CN202383121U - 一种气体携液模拟装置 - Google Patents
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Abstract
一种气体携液模拟装置，由注气系统、注水系统和井筒组成，井筒底端设置有井底排液阀，井筒底部设置有井筒底部积液观察段，井筒的中部内管中设置有气液混合短接，在井筒的气液混合短接处设置有排液阀，气液混合短接的上部为中部积液观察段，在井筒上部设置压力压传感器，在井筒末端依次设置温度表、第三压力表、螺纹球阀和气液分离器，气液分离器与水箱相连通，实现在各种状态的气液混合下研究气液混合时及气液上升过程中各阶段气体携液及其临界流量，为天然气井高效开采提供帮助。
Description
技术领域
本实用新型涉及天然气工业领域天然气井气体携液生产，特别涉及一种气体携液模拟装置，对提高天然气井产量及效率具有重要意义。
技术背景
天然气开采生产中常伴随液体的生产，这些液体主要为地层水和凝析油。井下这些液体可能被高速流动的天然气带出，也可能在井内沉积形成井底积液。天然气井都会有井底积液问题，对高产气井往往出现在中后期，对我国为数众多的“三低”(低渗、低压和低产)气田，在生产初期就可能出现井底积液。井底积液危害较大，是天然气生产的主要障碍。液体在井底的积累，一方面增加了天然气井的井底压力，造成天然气产量下降甚至停产，另一方面井底液体积累也会增加井筒周围地层的含水量，降底气体渗透率。气体能否将井中液体携带出取决于气体流量能否大于由Turner模型计算出的气体携液临界流量。Zhou&Yuan于2010年指出气体携液临界流量会随液量的增加而变化。
现有实验装置在气体携液研究中对液体的处理上要么采用喷头向气流中喷雾或直接用气流穿过一定量的液体。在喷雾装置中，底部是否出现积液为观察记录目标；在气流穿透液体装置中，以能否携带出全部液体为观察记录目标。然而，气体携液过程复杂，在气液混合时、气液上升过程中及液量大小等均会影响气体携液能力。现有实验装置无法观察分析上述不同情况的影响。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种气体携液模拟装置，针对气层地质特征、主要开发难点及井身结构特点，模拟地下情况，采用压缩机将压缩空气注入模拟井筒，用螺杆泵将水注入模拟井筒，使水和气在井筒内有效地混合，以高速气流将液体携带出模拟井筒，同时观察记录压力和温度，气体和液体流量，气体携液过程中和混合过程中分别沉积的液量，达到提高气井产量的目的。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种气体携液模拟装置，由注气系统、注水系统和井筒组成，井筒底端设置有井底排液阀11，井筒底部设置有井筒底部积液观察段12，井筒的中部内管中设置有气液混合短接13，在井筒的气液混合短接13处设置有排液阀14，气液混合短接13的上部为中部积液观察段16，在井筒上部设置压力和压差传感器24，在井筒末端依次设置温度表25、第三压力表26、螺纹球阀27和气液分离器28，气液分离器28与水箱29相连通。
该实用新型在气液混合下方和气液上升过程中设计了底部积液观察段12和中部积液观察段16，可以实现在各种状态的气液混合下研究气液混合时及气液上升过程中各阶段气体携液及其临界流量，为天然气井高效开采提供帮助。
附图说明
附图是本实用新型的结构原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作详细叙述。
参照附图，一种气体携液模拟装置，由注气系统、注水系统和井筒组成，注气系统包括空气压缩机1，空气压缩机1连接储气罐2，储气罐2通过管道连接第一截止阀3，第一截止阀3通过管道连接件连接前置过滤器4，前置过滤器4连接冷冻式干燥机5，冷冻式干燥机5连接后置过滤器6，后置过滤器6依次连接调压阀8、第二截止阀9和质量流量计10，第二截止阀9和质量流量计10之间安装有第一压力表7，质量流量计10与井筒的进气口相连；
井筒底端设置有井底排液阀11，井筒底部设置有井筒底部积液观察段12，井筒的中部内管中设置有气液混合短接13，在井筒的气液混合短接13处设置有排液阀14，气液混合短接13的上部为中部积液观察段16，在井筒上部设置压力和压差传感器24，在井筒末端依次设置温度表25、第三压力表26、螺纹球阀27和气液分离器28，气液分离器28与水箱29相连通；
井筒的气液混合短接13与注水系统的电磁阀15相连通，注水系统包括蓄水池23，蓄水池23连接第四截止阀21，第四截止阀21连接螺杆泵20，螺杆泵20连接止回阀19和第三截止阀17，止回阀19和第三截止阀17之间设置了分压分流回路18，第三截止阀17连接电磁阀15，第三截止阀17与连接电磁阀15之间设置有第二压力表22。
本实用新型的工作原理为：实验开始时，压缩机1将压缩气体注入储气罐2中，压缩机1与储气罐2为联动装置，即储气罐2压力小于设定值时，压缩机1将自动开启对储气罐2补气，保证实验气源的稳定。通过调节调压器8并观测第一压力表7可以调节实验所需要的压力，根据第二截止阀9的开启大小来决定压缩空气的注入量。注水系统是螺杆泵20从水箱23中自抽吸水进入管道中，由于螺杆泵20流量和扬程均大于实验所需，在螺杆泵20后设计了分流分压回路18，通过分流分压回路18的调节可以控制实验所需的压力的大小，然后调节第三截止阀17可以调节实验所需液体流量，螺杆泵20出口处设置了止回阀19可以预防液体回流，有效保护自吸泵20和管路，液体最后通过电磁阀15进入气液混合装置13。在井筒上部设计了压力和压差传感器24，可以在实验过程中监测气液混相在井筒中的压力损失；另外可以用高速相机抓拍气液流动图像，进而对液滴进行分析。在井筒末端设置了温度表25、第三压力表26、螺纹球阀27和气液分离器28，可以通过对螺纹球阀27的开启的大小使管路憋压，通过第三压力表26观测憋压大小，进而有效地模拟井口状况。气液混相进入气液分离装置28，在气液分离装置28中实现气液的基本分离，剩余气液最后进入水箱29中。本发明装置原理简单明了，易于操作，可以有效的模拟积液气井的各个阶段的情况，并且装置采取了必要的安全性措施，提高了技术的可操作性和实用性，降低了成本。
本实用新型的特点是采用较高的压力使气体和液体以设定的比例混合，以高速气流将液体携送出井筒，合理调整注气系统调压阀8可以调节到需要的压力，调节第二截止阀9可以得到需要的流量；调节注水系统调节压力流量回路阀门可以调节管路的压力和流量。高压空气和水在井筒器和混合装置中充分混合，可以模拟出地层中含水气井的情况，最后以高速气流携送到井口。井筒采用有机玻璃材料，可以随时观测井筒底部和井筒中的积液情况以及气液上升全过程，以方便调节实验所需的压力和流量；另外该实验装置安装了压力压差传感系统，可以及时采集压力压差数据；合理实验配置，提高了技术的可操作性和实用性，降低了成本。
Claims (1)
1.一种气体携液模拟装置，由注气系统、注水系统和井筒组成，其特征在于，井筒底端设置有井底排液阀(11)，井筒底部设置有井筒底部积液观察段(12)，井筒的中部内管中设置有气液混合短接(13)，在井筒的气液混合短接(13)处设置有排液阀(14)，气液混合短接(13)的上部为中部积液观察段(16)，在井筒上部设置压力和压差传感器(24)，在井筒末端依次设置温度表(25)、第三压力表(26)、螺纹球阀(27)和气液分离器(28)，气液分离器(28)与水箱(29)相连通。
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