管悬挂器（2012）、变径实验套管悬挂器（2013）、衍生油管悬挂器（2014）、套管头（2015）、油管头（2016）和采油树（2017）；

所述采油树（2017）位于所述油管头（2016）的上方，所述套管头（2015）位于所述油管头（2016）的下方；

所述套管悬挂器（2011）和所述变径实验套管悬挂器（2013）分别位于所述套管头（2015）内，分别用于悬挂所述套管（2022）和所述变径实验套管（2024）；

所述油管悬挂器（2012）和所述衍生油管悬挂器（2014）分别位于所述油管头（2016）内，分别用于悬挂所述油管（2023）和所述衍生油管（2025）；

所述采油树（2017）上设有进出口，所述进出口与所述井筒（202）的顶部连接，用于使所述气体、液体进入所述井筒（202），以及使所述气液混合物流出所述井筒（202）。

6.根据权利要求5所述的气液两相流动模拟装置，其特征在于，所述进出口包括第一进口、第二进口和出口；

所述油管（2023）与所述变径实验套管（2024）之间的环空的顶部与所述第一进口连通，使所述液体通过所述第一进口进入所述油管（2023）与所述变径实验套管（2024）之间的环空；

所述第二进口与所述衍生油管（2025）的顶部连通，使所述气体通过所述第二进口进入所述衍生油管（2025）；

所述出口与所述油管（2023）的顶部连通，使所述气液混合物通过所述出口流出所述油管（2023）。

7.根据权利要求5所述的气液两相流动模拟装置，其特征在于，所述井口机构（201）还包括第一接线口（2018）和第二接线口（2019）；

所述第一接线口（2018）内设有动力电缆，所述第二接线口（2019）内设有信号电缆（2035）；

所述动力电缆和所述信号电缆（2035）分别与所述测试机构（203）连接；

所述动力电缆，用于为所述测试机构（203）供电；

所述信号电缆（2035），用于传输所述测试机构（203）采集的温度值和压力值。

8.根据权利要求1所述的气液两相流动模拟装置，其特征在于，所述分离计量系统（3）包括气液分离器和计量机构；

所述气液分离器分别与所述井筒（202）和所述计量机构连接；

所述气液分离器，用于将所述气液混合物中的气体和液体分离；

所述计量机构，用于计量分离出的液体和气体的流量，以得到所述气液比。

9.根据权利要求1所述的气液两相流动模拟装置，其特征在于，所述装置还包括测控系统（4）；

所述测控系统（4）分别与所述模拟地层流体配注系统（1）、所述采气工艺模拟井系统（2）和所述分离计量系统（3）连接；

所述测控系统（4），用于监测所述模拟地层流体配注系统（1）、所述采气工艺模拟井系统（2）和所述分离计量系统（3）的运行状况。