CN208934679U - 一种水平井泡排剂性能的评价装置 - Google Patents

Abstract

一种水平井泡排剂性能的评价装置，评价装置的输入端分别与供气系统、供液系统连通，输出端与清洁系统连通，评价装置包括泡沫发生器和模拟井筒，泡沫发生器的输入端分别与供气系统、供液系统连通，输出端与所述模拟井筒输入端连通，该模拟井筒的输出端与清洁系统连通；模拟井筒具有依序连通的水平管段、倾斜管段和垂直管段，泡沫发生器输出端置入模拟井筒的水平管段内，水平管段平铺在水平面上，倾斜管段与该水平面呈45°的夹角布置，垂直管段与该水平面垂直布置；水平管段、倾斜管段和垂直管段上均设有起便于观察作用的观察窗。模拟时，能够模拟水平井井中的环境，以便于对泡排剂在水平井环境下的性能评价、分析。

Description

一种水平井泡排剂性能的评价装置

技术领域

本实用新型涉及石油开采钻井辅助装置，具体是一种水平井泡排剂性能的评价装置。

背景技术

水平井技术中，泡沫排水采气技术成本低、操作简单、见效快，是应用最广泛的一类排水采气工艺。其中，泡沫排水采气技术中，选择适合的泡排剂决定着泡沫排水采气的效率。

泡排剂性能评价方法最常见的有两种，罗氏米尔法和和气流法。罗氏米尔法是将一定浓度的起泡剂溶液从罗氏米尔仪上端细孔滴下，冲入下方的起泡剂溶液，记录不同时间产生的泡沫高度，测试起泡能力与稳泡能力；而气流法是将气流通入盛有起泡剂溶液的发泡器中，泡沫被排至收集器收集并计量，测试泡沫携液能力。

以上方法都是在温度小于90℃、大气压环境下进行的，对于高温高压气藏不适用。为此，中国专利文献公开了一种“高温气井泡沫排水室内模拟实验装置 ”（专利号CN201810294U 公告日：2011.04.27 ）将实验模拟温度提高至最高180℃；中国专利文献公开了一种“排水采气用起泡剂实验系统 ”（专利号CN202228059U 公告日：2012.05.23 ）认为仅提高实验温度是不够的，还应将实验压力提高至3MPa以上，才能更真实的模拟地层环境。再后来，中国专利文献公开了一种“泡沫动态性能评价装置”（专利号CN205175982U 公告日：20160420 ），实现了硫化氢环境、各种温度压力条件下的泡沫效果评价，将泡排剂评价装置应用推广至含硫气藏。

尽管如此，现有的评价装置仍然存在以下问题：

其一：以上装置都是针对直井条件提出的，水平井采取技术不适用于水平井条件；

其二：随着近年来水平井技术的成熟，大规模采用水平井开发，但是，还没有开发出与水平井技术相应的，模拟在水平井环境下评价泡排剂性能的装置。

其三，水平井除了包括直井段，还包括倾斜段和水平段，在重力分异作用下，泡沫流动型态、泡沫生成量以及泡沫质量均发生改变，现有的评价装置无法做到准确的评估；

其四，现有的评价装置均是针对等直径圆管条件设计的，而现场超深井普遍安装有井下工具。例如，安装井下安全阀，安装有组合油管，安装有井下节流器等，就存在油管变径，甚至使油管缩径至10mm以内，等直径圆管试验，无法考察油管变径对泡排剂泡沫性能的影响。

发明内容

本实用新型的目的在于：针对上述现有技术的不足，提供一种模拟时，能够很好地模拟水平井井中的环境，以便于对泡排剂在水平井环境下的性能评价、分析的水平井泡排剂性能的评价装置。

本实用新型采用的技术方案是，一种水平井泡排剂性能的评价装置，所述评价装置的输入端分别与供气系统、供液系统连通，输出端与清洁系统连通，所述评价装置包括泡沫发生器和模拟井筒，所述泡沫发生器的输入端分别与供气系统、供液系统连通，输出端与所述模拟井筒输入端连通，该模拟井筒的输出端与清洁系统连通；所述模拟井筒具有依序连通的水平管段、倾斜管段和垂直管段，所述泡沫发生器输出端置入所述模拟井筒的水平管段内，所述水平管段平铺在水平面上，所述倾斜管段与所述水平面呈45°的夹角布置，所述垂直管段与所述水平面垂直布置；所述水平管段、倾斜管段和垂直管段上均设置有起便于观察作用的观察窗。

所述模拟井筒的垂直管段内以能够拆卸的结构装配有工具短节，不同类型的工具短节具有不同的流道形状，更换不同的工具短节，能够模拟不同的井下工具。

所述观察窗主要由蓝宝石玻璃、固定压板和固定螺钉组成，所述水平管段、倾斜管段和垂直管段上均开设有贯通所述模拟井筒管壁的观察窗口，该观察窗口为阶梯通孔，所述蓝宝石玻璃置于该阶梯通孔内，该蓝宝石玻璃内侧面的四周抵档在所述阶梯通孔的阶梯处的口沿上，外侧面抵档在所述固定压板上，该固定压板通过固定螺钉与所述模拟井筒外壁固定连接，以使蓝宝石玻璃压紧在所述模拟井筒管壁的观察窗口上；其中，所述蓝宝石玻璃与所述固定压板之间设置有聚四氟缓冲垫圈，所述蓝宝石玻璃的外周壁与所述模拟井筒上的观察窗口之间布置有支撑圈和密封圈。

所述模拟井筒外套设有加热保温套，该加热保温套上设置有起加热作用的加热片。

本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型在模拟时，能够很好地模拟水平井井中的环境，以便于对泡排剂在水平井环境下的性能评价、分析，以填补没有模拟在水平井环境下评价泡排剂性能的装置的空缺。

2.本实用新型中，所述模拟井筒的垂直管段内以能够拆卸的结构装配有工具短节，不同类型的工具短节具有不同的流道形状，更换不同的工具短节，能够模拟不同的井下工具。实现了模拟水平井中，安装不同的井下工具，油管变径对泡排剂性能的影响。

3.本实用新型中，所述观察窗上安装有蓝宝石玻璃，以调高所述评价装置的透光度和观察窗的耐压级别。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的安装示意图。

图3是泡沫发生器输出端与水平管段的结构示意图。

图4是观察窗的结构示意图。

图中代号含义：1—泡沫发生器；101—气孔；2—模拟井筒；201—水平管段；202—倾斜管段；203—垂直管段；204—工具短节；205—观察窗；2051—蓝宝石玻璃；2052—固定压板；2053—固定螺钉；2054—聚四氟缓冲垫圈；2055—支撑圈；2056—密封圈；3—供气系统；301—气瓶；302、306—调压阀；303—气体增压泵；304—空气压缩机；305—储气罐；307—安全阀；308—单向阀；4—供液系统；401—平流泵；402—活塞容器；5—清洁系统；501—清洗泵；502—泡沫处理器；503—背压阀；504—中和罐；6、9、11—压力传感器；7—流量控制器；8—压力表；10—高压气体流量控制器；12—控温表。

具体实施方式

参见图1至图4所示：本实用新型是一种水平井泡排剂性能的评价装置。所述评价装置的输入端分别与供气系统、供液系统连通，输出端与清洁系统连通。

上述评价装置包括泡沫发生器1和模拟井筒2。模拟时，将所述泡沫发生器1的输入端分别与供气系统3和供液系统4连通，输出端与所述模拟井筒2输入端连通，该模拟井筒2输出端（所述模拟井筒2的垂直管段203输出端）与清洁系统5连通，使所述评价装置能够模拟水平井内环境。供气系统3为泡沫发生器1提供设定流量的高压气体（根据实际模拟的油管环境确定），供液系统4为泡沫发生器1提供设定浓度的泡排剂溶液（根据实际模拟的油管环境确定），将泡排剂的溶液和高压气体注入该泡沫发生器1内，使泡沫发生器1产生带压的泡沫或微泡沫进入所述模拟井筒2中，以便于在模拟井筒2中评价泡排剂的性能。尤其适合对超深含硫水平井中泡排剂的模拟评价测试。能够很好地模拟水平井井中的环境以及模拟重力分异作用下对泡排剂的影响，以便于对泡排剂在水平井环境下的性能评价、分析，从而填补没有模拟在水平井环境下评价泡排剂性能的装置的空缺。

上述模拟井筒2具有依序连通的水平管段201、倾斜管段202和垂直管段203。该水平管段201、倾斜管段202和垂直管段203两两彼此之间通过焊接的方式固定连接在一起，以避免所述模拟井筒2的各管段的连接处出现缝隙。

上述泡沫发生器1输出端置入所述模拟井筒2的水平管段201内，泡沫发生器1输出端与所述模拟井筒2的水平管段201的装配面设置有密封圈（“O”型密封圈），以增强密封性，泡沫发生器1输出端伸入到所述模拟井筒2水平管段201内的输出端部分为盲孔管，该盲孔管的管壁上均匀开设有多个气孔101，以便于供气系统3的高压气体和供液系统4的泡排剂溶液均匀混合后分散流入所述模拟井筒2的水平管段201内，所述水平管段201平铺在水平面上，所述倾斜管段202与所述水平面呈45°的夹角布置，所述垂直管段203与所述水平面垂直布置。其中，水平管段201、倾斜管段202和垂直管段203的直径尺寸、长度尺寸根据实际模拟的油管井确定。

上述模拟井筒2的垂直管段内以能够拆卸的结构装配有工具短节204，该工具短节204通过法兰连接在所述模拟井筒2的垂直管段内，也可以采用其他的连接方式实现可拆卸的连接。优选的，工具短节204安装在所述模拟井筒2的垂直管段内的中段位置处。例如：所述模拟井筒2的垂直管段的中段位置周向开设有环形槽，工具短节204的外周上固定设置有卡环，工具短节204从模拟井筒2的上端开口放入，使工具短节204外周上的卡环卡接在所述模拟井筒2垂直管段内的环形槽内；所述模拟井筒2垂直管段的中段位置处周向上设置有内螺纹，所述工具短节204的外周壁上设置有匹配于所述模拟井筒2垂直管段的中段位置处的内螺纹的外螺纹，彼此螺接连接等。不同类型的工具短节204具有不同的流道形状，更换不同的工具短节204，能够模拟不同的井下工具，实现了模拟水平井中，安装不同的井下工具，油管变径对泡排剂性能的影响。例如：采用孔板作为工具短节204装配在所述模拟井筒2的垂直管段内，可以模拟井下节流时的泡沫气泡规律；采用变径短节作为工具短节204装配在所述模拟井筒2的垂直管段内，可以模拟油管变径处的泡沫气泡规律。

上述水平管段201、倾斜管段202和垂直管段上均设置有起便于观察作用的观察窗205，所述观察窗205主要由蓝宝石玻璃2051、固定压板2052和固定螺钉2053组成，所述水平管段201、倾斜管段202和垂直管段上均开设有贯通所述模拟井筒2管壁的观察窗口，该观察窗口为阶梯通孔，所述蓝宝石玻璃2051置于该阶梯通孔内，该蓝宝石玻璃2051内侧面的四周抵档在所述阶梯通孔的阶梯处的口沿上，外侧面抵档在所述固定压板2052上，该固定压板2052通过固定螺钉2053与所述模拟井筒2外壁固定连接，以使蓝宝石玻璃2051压紧在所述模拟井筒2管壁的观察窗口上，以调高所述评价装置的透光度和观察窗205的耐压级别。其中，参见图4所示：所述蓝宝石玻璃2051与所述固定压板2052之间设置有聚四氟缓冲垫圈2054，所述蓝宝石玻璃2051的外周壁与所述模拟井筒2上的观察窗口之间布置有支撑圈2055和密封圈2056。从而替代传统的石英和平垫密封作为观察窗205。本实施方式中，所述支撑圈2055（橡胶密封圈）为两个，所述密封圈2056（“O”型密封圈）为一个。

上述模拟井筒2外套还可以设有加热保温套，该加热保温套上设置有起加热作用的加热片。加热保温套的加热方式为现有成熟的技术。

上述供气系统3主要由气瓶301、调压阀302、气体增压泵303、空气压缩机304、储气罐305、调压阀306、安全阀307、单向阀308组成。其中，所述气瓶301与调压阀302、气体增压泵303、储气罐305、调压阀306、安全阀307、单向阀308依次串联；所述气瓶301提供高压气源，所述调压阀302用于调节气瓶301的输出压力，所述气体增压泵303为气瓶301的气体增压，所述空气压缩机304为气体增压泵303提供动力源，所述储气罐305预存增压气体，所述调压阀306用于调节储气罐305的出口压力，安全阀307预设关闭压力以保护系统安全。

上述供液系统4主要由平流泵401和活塞容器402组成。

上述清洁系统5主要由清洗泵501、泡沫处理器502、背压阀503、中和罐504组成。所述清洗泵501用于实验后清洗主要管路系统，所述泡沫处理器502让泡沫发生器1产生的泡沫或者微泡沫与该泡沫处理器502内部充填的消泡剂充分接触消泡，如果是酸性气体，所述中和罐504内部碱液实时中和酸性气体。实验测试时，所述供液系统4先将设定浓度的泡排剂溶液、注入模拟井筒2中；所述供气系统3以设定的流量注入高压气体，所述背压阀503使系统保持高压，所述加热保温套使系统保持高温；气体注入泡沫发生器1后搅动泡排剂溶液起泡，测试初始起泡高度，随后停止通气，测试泡沫消泡速度（测试初始起泡高度，和测试泡沫消泡速度是通过量筒和秒表手动测试，为现有成熟的测试方式），以测试泡沫或者微泡沫的携水能力；测试过程中，排出的泡沫或者微泡沫进入泡沫处理器502中消泡，排出的酸性气体被中和罐504吸收；实验结束后，清洗泵501向模拟井筒2中泵入消泡剂和碱液，以清洗所述评价装置。

值得注意地是，上述泡沫发生器的本身在石油开采钻井中为现有技术。但是本实用新型的发明点考虑到是泡沫发生器与模拟井筒2配合的整体所组成的技术方案。

另外，参见图2所示：评价装置、供气系统、供液系统和清洁系统一起构成评价水平井泡排剂的实验系统，该实验系统包括压力传感器6、流量控制器7、压力表8、压力传感器9、高压气体流量控制器10、压力传感器11、控温表12。所述压力传感器6测试气瓶的输出压力，所述流量控制器7测试气瓶的气体流量，所述压力表8测试空气压缩机的压力，所述压力传感器9测试储气罐的压力，所述高压气体流量控制器10精确测试高压气体流量，所述压力传感器11测试高压气体流量控制器下游压力，控温表12分段测试评价装置的温度。所述测试系统测试的各项数据实时显示在控制屏上。

以上具体技术方案仅用以说明本实用新型，而非对其限制。尽管参照上述具体技术方案对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对上述具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型的精神和范围。

Claims (4)

1.一种水平井泡排剂性能的评价装置，所述评价装置的输入端分别与供气系统、供液系统连通，输出端与清洁系统连通，其特征在于：所述评价装置包括泡沫发生器和模拟井筒，所述泡沫发生器的输入端分别与供气系统、供液系统连通，输出端与所述模拟井筒输入端连通，该模拟井筒的输出端与清洁系统连通；所述模拟井筒具有依序连通的水平管段、倾斜管段和垂直管段，所述泡沫发生器输出端置入所述模拟井筒的水平管段内，所述水平管段平铺在水平面上，所述倾斜管段与所述水平面呈45°的夹角布置，所述垂直管段与所述水平面垂直布置；所述水平管段、倾斜管段和垂直管段上均设置有起便于观察作用的观察窗。

2.根据权利要求1所述水平井泡排剂性能的评价装置，其特征在于：所述模拟井筒的垂直管段内以能够拆卸的结构装配有工具短节，不同类型的工具短节具有不同的流道形状，更换不同的工具短节，能够模拟不同的井下工具。

3.根据权利要求1所述水平井泡排剂性能的评价装置，其特征在于：所述观察窗主要由蓝宝石玻璃、固定压板和固定螺钉组成，所述水平管段、倾斜管段和垂直管段上均开设有贯通所述模拟井筒管壁的观察窗口，该观察窗口为阶梯通孔，所述蓝宝石玻璃置于该阶梯通孔内，该蓝宝石玻璃内侧面的四周抵档在所述阶梯通孔的阶梯处的口沿上，外侧面抵档在所述固定压板上，该固定压板通过固定螺钉与所述模拟井筒外壁固定连接，以使蓝宝石玻璃压紧在所述模拟井筒管壁的观察窗口上；其中，所述蓝宝石玻璃与所述固定压板之间设置有聚四氟缓冲垫圈，所述蓝宝石玻璃的外周壁与所述模拟井筒上的观察窗口之间布置有支撑圈和密封圈。

4.根据权利要求1所述水平井泡排剂性能的评价装置，其特征在于：所述模拟井筒外套设有加热保温套，该加热保温套上设置有起加热作用的加热片。