CN203420702U

CN203420702U - 煤层气井筒气液两相流模拟装置

Info

Publication number: CN203420702U
Application number: CN201320299427.7U
Authority: CN
Inventors: 裴柏林; 张遂安; 刘程; 霍鹏飞; 卢川
Original assignee: China University of Petroleum Beijing
Current assignee: China University of Petroleum Beijing
Priority date: 2013-05-29
Filing date: 2013-05-29
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2023-05-29

Abstract

本实用新型公开了一种煤层气井筒气液两相流模拟装置，该装置主要包括：动力系统，提供待检测流体及动力；井筒模拟系统，提供气液流动通道与参数测量端口；支撑系统，用于支撑井筒模拟系统并实现多角度变换；数据采集系统，用于完成参数测定、收集和整理。该装置考虑了实际煤层气井井筒内气液流动规律，可用于模拟煤层气井垂直及倾斜井筒内气液流动过程，使用该装置模拟井筒内气液流动的方法，可定性认识不同角度井筒内，不同产水量、产气量条件下气液两相管流特点，得出产水量、产气量与井筒沿程压力变化的定量关系，为现场煤层气井排采制度制定提供指导性建议。

Description

煤层气井筒气液两相流模拟装置

技术领域

本实用新型涉及一种煤层气井筒气液两相流模拟装置，属于非常规天然气开发工程的室内物理模拟领域。

背景技术

非常规天然气井开发领域中，确定产气量、产水量与井筒沿程压力降的关系对气井生产工作制度的制定必不可少，确定三者定量关系常用的方法包括理论模型计算和室内物理模拟。

前人总结的气液两相流动沿程压力降计算模型来源于实验总结，适用范围有限，计算复杂且误差大。目前针对井筒内流体流动的模拟仅限于气体穿过井底积液由油管产出，还没有专门针对煤层气井筒内气液流动的室内物理模拟装置。

发明内容

本实用新型填补了煤层气井筒内气液两相流物理模拟领域的技术空白，提出一种煤层气井筒气液两相流模拟装置，它能够模拟气液两相分别经过煤层气井筒的油套环空和油管产出这一物理过程，通过调整井筒长度、倾斜度，改变产水量和产气量、观测井筒内气液流动特点和沿程压力变化，定性的认识不同井轨迹、产水量、产气量条件下气液两相管流特点，得出产水量、产气量与井筒沿程压力变化的定量关系，为现场煤层气井排采工作制度的制定提供指导性建议。

为了解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案：

煤层气井筒气液两相流模拟装置主要包括：动力系统，提供待检测流体及动力；井筒模拟系统，提供气液流动通道与参数测量端口；支撑系统，用于支撑井筒模拟系统并实现多角度变换；数据采集系统，用于完成参数检测、收集和整理。

动力系统包括有水罐、增压泵、抽水泵和空气压缩机。水罐一端连接增压泵，一端连接抽水泵。

数据采集系统包括：精密压差计、液体流量计、气体流量计、数据采集器和电脑。

井筒模拟系统由透明玻璃外管和金属内管嵌套而成。内外管环空顶部封闭，内管底部悬挂有微型气锚阻隔，外管底部有一个与外管内壁紧密贴合的圆形筛板，筛板下有高渗造泡海绵。内外管长度可调由短管连接而成，外管通过法兰连接，内管通过丝扣连接。外管底部用密封塞塞住，密封塞上有三个孔：一个是井筒进液口、一个是井筒进气口、一个是井底压力测试口。内管顶通大气，抽水泵置于内管顶部，内外管环空顶部有三通阀门。

支撑系统包括：基架，基架水平方向和竖直方向设有滚轮槽，滚轮槽中设置有多个定位孔，定位孔纵向排成一列；托架，托设井筒模拟系统，托架的上下两端设有定位件。

在测试过程中，利用定位件和定位孔将井筒模拟系统调整到一个角度，增压泵和空气压缩机分别将水罐中的水和气体同时加压泵入井筒模拟系统中，水通过内管被抽水泵抽出，气体经过造泡海绵和筛板后变成均匀分布的小气泡，在微型气锚的作用下从内管与外管的环空顶部产出，调整进液口、进气口、出水口和出气口阀门分别调节进水量、进气量、产水量和产气量，观测流体流型变化并记录气体流量计、液体流量计和精密压差计的数值，得出不同产水量、产气量与井筒沿程压降的定量关系。

本实用新型与现有技术比较具有以下有益效果：

(1)填补了煤层气井筒内气液两相流物理模拟领域的技术空白，使得技术人员能够更深入了解和掌握气液两相流的特性，以使其在实际生产或使用中处于最佳的状态，发挥最大的效能。

(2)本实用新型的支撑系统能实现上方井筒模拟系统的多角度改变，使得煤层气井筒内气液两相流动的多角度研究得以实现，从而使数据采集更加全面。

附图说明

图1为本实用新型装置示意图。

图2为本实用新型装置支撑系统托架结构示意图。

图3为本实用新型装置支撑系统基架结构示意图。

主要元件标号说明：

11、空气压缩机，12、增压泵，13、水罐，14、抽水泵，21、内管，22、外管，23、微型气锚，24、筛板，25、造泡海绵，31、定位件，32、托架，33、滚轮，34、定位孔，35、基架，36、滚轮槽，41、气体流量计，42、液体流量计，43、液体流量计，44、气体流量计，45、精密压差计，46、数据采集器，47、电脑，51、阀门，52、阀门，53、阀门，54、三通阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步说明。

如图1、图2和图3所示，本实用新型提供了一种煤层气井筒气液两相流模拟装置，包括：动力系统，提供待检测流体及动力；井筒模拟系统，提供气液流动通道与参数测量端口；支撑系统，用于支撑井筒模拟系统并实现多角度变换；数据采集系统，用于完成参数检测、收集和整理。动力系统包括有水罐13、增压泵12、抽水泵14和空气压缩机11。数据采集系统包括：精密压差计45、液体流量计42和43、气体流量计41和44、数据采集器46和电脑47。井筒模拟系统由透明玻璃外管22和金属内管21嵌套而成。内外管环空顶部封闭，内管底部悬挂一个微型气锚23，外管底部有一个与外管内壁紧密贴合的圆形筛板24，筛板下有高渗造泡海绵25。支撑系统包括：基架35，基架水平方向和竖直方向设有滚轮槽36，滚轮槽中设置有多个定位孔34，定位孔纵向排成一列；托架32，托设井筒模拟系统，托架的上下两端设有定位件31。

在测试过程中，利用定位件和定位孔将井筒模拟系统调整到一个角度，增压泵和空气压缩机分别将水罐中的水和空气加压泵入井筒模拟系统中，水通过内管被抽水泵抽出，气体经过造泡海绵和筛板后变成均匀分布的小气泡，在微型气锚的作用下从内管与外管的环空顶部产出。调整阀门51、52、53和三通阀54分别调节进气量、进水量、产水量和产气量，观测并记录气体流量计、液体流量计和精密压差计的变化，观测流体流型变化并记录气体流量计、液体流量计和精密压差计的数值，得出不同产水量、产气量与井筒沿程压降的定量关系。。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还能做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims

1.一种煤层气井筒气液两相流模拟装置，主要包括：动力系统，提供待检测流体及动力；井筒模拟系统，提供气液流动通道与参数测量端口；支撑系统，用于支撑井筒模拟系统并实现多角度变换；数据采集系统，用于完成参数检测、收集和整理。

2.根据权利要求1所述的煤层气井筒气液两相流模拟装置，其特征在于，所述井筒模拟系统由透明玻璃外管和金属内管嵌套而成，内外管环空顶部封闭，内管底部悬挂一个微型气锚阻隔气体进入内管，外管底部有一个与外管内壁紧密贴合的圆形筛板，筛板下紧接一段高渗造泡海绵，能够使通过的气体变成均匀分布的小气泡。

3.根据权利要求2所述的煤层气井筒气液两相流模拟装置，其特征在于，内外管长度可调，由短管连接而成，外管通过法兰连接，内管通过丝扣连接。

4.根据权利要求1所述的煤层气井筒气液两相流模拟装置，其特征在于，所述支撑系统包括：

基架，基架水平方向和竖直方向设有滚轮槽，滚轮槽中设置有多个定位孔，定位孔纵向排成一列；

托架，托设井筒模拟系统，托架通过滚轮设于基架上，使托架能够利用滚轮在基架上多角度移动，托架的上下两端设有定位件，定位件能够定位于定位孔中，使托架实现多角度定位。