CN201810294U - 高温气井泡沫排水室内模拟实验装置 - Google Patents

Abstract

高温气井泡沫排水室内模拟实验装置，应用于高温条件下测试气井起泡剂泡沫性能。在模拟高温井筒壁上有电加热器，模拟高温井筒上部的筒顶上进气口连接气体计量计；模拟高温井筒下部固定气体分散头，气体分散头连接气体计量计；泡沫接收罐的罐顶排气口连接回压调节阀；模拟高温井筒的顶部通过连接弯管与泡沫接收罐顶部连通，并且连接弯管插入到泡沫接收罐内的下部；气体流量计连接气源，回压调节阀通过管线连接气源。效果是：能模拟井底温度在室温至180℃范围内的气井泡沫排水过程，评价起泡剂在高温条件下的泡沫动态性能，为气井泡沫排水设计和施工提供可靠的理论依据。

Description

高温气井泡沫排水室内模拟实验装置

技术领域

本实用新型涉及气田开发评价技术领域，特别涉及高温气井泡沫排水的模拟实验，确切地说是一种在高温条件下测试气井起泡剂泡沫性能的装置。

背景技术

一些气田大部分为封闭性的弱弹性水驱气藏。在气井的生产过程中，地层水将随天然气进入井筒。气藏开采初期，地层能量较高，进入井筒中的地层水可随天然气流携带至地面。进入开采中后期后，由于地层能量较低，天然气流无法有效携液，地层水开始积聚井底，这将增加对井底的回压，降低气井产能，积液严重时可使气井完全停喷。泡沫排水技术可排出井底积液，降低积液对井底的回压，提高气井产量。泡沫排水技术就是向气井井筒中加入起泡剂，使起泡剂与井底积液混合后在天然气流的搅动作用下产生大量的低密度泡沫，从而降低了井筒中积液的相对密度，使含有大量积液的泡沫随天然气流携带出井筒，排出了井底积液，起到提高气井产量的目的。

目前，泡沫排水用起泡剂的室内评价方法通常有振荡法、搅拌法、倾注法和气流法。振荡法、搅拌法和倾注法是考察起泡剂的起泡能力和泡沫稳定性，不能模拟气井的泡沫排水过程。气流法是通过模拟气井井深结构，采用气流冲击起泡剂溶液的方法来模拟气井的泡沫排水过程，并通过测定起泡剂的泡沫动态性能来筛选起泡剂和确定起泡剂加量，测试结果较为真实。中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 6465-2000“泡沫排水采气用起泡剂评价方法”、SY-T 5761-1995“排水采气用起泡剂CT5-2”采用的是倾注法和气流法。国内外一些文献报道主要采用搅拌法、倾注法和气流法。如《泡沫性能动态评价装置的控制技术研究》(郭洪彬.大庆石油学院硕士学位论文.2007年)。

中国专利公开号：CN 201401160，提供了一种定向井泡沫排水井筒模拟实验装置；公开号：CN 201121514，提供了一种油气井泡沫排水实验装置。这些评价方法和装置均只能评价起泡剂在低温或中高温条件下的泡沫性能，不能在高温条件下模拟泡沫排水过程，不能测试起泡剂的高温泡沫动态性能。

一些地区高温气井较多，井底最高温度可达150℃。目前气流法采用的泡沫排水室内模拟实验装置只能模拟95℃以下的气井泡沫排水过程，不能模拟高温气井的泡沫排水过程，且进入模拟井筒的发泡气体流量受气源压力波动的影响大，造成测试数据不准。

实用新型内容

本实用新型的目的是：提供一种高温气井泡沫排水室内模拟实验装置，能模拟180℃以下高温气井泡沫排水过程，能评价起泡剂在高温条件下泡沫动态性能。克服现有实验装置无法模拟高温气井泡沫排水过程和发泡气体流量受气源压力波动影响大的问题。

本实用新型采用的技术方案是：高温气井泡沫排水室内模拟实验装置，主要由模拟高温井筒、连接弯管、温控加热器、气体流量计、泡沫接收罐、回压调节阀、压力表、阀门和减压阀组成，其特征在于：

模拟高温井筒为圆筒形，上端有筒顶，下端有筒底；在模拟高温井筒壁上连接有压力表C；在模拟高温井筒壁上有电加热器，电加热器连接温控加热器，并且温控加热器连接固定在模拟高温井筒筒底上的温度传感器，模拟高温井筒上部的筒顶上有进气口，进气口通过高压气体管线与气体计量计连通，在高压气体管线上有阀门C；模拟高温井筒下部的筒底上固定有气体分散头，气体分散头通过高压气体管线与气体计量计连通，在高压气体管线上有阀门B；模拟高温井筒的筒底上固定出液口，出液口连接有阀门；

泡沫接收罐为圆筒形，上端有罐顶，下端有罐底，在泡沫接收罐上部的罐顶上有排气口，排气口通过气体管线与回压调节阀连接；在泡沫接收罐上部的罐顶上有排空口，排空口连接有阀门；在泡沫接收罐的罐底上固定有排液口，排液口连有阀门；

模拟高温井筒的顶部通过连接弯管与泡沫接收罐顶部连通，并且连接弯管插入到泡沫接收罐内的下部；

气体流量计的进气端通过管线连接气源，在气体流量计到气源的管线上连接有减压阀B和压力表B；回压调节阀通过管线连接气源，在回压调节阀到气源的管线上连接有压力表A和减压阀A。

模拟高温井筒的内径在50～100mm之间，高度在300～600mm之间；连接弯管的内径在20～50mm之间，并且连接弯管最高点与模拟高温井筒的筒顶内平面的高度在50～150mm之间。所述模拟高温井筒、连接弯管和泡沫接收罐均为碳钢材质的圆柱形钢管，耐压≥10MPa，耐温≥300℃。

所述的电加热器采用电加热套，在电加热套外部包有石棉保温层。

气体计量计采用的是数字式质量流量控制器。

简述高温气井泡沫排水室内模拟实验装置的操作过程。参阅图。

1、关闭该高温气井泡沫排水室内模拟实验装置的所有阀门，打开模拟高温井筒1上的筒顶2和泡沫接收罐11上的罐顶12，向模拟高温井筒1中加入400mL起泡剂水溶液，向泡沫接收罐11中加入10mL消泡剂水溶液，通过连接弯管3将模拟高温井筒1与泡沫接收罐11连通，使模拟高温井筒1、泡沫连接弯管3和泡沫接收罐11处于同一连通系统；

2、打开气源22总阀，调节减压阀B23，使压力表B24的读数为1.0MPa；

3、调节减压阀A20，使压力表A18的读数为2.5MPa；

4、开启阀门C25，高压气体先流经气体流量计10，通过模拟高温井筒1筒顶2上的进气口4进入模拟高温井筒1，当压力表C26读数为0.8MPa时，关闭阀门C25，模拟高温井筒1内的压力能保证起泡剂水溶液在室温至180℃温度范围内不沸腾；

5、开启温控加热器9，对模拟高温井筒1内的起泡剂水溶液加热至测试温度150℃；

6、开启气体计量计10，设定气体流量为18L/min；

7、由于模拟高温井筒1内的气体受热膨胀，使得压力表C26的读数大于0.8MPa，因此缓慢开启排空口16的阀门，待压力表C26读数降至0.8MPa后关闭排空口16的阀门；

8、开启阀门C25，然后缓慢开启阀门A19，并调节减压阀A20，使气体计量计10显示的瞬时流量为18L/h；

9、关闭阀门C25，再开启阀门B21，并开始计时，气体按照18L/min流量通过气体分散头6冲击模拟高温井筒1内的起泡剂水溶液，从而产生泡沫，泡沫从模拟高温井筒1的顶端通过泡沫连接弯管3进入泡沫接收罐11内，并与消泡剂水溶液接触面消泡；

10、计时15min后，关闭阀门B21、温控加热器9和气源22，待模拟高温井筒1内温度降至90℃以下，再开启阀门A19，卸掉回压调节阀17内的压力，使模拟高温井筒1、泡沫接收罐11和泡沫连接弯管3以及高压气体管线内的气体从回压调节阀17排出；

11、开启排液口15的阀门，收集液体，并计量，采用收集到的液体体积减去10mL消泡剂水溶液体积来表征起泡剂的泡沫动态性能。

按照上述步骤，改变测试温度，能模拟井底温度在室温至180℃范围内的气井泡沫排水过程，评价泡沫排水用起泡剂在高温下的泡沫动态性能。发泡气体流量、起泡剂水溶液加量、消泡剂水溶液加量、实验温度、实验时间、发泡管内压力均可根据实验要求改变。

本实用新型的有益效果：本实用新型高温气井泡沫排水室内模拟实验装置，能模拟井底温度在室温至180℃范围内的气井泡沫排水过程，评价起泡剂在高温条件下的泡沫动态性能，为气井泡沫排水设计和施工提供可靠的理论依据。测试准确，工作性能可靠，发泡气体流量在一定气源压力波动范围内不受影响，

附图说明

图1是本实用新型高温气井泡沫排水室内模拟实验装置结构示意图。

图中，1.模拟高温井筒，2.筒顶，3.连接弯管，4.进气口，5.筒底，6.气体分散头，7.温度传感器，8.出液口，9.温控加热器，10.气体流量计，11.泡沫接收罐，12.罐顶，13.排气口，14.罐底，15.排液口，16.排空口，17.回压调节阀，18.压力表A，19.阀门A，20.减压阀A，21.阀门B，22.气源，23.减压阀B，24.压力表B，25.阀门C，26.压力表C。

具体实施方式

实施例1：以一个高温气井泡沫排水室内模拟实验装置为例，对本实用新型作进一步详细说明。

参阅图1。本实用新型高温气井泡沫排水室内模拟实验装置，主要由模拟高温井筒1、连接弯管3、温控加热器9、气体流量计10、泡沫接收罐11、回压调节阀17、压力表、阀门和减压阀组成。

模拟高温井筒1为圆筒形，内径为80mm，高度为550mm；上端有筒顶2，下端有筒底5，使模拟高温井筒1两端密闭。在模拟高温井筒1壁上连接有压力表C26；在模拟高温井筒1壁上包有电加热器，电加热器采用电加热套，在电加热套外部包有石棉保温层。电加热器连接温控加热器9，并且温控加热器9连接固定在模拟高温井筒1筒底5上的温度传感器7，模拟高温井筒1上部的筒顶2上有一个进气口4，进气口4通过高压气体管线与气体计量计10连通，在高压气体管线上连接有一个阀门C25；模拟高温井筒1下部的筒底5上固定有一个气体分散头6，气体分散头6通过高压气体管线与气体计量计10连通，在高压气体管线上连接有一个阀门B21；模拟高温井筒1的筒底5上固定出液口8，出液口8连接有一个阀门；气体计量计10采用的是数字式质量流量控制器。

泡沫接收罐11为圆筒形，上端有罐顶12，下端有罐底14，使泡沫接收罐11的两端密闭。在泡沫接收罐11上部的罐顶12上有一个排气口13，排气口13通过气体管线与回压调节阀17连接。在泡沫接收罐11上部的罐顶12上有一个排空口16，排空口16连接有阀门；在泡沫接收罐11的罐底14上固定有一个排液口15，排液口15连有阀门；

模拟高温井筒1的顶部通过连接弯管3与泡沫接收罐11顶部连通，并且连接弯管3插入到泡沫接收罐11内的下部，连接弯管3的下端距离泡沫接收罐11底部60mm。连接弯管3的内径为40mm，并且连接弯管3最高点与模拟高温井筒1的筒顶2内平面的高度为120mm。

气体流量计10的进气端通过管线连接气源22，在气体流量计10到气源22的管线上连接有一个减压阀B23和一个压力表B24；回压调节阀17通过管线连接气源22，在回压调节阀17到气源22的管线上连接有个压力表A18和一个减压阀A20。

Claims (4)

1.一种高温气井泡沫排水室内模拟实验装置，主要由模拟高温井筒(1)、连接弯管(3)、温控加热器(9)、气体流量计(10)、泡沫接收罐(11)、回压调节阀(17)、压力表、阀门和减压阀组成，其特征在于：

模拟高温井筒(1)为圆筒形，上端有筒顶(2)，下端有筒底(5)；在模拟高温井筒(1)壁上连接有压力表C(26)；在模拟高温井筒(1)壁上有电加热器，电加热器连接温控加热器(9)，并且温控加热器(9)连接固定在模拟高温井筒(1)筒底(5)上的温度传感器(7)，模拟高温井筒(1)上部的筒顶(2)上有进气口(4)，进气口(4)通过高压气体管线与气体计量计(10)连通，在高压气体管线上有阀门C(25)；模拟高温井筒(1)下部的筒底(5)上固定有气体分散头(6)，气体分散头(6)通过高压气体管线与气体计量计(10)连通，在高压气体管线上有阀门B(21)；模拟高温井筒(1)的筒底(5)上固定出液口(8)，出液口(8)连有阀门；

泡沫接收罐(11)为圆筒形，上端有罐顶(12)，下端有罐底(14)，在泡沫接收罐(11)上部的罐顶(12)上有排气口(13)，排气口(13)通过气体管线与回压调节阀(17)连接；在泡沫接收罐(11)上部的罐顶(12)上有排空口(16)，排空口(16)连接有阀门；在泡沫接收罐(11)的罐底(14)上固定有排液口(15)，排液口(15)连接有阀门；

模拟高温井筒(1)的顶部通过连接弯管(3)与泡沫接收罐(11)顶部连通，并且连接弯管(3)插入到泡沫接收罐(11)内的下部；

气体流量计(10)的进气端通过管线连接气源(22)，在气体流量计(10)到气源(22)的管线上连接有减压阀B23和压力表B(24)；回压调节阀(17)通过管线连接气源(22)，在回压调节阀(17)到气源(22)的管线上连接有压力表A(18)和减压阀A(20)。

2.根据权利要求1所述的高温气井泡沫排水室内模拟实验装置，其特征是：模拟高温井筒(1)的内径在50～100mm之间，高度在300～600mm之间；连接弯管(3)的内径在20～50mm之间，并且连接弯管(3)最高点与模拟高温井筒(1)的筒顶(2)内平面的高度在50～150mm之间。

3.根据权利要求1或2所述的高温气井泡沫排水室内模拟实验装置，其特征是：所述的电加热器采用电加热套，在电加热套外部包有石棉保温层。

4.根据权利要求1或2所述的高温气井泡沫排水室内模拟实验装置，其特征是：气体计量计(10)采用的是数字式质量流量控制器。

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