CN210269758U - 泡排剂性能评价试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种泡排剂性能评价试验装置，包括储液容器、加热单元、供气供压单元、反应容器、第一控制阀和第二控制阀；所述储液容器的出液口通过管路连接反应容器的进液口，用于存储待评价的泡排剂与气井产出液/模拟地层水的混合溶液；所述加热单元用于为储液容器中的混合溶液进行加热；所述供气供压单元的出气口通过管路连接反应容器的进气口，用于向反应容器中加注高压气体；所述反应容器用于混合混合溶液和高压气体并观察待评价泡排剂的性能。该装置独立设置一个储液容器和一个反应容器，使加热单元不直接为反应容器进行加热和保温，提高了该装置的核心部件反应容器的使用寿命，节约设备建造成本，减少了试验损耗。

Description

泡排剂性能评价试验装置

技术领域

本实用新型属于油气田开发技术领域，具体涉及一种泡排剂性能评价试验装置。

背景技术

气井在生产一段时间后，都会产生一定程度的积液、出砂等问题，造成气井水淹、堵塞等问题。泡沫排水法是目前解决气井水淹、砂埋等问题的主要方法，是一种经济性高、效率高、施工方便的排水采气法，其运用到的主要药剂就是泡沫排水剂(即泡排剂)，所以，泡排剂的性能能否满足气井排水的需求便尤为重要。

常规的泡排剂性能测试采用罗氏泡沫仪进行，该仪器只能进行常温、常压下的性能测试，检测内容主要包括发泡能力、稳泡能力等静态数据，不能测试不同压力、产量条件下的泡排携液量。泡排剂属于化学药剂，在不同的温度、压力条件下，性能差异较大，因此采取常规测试方法无法准确评价气井生产过程中的泡排剂性能能否满足现场需求。

为了解决该问题，申请公布号为CN106978994A的中国发明专利申请文件公开了一种泡排剂检查系统，该系统中设置有模拟井筒、用于向模拟井筒内施加高压气体的气施加组件和用于控制模拟井筒试验环境温度的温度控制装置，气施加组件和温度控制装置相配合以模拟井下高温高压环境。其中，模拟井筒为一个反应容器，使油气水和泡排剂在该容器中进行反应以观察泡排剂的性能。该系统中温度控制装置直接对模拟井筒进行加热和保温，在试验时，如果事先将模拟井筒加热到设定的评价温度后再同时通高压气体、油气水和泡排剂，无法在途径模拟井筒的过程中把油气水和泡排剂加热到设定的评价温度，使得温度失真；如果事先将油气水、泡排剂加注到模拟井筒后再加热到设定的评价温度，再加注高压气体，则模拟的是井筒水淹时加入泡排剂的情况，与正常井使用泡排剂时高压气体与油气水同时产出的情况不符，不能反映真实工况，而且，泡排剂的比热大，事先加热所需的时间较长，会使模拟井筒长期处于这样的高温高压环境下，加速了材质的老化，大大降低了模拟井筒的使用寿命，增加试验损耗。进一步的，对于泡排剂的试验，需要开展多次评价试验，单次评价试验过后，还需要等模拟井筒散热后才能进行下一次试验，散热时间长，不利于下一次试验的快速开展。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种泡排剂性能评价试验装置，用以解决现有技术中的试验装置无法反映真实工况或者由于直接对反应容器进行加热和保温缩短了反应容器的使用寿命的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：

本实用新型的一种泡排剂性能评价试验装置，包括储液容器、加热单元、供气供压单元、反应容器、第一控制阀和第二控制阀；所述储液容器的出液口通过管路连接反应容器的进液口，用于存储待评价的泡排剂与气井产出液/模拟地层水的混合溶液；所述加热单元用于为储液容器中的混合溶液进行加热；所述供气供压单元的出气口通过管路连接反应容器的进气口，用于向反应容器中加注高压气体；所述反应容器用于混合混合溶液和高压气体并观察待评价泡排剂的性能；所述第一控制阀设置在储液容器的出液口和反应容器的进液口之间的管路上；所述第二控制阀设置在供气供压单元的出气口和反应容器的进气口之间的管路上。

其有益效果：该装置独立设置一个储液容器和一个反应容器，加热单元为储液容器中的混合溶液进行加热，在混合溶液加热完毕后，再将混合溶液加注到反应容器中，使加热单元不直接为反应容器进行加热和保温，提高了该装置的核心部件反应容器的使用寿命，节约设备建造成本，减少了试验损耗。而且，该装置借助储液容器提前将混合溶液加热至设定的评价温度，可有效保障混合溶液的温度在试验前、过程中准确且始终保持不变，提高模拟地层工况下的准确性。

进一步的，为了使混合溶液达到较好的加热并恒温的效果，所述加热单元包括水浴箱、设置在水浴箱外壁上的电加热丝和用于检测储液容器中混合溶液温度的温度传感器，所述储液容器设置在所述水浴箱中。

进一步的，为了快速将储液容器中的混合溶液加注到反应容器中，所述储液容器出液口和反应容器的进液口之间的管路上还设置有水泵。

进一步的，为了方便检测混合溶液的压力和流量，所述储液容器出液口和反应容器的进液口之间的管路上还设置有压力表和流量计。

进一步的，为了方便控制加注到反应容器中的高压气体的压力，所述第二控制阀为节流阀。

进一步的，为了方便检测加注到反应容器中的高压气体的流量，所述供气供压单元的出气口和反应容器的进气口之间的管路上还设置有气体流量计。

进一步的，为了方便观察泡排剂的性能，所述反应容器为透明容器，且反应容器的侧壁上设置有刻度。

进一步的，为了方便回收反应后剩余的液体，该装置还包括收集容器，所述收集容器的进液口通过管路连接反应容器的出物口，用于收集反应后剩余的液体，且反应容器的出物口和收集容器的进液口之间的管路上设置有第三控制阀。

进一步的，为了模拟气井井口的压力，反应容器的出物口和收集容器的进液口之间的管路上还设置有回压阀，所述回压阀还连接有回压泵。

进一步的，为了方便清除并回收反应容器中的废液和储液容器中的废液，所述反应容器还设置有排污口，用于通过管路排出反应容器中的废液；所述水泵的出液口还设置有用于排出储液容器中废液的管路。

附图说明

图1是本实用新型的泡排剂性能评价试验装置的结构图；

其中，1-储液容器，2-水泵，3-流量计，4-压力表，5-压力表，6-单流阀，7-气体流量计，8-节流阀，9-高压气瓶，10-反应容器，11-加热单元，12-压力表，13-针阀，14-回压阀，15-收集容器，16-回压泵，17-球阀，18-球阀，19-球阀。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚，下面结合附图及实施例，对本实用新型作进一步的详细说明。

装置实施例：

该实施例提供了一种泡排剂性能评价试验装置，如图1所示，该装置包括储液容器1、高压气瓶9、反应容器10、加热单元11和收集容器15。储液容器1的出液口通过管路连接反应容器10的进液口，高压气瓶9的出气口通过管路连接反应容器 10的进气口，反应容器10的出物口通过管路连接收集容器15的进液口。

储液容器1用于存储待评价的泡排剂与气井产出液/模拟地层水的混合溶液。气井产出液/模拟地层水与待评价的泡排剂的混合溶液的浓度可按照试验需求事先配比好，取适量存储于储液容器1中。储液容器1中可设置液位计，方便观察混合溶液的使用情况，便于及时补液。

加热单元11用于为储液容器中的混合溶液进行加热，可事先将储液容器1中的混合溶液加热至不同的设定的评价温度，以模拟气井中的高温环境。该加热单元11 包括水浴箱、用于检测储液容器中混合溶液温度的温度传感器和附着在水浴箱外壁上的电加热丝。温度传感器可设置在储液容器中，也可设置在水浴箱中，储液容器 1设置在水浴箱中，电加热丝用于为水浴箱进行加热，以通过热传导的方式为储液容器中的混合溶液进行加热。具体的对于电加热丝和温度传感器的控制方式，可采用手动控制方式，该方式可配合一显示器，该显示器与温度传感器相连，以将温度传感器检测的温度信号通过显示器进行显示，工作人员通过观察显示器显示的温度来控制电加热丝工作与否，当然，如若温度传感器自带显示器(例如温度计样式)，则无需再额外配置显示器；对于自动控制方式，该方式需要配合一控制器(DSP、 FPGA皆可)，控制器通过相应的线路连接温度传感器以获取温度传感器检测的温度信号，并能够在判定温度传感器检测的温度信号达到设定的评价温度时控制电加热丝停止工作。在该实施例中，加热单元的加热范围为：20℃～180℃。

除了该结构，加热单元还可采用其他结构。例如，加热单元可采用包括用于检测储液容器中混合溶液温度的温度传感器和附着在储液容器1外壁上的电加热丝的结构形式。

高压气瓶9用于向反应容器10中加注高压气体，以模拟气井中的高压环境。该实施例中，供气供压单元为一个存储有高压气体(氮气、空气均可)的高压气瓶9，当然，也可使用其他高压供气设备，只要能够提供试验过程中所需的高压气体即可。在该实施例中，高压气瓶向反应容器加入的高压气体的压力范围为0～20MPa。

反应容器10用于混合混合溶液和高压气体，为了便于观察泡排剂的起泡性能，反应容器10可为一个透明容器，且其侧壁上设置有刻度，能够方便、直观读取泡沫高度，例如反应容器可由高温高压玻璃制成，耐温温度可达120℃，耐压压力可达 15MPa，内径可设置为25mm，此时刻度最好不低于1500mm，以满足试验需求。反应容器10也可为不透明的容器，例如可由钢制成，此时可在反应容器的侧壁上从上往下依次多设置几个观察窗，以方便观察起泡性能。为了提高该装置的自动化性能，还可配合图像采集处理装置来获知泡沫高度，该图像采集处理装置可包括一个相机和一个计算机，该相机能够对反应容器进行拍照，并将获取的图像信息传递给计算机进行图像处理，通过确定该反应容器中的泡沫分界处以确定混合溶液反应后产生的泡沫的高度，当然，此时的反应容器10也需要是一个透明的容器，但是其侧壁上无需设置刻度。

混合溶液在高压气体的推动下进行反应后，反应容器10中气液混合物中的气体由反应容器10的出物口经过管路直接挥发掉，剩余的液体经过管路通过自身重力作用进入到收集容器15中，此时可配合使用消泡剂，在剩余的液体消泡后重复利用。该收集容器15也可为透明的容器且侧壁上设置有刻度，以准确计量液体量。

为了实现上述多个容器/单元配合工作，在储液容器1的出液口和反应容器10 的进液口之间的管路上设置有水泵2、球阀18、流量计3和压力表4。水泵2用于泵注混合溶液至反应容器10中，其泵注速度可在1～500mL/min内调节，另外，如若储液容器1设置的高度高于反应容器10的高度，此时无需设置水泵，只需设置球阀18即可，储液容器1中的混合溶液可通过自身的重力进入到反应容器10中。流量计3用于计量混合溶液的流量，压力表4用于采集混合溶液的压力。

在高压气瓶9的出气口和反应容器10的进气口之间的管路上设置有压力表5、单流阀6、气体流量计7和节流阀8。节流阀8用于控制高压气瓶9出口的压力，以模拟地层压力，改变设定的模拟气井井底流压值。气体流量计7用于计量气体流量，压力表5用于采集高压气瓶9出口的压力。

在反应容器10的出物口和收集容器15的进液口之间的管路上设置有压力表12、针阀13和回压阀14。压力表12用于采集气液混合物的压力，回压阀14配合回压泵16，以模拟气井实际生产过程中不同的集输管网回压条件，改变设定的模拟气井井口压力值，对泡排剂的使用环境进行更准确的模拟。其中，回压阀14为三通构造，其上端与回压泵16相连，回压泵16(用电能)通过液压的方式给回压阀14加压，使用回压阀控制回压大小。

在图1中，反应容器10的进液口和进气口一体设置，节约了反应容器的各种功能口的数量，为了安全起见，也可不一体设置，也即反应容器10的进液口和进气口为分开设置的两个口。

为了方便清理反应容器10中的废液，反应容器10还设置有排污口，该排污口一般设置在反应容器10的底部，排污口可连接管路，以将废液排出，排污口连接的管路上设置有球阀19。

为了方便清理储液容器1中的废液，水泵2的出液口还连接有用于排出储液容器1中废液的管路，在该路上设置有球阀17。将该管路设置在水泵2的出液口处是为了在水泵2的带动下将储液容器1中的废液排出。还可在储液容器的底部直接设置一废液口，以通过该废液口将储液容器1中的废液排出并回收再利用。

而且，在开展对泡排剂进行试验的过程中，反应容器中加注过高压气体和混合溶液后，可直接对储液容器进行降温操作，无需等到该次试验结束后再对储液容器进行降温操作，以缩短试验时间。

下面对图1的装置的工作过程做详细说明。

该装置可开展对泡排剂进行静态评价的试验，其步骤如下：

步骤1，利用气井产出液或者配置的模拟地层水与待评价的泡排剂配置出某一浓度的混合溶液，加注到储液容器1中。控制加热单元11对混合溶液进行加热，加热到设定的评价温度后，打开水泵2、球阀18，将混合溶液注入到反应容器10中。

步骤2，打开高压气瓶9，调整节流阀8，使其压力达到设定的模拟气井井底流压值，对反应容器10进行充压操作。

步骤3，观察反应容器10中气液混合物的形态，通过反应容器10侧壁上的刻度记录泡沫高度值，并记录各压力表、流量计所记录的数据，同时，可打开针阀13，通过收集容器15侧壁上的刻度记录产出液的刻度值。

该装置还可开展对泡排剂进行动态评价的试验，其步骤如下：

步骤1，利用气井产出液或者配置的模拟地层水与待评价的泡排剂配置出某一浓度的混合溶液，加注到储液容器1中。控制加热单元11对混合溶液进行加热，加热到设定的评价温度后，打开水泵2、球阀18，将混合溶液注入到反应容器10中。

步骤2，打开高压气瓶9，调整节流阀8，使其压力达到设定的模拟气井井底流压值，对反应容器10进行充压操作。

步骤3，打开回压泵16，将回压阀14处的回压加至设定的模拟气井井口压力值。

步骤4，观察反应容器10中气液混合物的形态，通过反应容器10侧壁上的刻度记录泡沫高度值，并记录各压力表、流量计所记录的数据，同时，可打开针阀13，通过收集容器15侧壁上的刻度记录产出液的刻度值。

上述两种试验，可通过改变设定的评价温度值(由加热单元控制改变)、设定的模拟气井井口压力值(由回压阀和回压泵控制改变)、设定的模拟气井井底流压值(由节流阀控制改变)，来进行不同组的试验。

在试验完毕后，可通过下述步骤来进行快速清洗作业：

步骤1，关闭回压泵16、加热单元11等设备。

步骤2，关闭球阀18，打开球阀17、水泵2，排出并回收储液容器1内剩余的混合溶液。

步骤3，使用清水彻底清洗储液容器1，之后再注满储液容器1。关闭球阀17，打开球阀18，利用水泵2将清水加注到反应容器10对其进行冲洗，直至通过收集器15内排出的液体清澈干净为止。

步骤4，关闭球阀18，打开球阀17、球阀19，将储液容器1和反应容器10内的剩余液体排出，最后关闭水泵2，完成清洁。

整个清洗过程不超过20分钟，可迅速开展另一种泡排剂性能的评价试验。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种泡排剂性能评价试验装置，其特征在于，包括储液容器、加热单元、供气供压单元、反应容器、第一控制阀和第二控制阀；

所述储液容器的出液口通过管路连接反应容器的进液口，用于存储待评价的泡排剂与气井产出液/模拟地层水的混合溶液；

所述加热单元用于为储液容器中的混合溶液进行加热；

所述供气供压单元的出气口通过管路连接反应容器的进气口，用于向反应容器中加注高压气体；

所述反应容器用于混合混合溶液和高压气体并观察待评价泡排剂的性能；

所述第一控制阀设置在储液容器的出液口和反应容器的进液口之间的管路上；

所述第二控制阀设置在供气供压单元的出气口和反应容器的进气口之间的管路上。

2.根据权利要求1所述的泡排剂性能评价试验装置，其特征在于，所述加热单元包括水浴箱、设置在水浴箱外壁上的电加热丝和用于检测储液容器中混合溶液温度的温度传感器，所述储液容器设置在所述水浴箱中。

3.根据权利要求1所述的泡排剂性能评价试验装置，其特征在于，所述储液容器出液口和反应容器的进液口之间的管路上还设置有水泵。

4.根据权利要求1所述的泡排剂性能评价试验装置，其特征在于，所述储液容器出液口和反应容器的进液口之间的管路上还设置有压力表和流量计。

5.根据权利要求1所述的泡排剂性能评价试验装置，其特征在于，所述第二控制阀为节流阀。

6.根据权利要求1所述的泡排剂性能评价试验装置，其特征在于，所述供气供压单元的出气口和反应容器的进气口之间的管路上还设置有气体流量计。

7.根据权利要求1所述的泡排剂性能评价试验装置，其特征在于，所述反应容器为透明容器，且反应容器的侧壁上设置有刻度。

8.根据权利要求1～7任一项所述的泡排剂性能评价试验装置，其特征在于，该装置还包括收集容器，所述收集容器的进液口通过管路连接反应容器的出物口，用于收集反应后剩余的液体，且反应容器的出物口和收集容器的进液口之间的管路上设置有第三控制阀。

9.根据权利要求8所述的泡排剂性能评价试验装置，其特征在于，反应容器的出物口和收集容器的进液口之间的管路上还设置有回压阀，所述回压阀还连接有回压泵。

10.根据权利要求3所述的泡排剂性能评价试验装置，其特征在于，所述反应容器还设置有排污口，用于通过管路排出反应容器中的废液；所述水泵的出液口还设置有用于排出储液容器中废液的管路。

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