CN206903653U - 多角度全集流仿仪器流道油气水三相流实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及油井、气井测井技术领域，特别涉及一种多角度全集流仿仪器流道油气水三相流实验装置。该装置包括油水分离系统、变频恒流系统、模拟井实验系统、计算机控制系统。油水分离系统与变频恒流系统相连，变频恒流系统与模拟井实验系统相连，模拟井实验系统与油水分离系统相连，计算机控制系统与变频恒流系统相连；本实用新型提供的实验装置，最大程度模拟油水两相或油气水三相流体经过集流伞进入测井仪器内部管道后流体的状态，了解不同倾斜角度、流量及含水率下，测井仪器内部流体流型、持水率、压差等的变化。实现对管道内部示踪剂的释放，有利于摄像机清晰的拍摄出油相或水相的运动轨迹。

Description

多角度全集流仿仪器流道油气水三相流实验装置

技术领域

本实用新型涉及油井、气井测井技术领域，特别涉及一种多角度全集流仿仪器流道油气水三相流实验装置。

背景技术

现有的油水两相流或油气水三相流模拟装置为水平或垂直套管井模拟实验装置，可观察两相流或三相流流动及分布状态，也可对含水率或压力或温度等参数进行测量。

中国专利申请 201410486762.7公开了“水平井分段完井入流测试装置及测试方法”，该装置包括油水分流泵入系统、油水混合入流系统、水平井分段完井模拟井筒系统、减速缓冲液罐，油水分离泵入系统通过油水外接管线并联多套油水混合入流系统，每套油水混合入流系统与水平井分段完井模拟井筒系统的入流孔通过管线相连接；水平井分段完井模拟井筒系统、减速缓冲液罐、油水分离泵入系统的油水分离器入口通过管线相连接。该发明可反映水平井分段完井不同产液剖面、出水程度以及中心管住组合影响下的井筒压力和温度变化关系，即可进行单因素影响下的实验，也可进行多因素耦合作用下的实验。

中国专利201520773129.6公开了“一种可视化液液两相流环道实验装置”，该装置通过储液罐、出口阀、离心泵、温度变送器、压力变送器、加注系统、亚克力观测管段、上倾管道、回流系统和数据采集系统构成一个闭合实验环道；加注系统可实现任意含水量的液初始状态；通过透明亚克力管进行油水两相流在水平段、弯管和上倾管段处的流动特征的观测和记录；通过温度、压力变送器和上倾管道处的压差传感器组成的数据采集系统进行实验过程相关参数的收集和后期分析。

在相同流量或含水量条件下，不同的管道尺寸油、气、水分布规律均不同。目前所能查到的专利均没有针对产出剖面测井仪器内部管道模拟装置。

实用新型内容

（一）所要解决的技术问题

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种多角度全集流仿仪器流道油气水三相流实验装置，以克服现有技术中没有针对产出剖面测井仪器内部管道模拟装置的缺陷。

（二）技术内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种多角度全集流仿仪器流道油气水三相流实验装置包括：油水分离系统、变频恒流系统、模拟井实验系统、计算机控制系统；

其中，所述油水分离系统与变频恒流系统相连，变频恒流系统与模拟井实验系统相连，模拟井实验系统另一侧与油水分离系统相连，计算机控制系统与变频恒流系统相连；

所述油水分离系统用于将油水混合液分离成油相和水相两部分，其包括：缓冲箱和油水分离罐；

所述缓冲箱连接油水分离罐，所述油水分离罐下方通过管路与自循环泵相连，液位计设置在油水分离罐内的上半部位；

所述变频恒流系统对油相及水相的流量分别进行调节，其包括：手阀，手阀一端与油水分离罐相连，另一端与过滤器、单向阀、变频泵、温度传感器、压力传感器、电控阀、流量计、线性阀依次连接，其中变频泵另一端与变频控制器相连；油相、水相从油水分离系统的自循环泵流出后，进入变频恒流系统的手阀，油相、水相依次经过过滤器、单向阀、变频泵、温度传感器、压力传感器、电控阀、流量计、线性阀；

模拟井实验系统包括：井架，井架上安装减缓机械振动的阻尼器和牵引井管支架的电动钢丝绳卷扬机，上面安装有钢丝绳用于连接井管支架头部，井管支架上方安装实验井筒，油相、水相流出变频恒流系统后流入实验井筒中；

所述实验井筒依次由进液管、稳流段集流管缓冲管、气动快关阀、井管、气动快关阀、排空阀、回水管组成；

所述井管上安装压差传感器，按等距离安装导压孔短接，导压孔短接安装控制阀，压差传感器用于测量井筒内某段导压孔短接之间流体的压差；实验井筒上安装有示踪剂释放器，向井筒中投放示踪剂；

井管支架上配有沿程随动摄像装置；沿程随动摄像装置由伺服电机连接同步带，同步带连接有摄像机机座，沿程随动摄像装置连接PLC控制器；

计算机控制系统用于输入角度、油水两相流量、含水率参数，并存储实验数据，其具体包括：操作台、控制柜、变频控制柜和卷扬机控制柜。

优选地，所述井管的连接采用不锈钢套内置密封圈及与卡箍活性连接。

优选地，所述示踪剂为亲油性液剂或亲水性液剂。

（三）有益效果

本实用新型提供一种多角度全集流仿仪器流道油气水三相流实验装置，通过实验装置最大程度模拟油水两相或油气水三相流体经过集流伞进入测井仪器内部管道后，流体的状态，了解不同倾斜角度、流量及含水率下，测井仪器内部流体流型、持水率、压差等的变化。实现对流体进行随动拍摄，为观察仪器内部流体流动规律提供稳定的拍摄条件。实现对管道内部示踪剂的释放，有利于摄像机清晰的拍摄出油相或水相的运动轨迹。

附图说明

图1为实用新型实施例多角度全集流仿仪器流道油气水三相流实验装置中油水分离系统示意图；

图2为实用新型实施例多角度全集流仿仪器流道油气水三相流实验装置中变频恒流系统示意图；

图3为实用新型实施例多角度全集流仿仪器流道油气水三相流实验装置中模拟井实验系统示意图；

图4为实用新型实施例多角度全集流仿仪器流道油气水三相流实验装置中实验井筒结构示意图；

图5为实用新型实施例多角度全集流仿仪器流道油气水三相流实验装置中随动摄像装置示意图。

其中：

1：缓冲箱，2：油水分离罐；3：自循环泵； 4：液位计；5：手阀； 6：过滤器；7：单向阀；8：变频泵； 9：温度传感器； 10：压力传感器； 11：电控阀； 12：流量计； 13：线性阀；14：变频控制器； 15：井架；16：阻尼器；17：电动钢丝绳卷扬机；18：钢丝绳； 19：井管支架；20：进液管；21：稳流段；22：集流管缓冲管；23：气动快关阀；24：井管；25：排空阀；26：回水管；27：压差传感器；28：压孔短接；29：控制阀；30：示踪剂释放器；31：伺服电机；32：同步带；33：摄像机机座；34：PLC控制器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不是用来限制本实用新型的范围。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种多角度全集流仿仪器流道油气水三相流实验装置，该装置包括油水分离系统、变频恒流系统、模拟井实验系统、计算机控制系统。其中，油水分离系统与变频恒流系统相连，变频恒流系统与模拟井实验系统相连，模拟井实验系统另一侧与油水分离系统相连，计算机控制系统与变频恒流系统相连。

油水分离系统用于将油水混合液分离成油相和水相两部分，储存分离罐中。包括：缓冲箱1，油水分离罐2、所述缓冲箱1连接油水分离罐2，该油水分离罐2下方通过管路与自循环泵3相连，液位计4设在油水分离罐2内的上半部位。

装置启动以后，缓冲箱1对循环进入到油水分离系统的油水混合液冲击力起到缓冲作用，并滤除较大杂质的作用，油水两相从缓冲箱1流出进入油水分离罐，在油水分离罐2中实现油水分离，通过自循环泵3流出油水分离系统，液位计4用于指示液位高度。

如图2所示，变频恒流系统可对油相及水相的流量分别进行调节。具体包括：手阀5，手阀5一端与油水分离罐2相连，另一端与过滤器6、单向阀7、变频泵8、温度传感器9、压力传感器10、电控阀11、流量计12、线性阀13依次连接，其中变频泵另一端与变频控制器14相连。

油相、水相从油水分离系统的自循环泵流出后，进入变频恒流系统的手阀，其作用为当管路有油、水流体泄露时，需要关闭手阀5，防止流体泄露。油相、水相依次经过过滤器、单向阀、变频泵、温度传感器9、压力传感器10、电控阀11、流量计12、线性阀13。过滤器6作用为过滤油水液体中杂质；单向阀7防止流体反向流动；变频泵8作用是保证流体压力恒定；温度传感器9和压力传感器10分别可探测流体温度和压力，并将温度和压力转换成输出信号；电控阀11是电动开启和关闭管道的阀门；流量计12用于测量液体速度；线性阀13用于调节流体流量。

如图3所示，模拟井实验系统可调节井筒倾斜角度，实现压差、持水率、失踪剂释放、视频拍摄等功能。包括：井架15，井架15上安装减缓机械振动的阻尼器16和牵引井管支架的电动钢丝绳卷扬机17，上面安装有钢丝绳18连接井管支架头部，井管支架19上方安装实验井筒，油相、水相流出变频恒流系统后流入实验井筒中。参考图4，实验井筒依次由进液管20、稳流段21、集流管缓冲管22、气动快关阀23、井管24、气动快关阀、排空阀25、回水管26组成，流体依次流经上述部件，其中气动快关阀23是截断管路中油相和水相的作用，用于持水率测量。井管上安装一台压差传感器27，按等距离200mm安装导压孔短接28，导压孔短接28安装控制阀29，压差传感器27用于测量井筒内某段导压孔短接之间流体的压差。实验井筒上安装有示踪剂释放器30，可向井筒中投放示踪剂，示踪剂或为亲油性液剂或为亲油性液剂，示踪剂随着油或水流动，指示油相或水相流动状态。

需要说明的是，该亲油性液剂或亲油性液剂采用现有市场上常见的示踪剂即可。

井管支架19上配有沿程随动摄像装置，用于稳定的拍摄油水流动状态。沿程随动摄像装置由伺服电机31连接同步带32，同步带32连接有摄像机机座33，沿程随动摄像装置连接PLC控制器34。参考图5。

计算机控制系统是实现多相流方法研究实验装置控制与采集软件界面输入角度、油水两相流量、含水率等参数，并存储实验数据的功能。该计算机控制系统采用现有成熟的控制与采集参数的计算机系统即可。

包括：操作台、控制柜、变频控制柜、卷扬机控制柜依次连接。计算机控制系统连接变频控制器，变频恒流系统中的温度、压力传感器以及模拟井实验系统中压力传感器传输的压力信号或温度信号在此模块得以显示，并且在此模块可输入流量、含水率、井筒角度等参数控制流体流动速度和井筒抬起角度。

以下对本实用新型的具体操作流程举例说明：

倾斜角度为45°、流量为40m3/d、含水率80%时，持水率、压差、并对某一油泡运动轨迹进行随程拍摄。具体操作如下：

1、向油水分离系统中加入实验所需的油和水；

2、打开计算机控制系统中的计算机，在多相流方法研究实验装置控制系统界面中，角度控制框设定角度45°并运行，流量控制框输入总流量40m3/d、含水率80%并点击运行。

3、关闭快关阀，将井管内油水引出，测量持水率。压差则将要测的区间段对应倒压孔上的控制阀打开，进行测量。随动拍摄的速度在多相流方法研究实验装置控制系统界面中随动摄像框输入摄像机的速度。

通过多角度全集流仿仪器流道油气水三相流实验装置可以实现如下效果：

（1）沿程拍摄装置的安装有利于摄像机对某一油泡进行跟踪拍摄，了解油相的运动轨迹。拍摄时装置速度恒定，平稳无抖动，速度可设定。

（2）井管的连接采用不锈钢套内置密封圈及与卡箍活性连接，可以根据需要更换不同长度井管，同时可随时在井管内安装或更换实验所需的传感器。

（3）实验井筒上有集流管，最大程度的模拟测井仪器上集流伞的作用。

（4）示踪剂的释放，有利于摄像机清晰的拍摄出油相或水相的运动轨迹。

（5）可在倾斜角、流量、含水率等不同方面，最大程度的模拟油水两相进入测井仪器后的实际情况，可得到更加准确真实的实验数据。

（6）压差、持水率、滑脱效应等重要数据均可从实验得出，数据全面，真实可信度高，为测井仪器的研制及资料的解释提供可参考的理论依据。

该装置可最大程度的模拟油水两相或油气水三相流体经过集流伞进入测井仪器内部管道后，流体的状态。在多相流方法研究实验装置控制与采集软件输入倾斜角度、流量、含水率等参数，实现不同条件下，测井仪器内部流体流型、持水率、压差等变化。通过对管道内流体进行随动摄像以及管道内示踪剂的加入，可清晰的拍摄出油相或水相的运动轨迹。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种多角度全集流仿仪器流道油气水三相流实验装置，其特征在于，包括：油水分离系统、变频恒流系统、模拟井实验系统、计算机控制系统；

其中，所述油水分离系统与变频恒流系统相连，变频恒流系统与模拟井实验系统相连，模拟井实验系统另一侧与油水分离系统相连，计算机控制系统与变频恒流系统相连；

所述油水分离系统用于将油水混合液分离成油相和水相两部分，其包括：缓冲箱和油水分离罐；

所述缓冲箱连接油水分离罐，所述油水分离罐下方通过管路与自循环泵相连，液位计设置在油水分离罐内的上半部位；

所述变频恒流系统对油相及水相的流量分别进行调节，其包括：手阀，手阀一端与油水分离罐相连，另一端与过滤器、单向阀、变频泵、温度传感器、压力传感器、电控阀、流量计、线性阀依次连接，其中变频泵另一端与变频控制器相连；油相、水相从油水分离系统的自循环泵流出后，进入变频恒流系统的手阀，油相、水相依次经过过滤器、单向阀、变频泵、温度传感器、压力传感器、电控阀、流量计、线性阀；

模拟井实验系统包括：井架，井架上安装减缓机械振动的阻尼器和牵引井管支架的电动钢丝绳卷扬机，上面安装有钢丝绳用于连接井管支架头部，井管支架上方安装实验井筒，油相、水相流出变频恒流系统后流入实验井筒中；

所述实验井筒依次由进液管、稳流段集流管缓冲管、气动快关阀、井管、气动快关阀、排空阀、回水管组成；

所述井管上安装压差传感器，按等距离安装导压孔短接，导压孔短接安装控制阀，压差传感器用于测量井筒内某段导压孔短接之间流体的压差；实验井筒上安装有示踪剂释放器，向井筒中投放示踪剂；

井管支架上配有沿程随动摄像装置；沿程随动摄像装置由伺服电机连接同步带，同步带连接有摄像机机座，沿程随动摄像装置连接PLC控制器；

计算机控制系统用于输入角度、油水两相流量、含水率参数，并存储实验数据，其具体包括：操作台、控制柜、变频控制柜和卷扬机控制柜。

2.如权利要求1所述的多角度全集流仿仪器流道油气水三相流实验装置，其特征在于，所述井管的连接采用不锈钢套内置密封圈及与卡箍活性连接。

3.如权利要求1所述的多角度全集流仿仪器流道油气水三相流实验装置，其特征在于，所述示踪剂为亲油性液剂或亲水性液剂。