CN115236122A - 解堵剂性能测试装置及测试方法 - Google Patents

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CN115236122A CN202110437494.XA CN202110437494A CN115236122A CN 115236122 A CN115236122 A CN 115236122A CN 202110437494 A CN202110437494 A CN 202110437494A CN 115236122 A CN115236122 A CN 115236122A
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张本健
周渝
李伟
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Abstract

本申请提供了一种解堵剂性能测试装置及测试方法,属于油气田开发技术领域。本申请实施例提供的技术方案,通过在釜体和釜盖中设置保温层,可以对反应器进行保温,保证反应器中的热量不会快速散失,从而保证温度测量的准确性,通过设置温度检测单元,可以实时检测反应器中的温度,该温度能够用于计量反应中放出的热量,通过设置气体检测单元,可以对反应生成的气体量进行计量,通过生成的气体量,可以实时获取反应进行的程度,从而通过温度数据和生成的气体量,对解堵剂性能进行准确测试。

Description

解堵剂性能测试装置及测试方法
技术领域
本申请涉及油气田开发技术领域,特别涉及一种解堵剂性能测试装置及测试方法。
背景技术
在油气田的开发过程中,随着勘探开发的不断深入,出现了一大批高压含硫气井。对于这类气井,由于压力超高、气质含硫化氢,水合物生成温度高,结构致密,在开关气井以及一些节流作业中容易形成水合物,在生成的水合物的量比较大时,可能会将井筒完全堵塞,严重影响气井的生产。
在含硫气井中形成水合物堵塞时,解堵剂用于通过破坏天然气水合物的相平衡条件,促使天然气水合物分解。为了更好的测试上述解堵剂的性能,以便更好的使用,需要采用解堵剂性能测试装置对解堵剂的性能进行测试。
目前常用的解堵剂性能测试装置包括反应器、温度计和秒表等,利用上述装置,以及反应物,进行水合物的分解反应,然而,应用上述装置进行解堵剂性能测试,由于上述装置的保温效果差,使得反应放出的热量散失快,导致温度计对反应温度的测量存在时间延迟,因此,所得的温度数据不够准确,测试结果较理论值偏离大,不够准确。
发明内容
本申请实施例提供了一种解堵剂性能测试装置及测试方法,能够实时获取反应进行的程度,从而通过温度数据和生成的气体量,对解堵剂性能进行准确测试。该技术方案如下:
一方面,提供了一种解堵剂性能测试装置,该装置包括:反应釜、温度检测单元、注液单元、气体检测单元和数据采集单元;
该反应釜包括:釜体、反应器和釜盖,该反应器位于该釜体的内腔中,该釜盖密封盖装在该釜体上;
该釜体和釜盖内均具有保温层;
该温度检测单元包括固定杆和温度传感器,该固定杆沿上下方向贯穿该釜盖,该固定杆的底部插入该反应器中,该温度传感器连接于该固定杆的底部,该温度传感器与该数据采集单元电性耦接;
该注液单元包括:中空的十字形的固定架,该固定架的中心具有注液孔,该固定架沿上下方向贯穿该釜盖,该固定架的底部插入该反应器中;
该气体检测单元包括连接管、收集器和流量传感器,该连接管沿上下方向贯穿该釜盖,该连接管连通该釜体的内腔和该收集器的内腔,该流量传感器位于该连接管上,该流量传感器与该数据采集单元电性耦接。
在一种可能设计中,该反应釜还包括:至少两个紧固件;
该釜盖通过至少两个该紧固件连接该釜体。
在一种可能设计中,该固定架的水平管上设有排气阀。
在一种可能设计中,该注液单元还包括:压力传感器,该压力传感器连接于该固定架的顶部,该压力传感器与该数据采集单元电性耦接;
该连接管上设置有开关阀。
在一种可能设计中,该装置还包括:数据显示单元,该数据显示单元上设有显示屏;
该温度传感器、该压力传感器、该流量传感器均与该数据显示单元电性耦接。
在一种可能设计中,该温度传感器、该压力传感器、该流量传感器均通过该数据显示单元与该数据采集单元电性耦接。
在一种可能设计中,该数据采集单元包括数据采集卡。
在一种可能设计中,该气体检测单元的连接管上还设有安全阀。
在一种可能设计中,该气体检测单元还包括泄压阀,该泄压阀通过管道连通该收集器。
在一种可能设计中,该气体检测单元的收集器的侧壁的底部设有开口,该连接管连接于该开口上。
一方面,提供了一种解堵剂性能测试装置方法,该方法应用于如上述任一种可能设计中提供的解堵剂性能测试装置,该方法包括:
将解堵剂的主剂置于反应釜的反应器内;
将该反应器置于该反应釜的釜体内;
将该釜盖密封盖装在该釜体上;
将固定杆、固定架插入该釜盖中,使该固定杆和该固定架的底部均插入该反应器中;
将连接管插入该釜盖中,使该连接管的开口端位于该釜体的内腔中;
通过固定架上的注液孔向反应器内注入溶剂和解堵剂的辅剂,以使反应开始;
基于温度传感器传输给数据采集单元的温度数据以及流量传感器传输给数据采集单元的流量数据,获取该解堵剂的性能信息。
本申请实施例提供的技术方案,通过在釜体和釜盖中设置保温层,可以对反应器进行保温,保证反应器中的热量不会快速散失,从而保证温度测量的准确性,通过设置温度检测单元,可以实时检测反应器中的温度,该温度能够用于计量反应中放出的热量,通过设置气体检测单元,可以对反应生成的气体量进行计量,通过生成的气体量,可以实时获取反应进行的程度,从而通过温度数据和生成的气体量,对解堵剂性能进行准确测试。
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解堵剂性能测试装置的结构示意图;
图2是本申请实施例提供的一种解堵剂性能测试方法的流程图。
附图中的各零件的标号说明如下:
1-反应釜;
11-釜体;
12-反应器;
13-釜盖;
14-紧固件;
2-温度检测单元;
21-固定杆;
22-温度传感器;
3-注液单元;
31-固定架;
32-注液孔;
33-压力传感器;
4-气体检测单元;
41-连接管;
411-开关阀;
412-安全阀;
413-泄压阀;
42-收集器;
43-流量传感器;
5-数据采集单元;
51-数据采集卡;
6-数据显示单元;
61-显示屏。
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。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在油气田的开发过程中,存在一些高压含硫气井,在高压含硫气井中,由于压力超高、气质含硫化氢,水合物生成温度高,结构致密,在开关气井以及一些节流作业中容易形成水合物,在生成的水合物的量比较大时,可能会将井筒完全堵塞,严重影响气井的生产。
为了分解上述水合物,可以向井筒内投放解堵剂,使水合物分解,水合物的分解过程即井筒内的水合物吸热分解过程,当解堵剂通过放热使体系温度和体系压力偏离相平衡条件时,水合物开始分解,即可利用解堵剂在井筒内发生化学反应所放出的热量来溶解水合物,且化学反应产物中含有的水合物抑制剂还可以防止水合物再次形成,从而达到安全有效解除水合物堵塞的目的。在井筒内使用解堵剂之前,需要结合解堵剂的性能,对其放热能力进行评价,以便适量施用,因此,可以采用本申请实施例提供的解堵剂性能测试装置对解堵剂进行测试。下面对该装置进行介绍:
图1是本申请实施例提供的一种解堵剂性能测试装置的结构示意图,请参见图1,该装置包括:反应釜1、温度检测单元2、注液单元3、气体检测单元4和数据采集单元5;该反应釜1包括:釜体11、反应器12和釜盖13,该反应器12位于该釜体11的内腔中,该釜盖13密封盖装在该釜体11上;该釜体11和釜盖13内均具有保温层;该温度检测单元2包括固定杆21和温度传感器22,该固定杆21沿上下方向贯穿该釜盖13,该固定杆21的底部插入该反应器12中,该温度传感器22连接于该固定杆21的底部,该温度传感器22与该数据采集单元5电性耦接;该注液单元3包括:中空的十字形的固定架31,该固定架31的中心具有注液孔32,该固定架31沿上下方向贯穿该釜盖13,该固定架31的底部插入该反应器12中;该气体检测单元4包括连接管41、收集器42和流量传感器43,该连接管41沿上下方向贯穿该釜盖13,该连接管41连通该釜体11的内腔和该收集器42的内腔,该流量传感器43位于该连接管41上,该流量传感器43与该数据采集单元5电性耦接。
下面对该装置的工作原理进行详述:
基于上述装置,将解堵剂的主剂置于反应釜1的反应器12内;将该反应器12置于该反应釜1的釜体11内;将该釜盖13密封盖装在该釜体11上;将固定杆21、固定架31插入该釜盖13中,使该固定杆21和该固定架31的底部均插入该反应器12中;将连接管41插入该釜盖13中,使该连接管41的开口端位于该釜体11的内腔中;通过固定架31上的注液孔32向反应器12内注入溶剂和解堵剂的辅剂,以使反应开始;基于温度传感器22传输给数据采集单元5的温度数据以及流量传感器43传输给数据采集单元5的流量数据,获取该解堵剂的性能信息。
在反应釜1中,反应器12用于容置反应物,反应物在反应过程中会放出热量和气体,热量通过反应器12的壁向釜体11的内壁传递,基于保温层的保温作用,热量不会很快散失,从而使温度检测单元2中的温度传感器22能够实时检测到反应发生过程中的实际温度,该温度具有较高的准确性。由于反应时会放出气体,在反应时,反应生成的气体全部通过连接管41,使固定在连接管41上的流量传感器43能够检测到这些气体的流量。
上述传感器测得的温度信号和流量信号被传递给数据采集单元5,基于这些数据,可以进行进一步的分析,从而获取解堵剂的性能信息,该性能信息包括每摩尔解堵剂的放热量、生成的气体量以及生成的气体能够产生的压力等。其中,该解堵剂可以是固体化学自生热解堵剂,包括固态的主剂和液态的辅剂,例如:金属与酸、生石灰与水、氢氧化钠与水等均可以作为该解堵剂,通过化学反应,释放热量,达到解堵效果。
待热量降为零时,反应结束,此时需要记录反应过程中最大生热量、生热峰值温度、生热时间。本申请可对放热情况进行精确评价,从而为井筒内致密水合物堵塞解除作业提供可靠数据及有力的实验支撑。
本申请实施例提供的装置,通过在釜体11和釜盖13中设置保温层,可以对反应器12进行保温,保证反应器12中的热量不会快速散失,从而保证温度测量的准确性,通过设置温度检测单元2,可以实时检测反应器12中的温度,该温度能够用于计量反应中放出的热量,通过设置气体检测单元4,可以对反应生成的气体量进行计量,通过生成的气体量,可以实时获取反应进行的程度,从而通过温度数据和生成的气体量,对解堵剂性能进行准确测试。
下面对该装置各部分结构及工作原理进行详述:
在该装置中,釜体11和釜盖13的内壁、外壁及底部均由钢性材质构成,釜体11和釜盖13的内壁和外壁之间均由保温层填充,在将反应器12放入釜体11中后,需要将釜体11和釜盖13密封固定,以使反应放出的热量和气体不会通过釜体11与釜盖13之间的缝隙散失到空气中,从而避免影响反应测试结果。
在一种可能设计中,该反应釜1还包括:至少两个紧固件14;该釜盖13通过至少两个该紧固件14连接该釜体11。通过上述两个紧固件14,确保釜体11和釜盖13之间的密封。
在一种可能设计中,该固定架31的水平管上设有排气阀,该排气阀用于在反应釜1内压力过大时排气泄压,从而保护反应釜1。在一种可能设计中,该紧固件14可以是有四个,本实施例对此不作限定。
在一种可能设计中,该温度检测单元2还包括温度检测器,该温度传感器22与温度检测器相连接,将温度信号传输给温度检测器,再通过温度检测器将温度数值传输至数据采集单元5。
在一种可能设计中,该注液单元3还包括:压力传感器33,该压力传感器33连接于该固定架31的顶部,该压力传感器33与该数据采集单元5电性耦接;该连接管41上设置有开关阀411。
其中,该压力传感器33的承受压力不低于10MPa,用于实时测试解堵剂反应时的压力变化情况,在一种可能设计中,该压力检测单元还包括压力检测器,该压力传感器33与压力检测器相连接,将压力信号传输给压力检测器,再通过压力检测器将压力数值传输至数据采集单元5。
基于上述结构,还可以通过该装置获取反应过程中产生的最大压力,以便在向高压含硫气井中投放解堵剂时进行参考,控制反应进程,进而控制气井内压力,保证气井的安全。
获取上述最大压力的方式为:在保持开关阀411关闭的状态下进行实验,基于上述装置,将解堵剂的主剂置于反应釜1的反应器12内;将该反应器12置于该反应釜1的釜体11内;将该釜盖13密封盖装在该釜体11上;将固定杆21、固定架31插入该釜盖13中,使该固定杆21和该固定架31的底部均插入该反应器12中;将连接管41插入该釜盖13中,使该连接管41的开口端位于该釜体11的内腔中;通过固定架31上的注液孔32向反应器12内注入溶剂和解堵剂的辅剂,以使反应开始;基于温度传感器22传输给数据采集单元5的温度数据以及压力传感器33传输给数据采集单元5的压力数据,获取该最大压力。
在一种可能设计中,该装置还包括:数据显示单元6,该数据显示单元6上设有显示屏61;该温度传感器22、该压力传感器33、该流量传感器43均与该数据显示单元6电性耦接。
该显示屏61可以是一个整体的显示器,用于同步显示温度数据、压力数据和流量数据,也可以是多块显示器,用于分别显示温度数据、压力数据和流量数据,本实施例对此不作限定。通过对上述数据进行显示,可以便于操作人员进行直观的观察,及时获取反应进度。
在一种可能设计中,该温度传感器22、该压力传感器33、该流量传感器43均通过该数据显示单元6与该数据采集单元5电性耦接,也即是,温度传感器22、该压力传感器33、该流量传感器43均与数据显示单元6电性耦接,而数据显示单元6与数据采集单元5电性耦接,这样就不必使各传感器与数据显示单元6和数据采集单元5均分别连接,可以简化装置的结构,降低接线工作的复杂程度,减少该装置组装的工作量,同时也使装置更为美观。
在一种可能设计中,该数据采集单元5包括数据采集卡51。其中,数据采集是指对设备被测的模拟或数字信号,自动采集并送到上位机中进行分析、处理。数据采集卡51,即实现数据采集功能的计算机扩展卡,可以通过多种总线形式接入计算机,以便在计算机中实现进一步的计算功能。
在一种可能设计中,该气体检测单元4的连接管41上还设有安全阀412,用于在反应釜1内压力过大时排气泄压,从而保护反应釜1。
在一种可能设计中,该气体检测单元4还包括泄压阀413,该泄压阀413通过管道连通该收集器42,泄压阀413用于在反应釜1内压力过大时排气泄压,从而保护反应釜1。
在一种可能设计中,该气体检测单元4的收集器42的侧壁的底部设有开口,该连接管41连接于该开口上,在气体由下向上流动,使收集器42内的容置空间能够得到充分利用。
上述所有可选技术方案,可以采用任意结合形成本申请的可选实施例,在此不再一一赘述。
本申请实施例提供的装置,通过在釜体11和釜盖13中设置保温层,可以对反应器12进行保温,保证反应器12中的热量不会快速散失,从而保证温度测量的准确性,通过设置温度检测单元2,可以实时检测反应器12中的温度,该温度能够用于计量反应中放出的热量,通过设置气体检测单元4,可以对反应生成的气体量进行计量,通过生成的气体量,可以实时获取反应进行的程度,从而通过温度数据和生成的气体量,对解堵剂性能进行准确测试。
图2是本申请实施例提供的一种解堵剂性能测试方法的流程图,请参见图2,该方法应用于如上述任一种可能设计中提供的解堵剂性能测试装置,该方法包括:
在反应开始前,先接通收据采集单元的电源,其中,该收据采集单元可以是电脑,电脑中预装有数据采集软件,打开该软件,接通该装置的温度传感器22和流量传感器43。
201.将解堵剂的主剂置于反应釜1的反应器12内。
在该步骤中,反应器12用于盛放解堵剂,向该反应器12中加入该主剂,使其整齐的放置于反应器12中。该解堵剂可以是块状固体,也可以是粉末,例如,直径为20mm,高度为20mm的块状固体,也可以是20g-50g的粉末,本实施例对此不作限定。
202.将该反应器12置于该反应釜1的釜体11内。
在该步骤中,将该反应釜1竖直放置,且将反应器12安放在反应釜1的内腔中,紧紧贴合反应釜1的内表面,调整该反应釜1釜盖13与釜体11的位置,并旋紧该釜盖13上的紧固件14,固定好该釜体11和釜盖13。
203.将该釜盖13密封盖装在该釜体11上。
在该步骤中,旋紧釜盖13上的紧固件14,以使反应釜1完全密封。
204.将固定杆21、固定架31插入该釜盖13中,使该固定杆21和该固定架31的底部均插入该反应器12中。
该步骤用于使温度传感器22和注液孔32投入使用,具体地,使温度传感器22位于反应器12中,且温度传感器22的下端距离反应器12的底面20mm-30mm。
205.将连接管41插入该釜盖13中,使该连接管41的开口端位于该釜体11的内腔中。
该步骤用于使流量传感器43投入使用。
206.通过固定架31上的注液孔32向反应器12内注入溶剂和解堵剂的辅剂,以使反应开始。
具体的,该溶剂和解堵剂的辅剂的总量可以是200ml-300ml,反应开始后会释放出热量及气体,气体通过连接管41流入收集器42中,同时流量传感器43采集流量数据。
207.基于温度传感器22传输给数据采集单元5的温度数据以及流量传感器43传输给数据采集单元5的流量数据,获取该解堵剂的性能信息。
该性能信息包括每摩尔解堵剂的放热量、生成的气体量以及生成的气体能够产生的压力等。
开启数据采集软件对反应时释放热量情况进行实时监控,待热量降为零时,反应结束,记录反应过程中最大生热量、生热峰值温度、生热时间。该数据采集单元5能够将检测到的温度数值转化为热量,实时监测反应的放热情况,并形成实时热量变化曲线图,并基于数据显示单元6进行显示。
待生成热量值降为零时,反应结束,记录反应过程中的放热时间,根据该摩尔放热量值来对的放热效果进行评价,若该摩尔放热量值大于或等于预设阀值,该解堵剂的放热效果好;反之,该解堵剂的放热效果差。该预设阈值可以根据实际经验进行设置,本实施例对此不作限定,例如,该预设阀值为180-200KJ/mol。
其中,该摩尔放热量通过如下关系式1计算得到:
Q=Q1/(C·V)关系式1
式中:Q—该解堵剂的摩尔放热量,KJ/mol;
Q1—该解堵剂的实际放热量,KJ;
C—该解堵剂的实际浓度,mol/L;
V—该解堵剂的体积,L。
本申请实施例提供的方法,通过在釜体11和釜盖13中设置保温层,可以对反应器12进行保温,保证反应器12中的热量不会快速散失,从而保证温度测量的准确性,通过设置温度检测单元2,可以实时检测反应器12中的温度,该温度能够用于计量反应中放出的热量,通过设置气体检测单元4,可以对反应生成的气体量进行计量,通过生成的气体量,可以实时获取反应进行的程度,从而通过温度数据和生成的气体量,对解堵剂性能进行准确测试。
本申请可对放热情况进行精确评价,为井筒内致密水合物堵塞解除作业提供可靠数据及有力的实验支撑。
上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 (10)

1.一种解堵剂性能测试装置,其特征在于,所述装置包括:反应釜(1)、温度检测单元(2)、注液单元(3)、气体检测单元(4)和数据采集单元(5);
所述反应釜(1)包括:釜体(11)、反应器(12)和釜盖(13),所述反应器(12)位于所述釜体(11)的内腔中,所述釜盖(13)密封盖装在所述釜体(11)上;
所述釜体(11)和釜盖(13)内均具有保温层;
所述温度检测单元(2)包括固定杆(21)和温度传感器(22),所述固定杆(21)沿上下方向贯穿所述釜盖(13),所述固定杆(21)的底部插入所述反应器(12)中,所述温度传感器(22)连接于所述固定杆(21)的底部,所述温度传感器(22)与所述数据采集单元(5)电性耦接;
所述注液单元(3)包括:中空的十字形的固定架(31),所述固定架(31)的中心具有注液孔(32),所述固定架(31)沿上下方向贯穿所述釜盖(13),所述固定架(31)的底部插入所述反应器(12)中;
所述气体检测单元(4)包括连接管(41)、收集器(42)和流量传感器(43),所述连接管(41)沿上下方向贯穿所述釜盖(13),所述连接管(41)连通所述釜体(11)的内腔和所述收集器(42)的内腔,所述流量传感器(43)位于所述连接管(41)上,所述流量传感器(43)与所述数据采集单元(5)电性耦接。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述反应釜(1)还包括:至少两个紧固件(14);
所述釜盖(13)通过至少两个所述紧固件(14)连接所述釜体(11)。
3.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述注液单元(3)还包括:压力传感器(33),所述压力传感器(33)连接于所述固定架(31)的顶部,所述压力传感器(33)与所述数据采集单元(5)电性耦接;
所述连接管(41)上设置有开关阀(411)。
4.根据权利要求3所述的装置,其特征在于,所述装置还包括:数据显示单元(6),所述数据显示单元(6)上设有显示屏(61);
所述温度传感器(22)、所述压力传感器(33)、所述流量传感器(43)均与所述数据显示单元(6)电性耦接。
5.根据权利要求4所述的装置,其特征在于,所述温度传感器(22)、所述压力传感器(33)、所述流量传感器(43)均通过所述数据显示单元(6)与所述数据采集单元(5)电性耦接。
6.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述数据采集单元(5)包括数据采集卡(51)。
7.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述气体检测单元(4)的连接管(41)上还设有安全阀(412)。
8.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述气体检测单元(4)还包括泄压阀(413),所述泄压阀(413)通过管道连通所述收集器(42)。
9.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述气体检测单元(4)的收集器(42)的侧壁的底部设有开口,所述连接管(41)连接于所述开口上。
10.一种解堵剂性能测试装置方法,其特征在于,所述方法应用于如权利要求1-权利要求9任一项所述的解堵剂性能测试装置,所述方法包括:
将解堵剂的主剂置于反应釜(1)的反应器(12)内;
将所述反应器(12)置于所述反应釜(1)的釜体(11)内;
将所述釜盖(13)密封盖装在所述釜体(11)上;
将固定杆(21)、固定架(31)插入所述釜盖(13)中,使所述固定杆(21)和所述固定架(31)的底部均插入所述反应器(12)中;
将连接管(41)插入所述釜盖(13)中,使所述连接管(41)的开口端位于所述釜体(11)的内腔中;
通过固定架(31)上的注液孔(32)向反应器(12)内注入溶剂和解堵剂的辅剂,以使反应开始;
基于温度传感器(22)传输给数据采集单元(5)的温度数据以及流量传感器(43)传输给数据采集单元(5)的流量数据,获取所述解堵剂的性能信息。
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