RU134579U1

RU134579U1 - HYDRODYNAMIC STAND OF MODELING THE OPERATION OF HORIZONTAL OIL AND GAS WELLS

Info

Publication number: RU134579U1
Application number: RU2013121430/03U
Authority: RU
Inventors: Рим Абдуллович Валиуллин; Рашид Камилевич Яруллин; Айрат Рашидович Яруллин; Эмиль Эрикович Фаттахов
Priority date: 2013-05-07
Filing date: 2013-05-07
Publication date: 2013-11-20

Abstract

1. Гидродинамический стенд для моделирования работы горизонтальных нефтегазовых скважин, содержащий горизонтальную трубу в виде последовательно соединенных отдельных секций труб из оптически прозрачного материала, модуль интервала перфораций, датчики, соединительные муфты, съемную крышку-заглушку на входе в горизонтальную трубу с вводами для раздельной подачи воды, углеводородной жидкости и газа, съемную крышку-заглушку на выходе из горизонтальной трубы, систему подачи и регулирования расхода воды, углеводородной жидкости и газа, состоящую из емкостей с водой, углеводородной жидкостью и газом, насосов, компрессора, трубопроводов, запорно-регулирующих устройств, расходомеров воды, углеводородной жидкости и счетчиков газа, домкраты и информационно-измерительный комплекс, отличающийся тем, что в него дополнительно введены не менее двух сканеров потока жидкости и оптически прозрачный модуль, при этом сканеры потока жидкости и оптически прозрачный модуль соединены последовательно с трубами, входящими в состав горизонтальной трубы.2. Гидродинамический стенд для моделирования работы горизонтальных нефтегазовых скважин по п.1, отличающийся тем, что сканер потока жидкости содержит стойкую к углеводородной жидкости эластичную муфту с уплотнением на ее боковой поверхности, основание, стойку, шаговой электродвигатель, передаточный механизм, патрон, комплексный датчик параметров потока и систему концевых выключателей, причем основание выполнено конструкцией, позволяющей закрепить ее на эластичной муфте, к основанию крепится стойка с шаговым электродвигателем и системой концевых выключателей, шаговый эле1. Hydrodynamic bench for modeling the operation of horizontal oil and gas wells, containing a horizontal pipe in the form of series-connected separate pipe sections of optically transparent material, a perforation interval module, sensors, couplings, a removable cover-plug at the entrance to a horizontal pipe with inputs for separate water supply , hydrocarbon liquid and gas, a removable cover plug at the outlet of a horizontal pipe, a system for supplying and regulating the flow of water, hydrocarbon liquid and gas, with consisting of containers with water, hydrocarbon liquid and gas, pumps, compressor, pipelines, shut-off and control devices, water flow meters, hydrocarbon liquid and gas meters, jacks and an information-measuring complex, characterized in that at least two scanners are added to it a fluid flow and an optically transparent module, while the scanners of the fluid flow and the optically transparent module are connected in series with the pipes included in the horizontal pipe. 2. The hydrodynamic bench for modeling the operation of horizontal oil and gas wells according to claim 1, characterized in that the fluid flow scanner contains a flexible coupling resistant to hydrocarbon fluid with a seal on its side surface, a base, a strut, a stepping motor, a transmission mechanism, a cartridge, an integrated flow parameter sensor and a system of limit switches, the base being made in a structure that allows it to be mounted on an elastic coupling, a rack with a stepper motor and a system is attached to the base end switches stepper elements

Description

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для моделирования реально наблюдаемых в горизонтальных скважинах процессов течения трехфазных флюидов (вода, нефть, газ и их смеси) и может быть использована для изучения структуры потока в горизонтальном стволе скважины, изучения взаимодействия потока с различными датчиками и скважинной аппаратурой, тестирования и усовершенствования специализированной скважинной аппаратуры, предназначенной для проведении геофизических исследований горизонтальных скважин.The utility model relates to devices designed to simulate the processes of three-phase fluids (water, oil, gas and their mixtures) that are actually observed in horizontal wells and can be used to study the flow structure in a horizontal wellbore, to study the interaction of the flow with various sensors and downhole equipment , testing and improvement of specialized downhole equipment designed for geophysical exploration of horizontal wells.

Известен гидродинамический стенд для моделирования работы горизонтальных нефтегазовых скважин, содержащий горизонтальную трубу в виде последовательно соединенных между собой секций стеклянных труб, модуль интервала перфораций, датчики, систему подачи и регулирования расхода воды, углеводородной жидкости и газа, состоящую из емкостей с водой, углеводородной жидкостью и газом, насосов, компрессора, трубопроводов, запорно-регулирующих устройств, расходомеров воды, углеводородной жидкости и счетчиков газа, домкраты и информационно-измерительный комплекс (Яруллин Р.К. Гидродинамический стенд для изучения особенностей потоков в горизонтальных скважинах // НТВ «Каротажник». Тверь: Изд. АИС, 2004, вып.127, с.118-123).A well-known hydrodynamic bench for modeling the operation of horizontal oil and gas wells, containing a horizontal pipe in the form of sections of glass pipes connected in series, a perforation interval module, sensors, a system for supplying and regulating the flow of water, hydrocarbon liquid and gas, consisting of containers with water, hydrocarbon liquid and gas, pumps, compressor, pipelines, shut-off and control devices, water flow meters, hydrocarbon liquids and gas meters, jacks and information the complex (Yarullin RK. Hydrodynamic bench for studying the features of flows in horizontal wells // NTV Karotazhnik. Tver: AIS Publishing House, 2004, issue 127, p.118-123).

Недостатками известного гидродинамического стенда являются:The disadvantages of the known hydrodynamic stand are:

- отсутствие технических средств измерения, позволяющих отслеживать параметры многофазного потока в нескольких точках по длине горизонтальной трубы;- lack of technical means of measurement to track the parameters of a multiphase flow at several points along the length of the horizontal pipe;

- отсутствие устройства в составе горизонтальной трубы, позволяющего, во-первых, оперативно вводить исследуемые датчики во внутреннюю полость горизонтальной трубы, во-вторых, исследовать реакцию датчиков на изменение параметров потока без нарушения его структуры и, в-третьих, проводить сопоставление реакции исследуемого датчика с реакцией эталонного на требуемом участке горизонтальной трубы.- the absence of a device in the composition of the horizontal pipe, allowing, firstly, to promptly introduce the studied sensors into the internal cavity of the horizontal pipe, secondly, to study the reaction of the sensors to changes in the flow parameters without violating its structure and, thirdly, to compare the reaction of the studied sensor with the reaction of the reference in the desired section of the horizontal pipe.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является гидродинамический стенд для моделирования работы горизонтальных нефтегазовых скважин, содержащий горизонтальную трубу в виде последовательно соединенных отдельных секций труб из оптически прозрачного материала, модуль интервала перфораций, датчики, соединительные муфты, съемную крышку-заглушку на входе в горизонтальную трубу с вводами для раздельной подачи воды, углеводородной жидкости и газа, съемную крышку-заглушку на выходе из горизонтальной трубы, систему подачи и регулирования расхода воды, углеводородной жидкости и газа, состоящую из емкостей с водой, углеводородной жидкостью и газом, насосов, компрессора, трубопроводов, запорно-регулирующих устройств, расходомеров воды, углеводородной жидкости и счетчиков газа, домкраты и информационно-измерительный комплекс (Валиуллин Р.А., Яруллин Р.К., Яруллин А.Р., Шако В.М., Паршин А.В. Разработка критериев вьщеления работающих интервалов в низкодебетных горизонтальных скважинах на основе физического эксперимента и скважинных исследований // SPE 136272 Доклад на Российской нефтегазовой технической конференции и выставке SPE по разведке и добыче. 26-28 октября 2010 г., ВВЦ Москва. DOI 12.2118/136272-RU).The closest in technical essence to the claimed utility model is a hydrodynamic bench for modeling the operation of horizontal oil and gas wells, containing a horizontal pipe in the form of series-connected separate pipe sections of optically transparent material, a perforation interval module, sensors, couplings, a removable cover-plug at the entrance to a horizontal pipe with inputs for separate supply of water, hydrocarbon liquid and gas, a removable cover-plug at the outlet of the horizontal pipe, with the system for supplying and regulating the flow of water, hydrocarbon liquid and gas, consisting of containers with water, hydrocarbon liquid and gas, pumps, a compressor, pipelines, shut-off and control devices, water flow meters, hydrocarbon liquid and gas meters, jacks and an information-measuring complex ( Valiullin R.A., Yarullin R.K., Yarullin A.R., Shako V.M., Parshin A.V. Development of criteria for increasing working intervals in low-rate horizontal wells based on physical experiment and borehole research // S PE 136272 Report at the Russian Oil and Gas Technical Conference and SPE Exploration and Production Exhibition. October 26-28, 2010, All-Russian Exhibition Center Moscow. DOI 12.2118 / 136272-RU).

Недостатками гидродинамического стенда, выбранного в качестве прототипа, являются те же недостатки, что и у аналога, а именно:The disadvantages of the hydrodynamic stand, selected as a prototype, are the same disadvantages as the analogue, namely:

Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в усовершенствовании известного гидродинамического стенда за счет использования средств, позволяющих получить достоверную информацию о параметрах моделируемого трехфазного потока.The problem to which the claimed technical solution is directed is to improve the well-known hydrodynamic bench by using means to obtain reliable information about the parameters of the simulated three-phase flow.

Данная задача достигается за счет того, что в известный гидродинамический стенд для моделирования работы горизонтальных нефтегазовых скважин, содержащий горизонтальную трубу в виде последовательно соединенных отдельных секций труб из оптически прозрачного материала, модуль интервала перфораций, датчики, соединительные муфты, съемную крышку-заглушку на входе в горизонтальную трубу с вводами для раздельной подачи воды, углеводородной жидкости и газа, съемную крышку-заглушку на выходе из горизонтальной трубы, систему подачи и регулирования расхода воды, углеводородной жидкости и газа, состоящую из емкостей с водой, углеводородной жидкостью и газом, насосов, компрессора, трубопроводов, запорно-регулирующих устройств, расходомеров воды, углеводородной жидкости и счетчиков газа, домкраты и информационно-измерительный комплекс дополнительно введены не менее двух сканеров потока жидкости и оптически прозрачный модуль, при этом сканеры потока жидкости и оптически прозрачный модуль соединены последовательно с трубами, входящими в состав горизонтальной трубы.This task is achieved due to the fact that in the well-known hydrodynamic stand for modeling the operation of horizontal oil and gas wells, containing a horizontal pipe in the form of sequentially connected separate pipe sections of optically transparent material, a perforation interval module, sensors, couplings, a removable cover-plug at the entrance to a horizontal pipe with inputs for separate supply of water, hydrocarbon liquid and gas, a removable cover-plug at the outlet of a horizontal pipe, a supply system and an adjustable consumption of water, hydrocarbon liquid and gas, consisting of containers with water, hydrocarbon liquid and gas, pumps, compressor, pipelines, shut-off and control devices, water flow meters, hydrocarbon liquid and gas meters, jacks and information and measuring complex were additionally introduced at least two scanners of fluid flow and an optically transparent module, while scanners of fluid flow and an optically transparent module are connected in series with the pipes that make up the horizontal pipe.

Кроме того, сканер потока жидкости содержит стойкую к углеводородной жидкости эластичную муфту с уплотнением на ее боковой поверхности, основание, стойку, шаговой электродвигатель, передаточный механизм, патрон, комплексный датчик параметров потока, систему концевых выключателей, причем основание выполнено конструкцией, позволяющей закрепить ее на эластичной муфте, к основанию крепится стойка с шаговым электродвигателем и системой концевых выключателей, шаговый электродвигатель через передаточный механизм соединен с патроном, в котором закреплен комплексный датчик параметров потока, комплексный датчик параметров потока через уплотнение на боковой поверхности эластичной муфты входит в ее внутреннюю полость, а диаметр внутренней полости эластичной муфты выполнен равным внутреннему диаметру горизонтальной трубы.In addition, the fluid flow scanner contains a flexible coupling resistant to hydrocarbon fluid with a seal on its side surface, a base, a strut, a stepping motor, a transmission mechanism, a cartridge, an integrated flow parameter sensor, and a limit switch system, the base being made in a design that allows it to be fixed on flexible coupling, a rack with a stepper motor and a limit switch system is attached to the base, a stepper motor is connected through a transmission mechanism to the cartridge, into the cat rum fixed sensor integrated flow parameter sensor integrated flow parameters through the seal on the side surface of the elastic sleeve enters into its inner cavity, and the diameter of the inner cavity of the flexible coupling is made equal to the inner diameter of the horizontal tube.

Кроме того, оптически прозрачный модуль выполнен в виде прогонного тела из оптически прозрачного материала со сквозным отверстием вдоль его большей стороны и патрубком на каждой его торцевой поверхности, в центре боковой поверхности прогонного тела выполнен проем до выхода в сквозное отверстие, в проеме размещена крышка-заглушка с уплотнением, по полупериметру боковой поверхности прогонного тела на одинаковом расстоянии в обе стороны от центра проема выполнены отверстия до выхода в сквозное отверстие для подачи воды, углеводородной жидкости и газа, а диаметр сквозного отверстия и внутренний диаметр патрубков выполнены равными внутреннему диаметру горизонтальной трубы.In addition, the optically transparent module is made in the form of a driving body of an optically transparent material with a through hole along its greater side and a nozzle on each of its end surfaces, an opening is made in the center of the side surface of the driving body until it enters the through hole, and a cap is placed in the opening with a seal, holes are made along the half-perimeter of the side surface of the driving body at the same distance on both sides from the center of the aperture until they exit into the through hole for water supply, hydrocarbon dkosti and gas, and the diameter of the through hole and the inner diameter of the pipes are made equal to the internal diameter of the horizontal tube.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение точности измерения параметров потока за счет одновременного сканирования параметров потока в локальной области и в нескольких точках горизонтальной трубы и расширении эксплуатационных возможностей гидродинамического стенда за счет тестирования различного рода датчиков.The technical result provided by the given set of features is to increase the accuracy of measuring flow parameters by simultaneously scanning flow parameters in the local area and at several points of the horizontal pipe and expanding the operational capabilities of the hydrodynamic stand by testing various sensors.

Требуемый технический результат обеспечен наличием в совокупности вышеуказанных отличительных признаков при несомненной применимости в нефтедобывающей промышленности, а отсутствие в известных заявителю источниках патентной и технической информации эквивалентных технических решений с теми же свойствами позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критериям «полезной модели».The required technical result is ensured by the presence of the above distinctive features together with undoubted applicability in the oil industry, and the absence in the sources of patent and technical information known to the applicant of equivalent technical solutions with the same properties allows us to conclude that the claimed technical solution meets the criteria of the “utility model”.

Полезная модель поясняется рисунками, где на фиг.1 представлена схема гидродинамического стенда, на фиг.2 представлено устройство сканирования потока жидкости, а на фиг.3 представлен оптически прозрачный модуль.The utility model is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a diagram of a hydrodynamic bench, Fig. 2 shows a device for scanning a fluid flow, and Fig. 3 shows an optically transparent module.

Горизонтальный стенд для моделирования работы горизонтальных нефтегазовых скважин содержит горизонтальную трубу 1 в виде последовательно соединенных отдельных секций труб 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 выполненных из оптически прозрачного материала, например, стекла или органического стекла, модуль интервала перфораций 11, оптически прозрачный модуль 12 и два сканера потока жидкости 13 и 14. Трубы 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, модуль интервала перфораций 11, оптически прозрачный модуль 12, сканеры потока жидкости 13 и 14 соединены с помощью муфт 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 и эластичных муфт 23 и 24, входящих в состав сканеров потока жидкости.The horizontal bench for modeling the operation of horizontal oil and gas wells contains a horizontal pipe 1 in the form of series-connected separate pipe sections 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 made of optically transparent material, for example, glass or organic glass, a module perforation interval 11, optically transparent module 12 and two liquid flow scanners 13 and 14. Pipes 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, perforation interval module 11, optically transparent module 12, fluid flow scanners 13 and 14 are connected using couplings 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 and are elastic x clutches 23 and 24 included in the liquid flow scanners.

Съемная крышка-заглушка 25 на входе в горизонтальную трубу содержит ввод 26 для подачи воды, ввод 27 для подачи углеводородной жидкости и ввод 22 для подачи газа.The removable cover cap 25 at the entrance to the horizontal pipe contains an input 26 for supplying water, an input 27 for supplying a hydrocarbon liquid, and an input 22 for supplying gas.

Съемная крышка-заглушка 29 расположена на выходе из горизонтальной трубы.A removable cover cap 29 is located at the outlet of the horizontal pipe.

Домкраты 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36 размещены на стойке-основании стенда и с их помощью устанавливается нужная траектория ствола горизонтальной трубы.The jacks 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36 are placed on the stand-base of the stand and with their help the desired trajectory of the trunk of the horizontal pipe is set.

Система подачи и регулирования расхода воды, углеводородной жидкости и газа 37 состоит из емкости с водой 38, емкости с углеводородной жидкостью 39, емкости с газом 40, насосов 41 и 42 для подачи соответственно воды и углеводородной жидкости, компрессора 43 для подачи газа, трубопровода канала воды 44, трубопровода канала углеводородной жидкости 45, трубопровода газа 46, запорно-регулирующих устройств 49, 50, 51, 52, 53, канала подачи воды, запорно-регулирующих устройств 54, 55, 56, 57, 58 канала подачи углеводородной жидкости, запорно-регулирующих устройств 59, 60, 61, 62 канала подачи газа, расходомеров воды 63, 64, 65, расходомеров углеводородной жидкости 66, 67, 68 и счетчиков газа 69, 70, 71. На выходе из горизонтальной трубы смесь воды и углеводородной жидкости по трубопроводу 47 поступает в емкость с водой 38, где расслаивается и углеводородная жидкость, как менее плотная, по трубопроводу 48 поступает в емкость 39.The system for supplying and controlling the flow of water, hydrocarbon liquid and gas 37 consists of a tank with water 38, a tank with hydrocarbon liquid 39, a tank with gas 40, pumps 41 and 42 for supplying water and hydrocarbon liquid, a compressor 43 for supplying gas, a channel pipe water 44, a pipeline for a hydrocarbon liquid channel 45, a gas pipe 46, shut-off and regulating devices 49, 50, 51, 52, 53, a water supply channel, shut-off and regulating devices 54, 55, 56, 57, 58 control devices 59, 60, 61 , 62 gas supply channels, water flow meters 63, 64, 65, hydrocarbon liquid flow meters 66, 67, 68 and gas meters 69, 70, 71. At the outlet of the horizontal pipe, the mixture of water and hydrocarbon liquid through pipeline 47 enters the tank with water 38 , where the hydrocarbon liquid, which is less dense, is stratified, flows through the pipe 48 to the tank 39.

В качестве углеводородной жидкости могут быть использованы жидкости близкие к нефти по удельному весу и вязкости, например, дизельное топливо, различные масла. В качестве газа может быть использован атмосферный воздух.As a hydrocarbon liquid, liquids close to oil in specific gravity and viscosity, for example, diesel fuel, various oils, can be used. As gas, atmospheric air can be used.

Сканер потока жидкости 13 (14) содержит стойкую к углеводородной жидкости эластичную муфту 23 (24) с уплотнением 84 на ее боковой поверхности, основание 73, стойку 74 в виде двух цилиндрических стержней, шаговый электродвигатель 75, передаточный механизм «винт-гайка», состоящий из полого вала электродвигателя 77 с наружной резьбой на конце, втулки 78 с резьбой в сквозном и глухом отверстиях, шпильки 79, центрирующей планки 80 с резьбой в центральном отверстии и сквозными центрирующими отверстиями по краям, патрон 81 со сквозным отверстием, в котором с помощью винта 83 закреплен комплексный датчик параметров потока 82, систему концевых выключателей, состоящую из магнита 86, установленного на центрирующей планке 80 и датчиков Холла 87, 88, установленных на стойке 74.The fluid flow scanner 13 (14) contains a flexible coupling resistant to hydrocarbon fluid 23 (24) with a seal 84 on its side surface, a base 73, a strut 74 in the form of two cylindrical rods, a stepper motor 75, a screw-nut gear, consisting from a hollow shaft of an electric motor 77 with an external thread at the end, bushings 78 with a thread in the through and blind holes, a stud 79, a centering plate 80 with a thread in the central hole and through centering holes at the edges, a cartridge 81 with a through hole in which oschyu screw 83 is fixed an integrated flow sensor 82 parameters, a system of limit switches, consisting of a magnet 86 mounted on the centering bracket 80 and the Hall sensors 87, 88 mounted on the rack 74.

Основание 73 выполнено конструкцией, позволяющей закрепить ее на эластичной муфте 23 (24), например, с помощью хомутов. Цилиндрические стержни стойки 74 одним концом жестко заделаны в основании, а к другому их концу крепится фланец 76 шагового электродвигателя. Комплексный датчик параметров потока 82 через уплотнение 84 в эластичной муфте входит во внутреннюю полость муфты. Диаметр внутренней полости эластичной муфты выполнен равным внутреннему диаметру горизонтальной трубы. Выводы от комплексного датчик параметров потока проходят через сквозное отверстие в патроне 81, спил 85 в нем и подключены к информационно-измерительному комплексу (на фиг.2 не показано). В зависимости от поставленных задач сканеры потока жидкости 13 (14) могут быть размещены в любом месте горизонтальной трубы в вертикальной, горизонтальной плоскости или под заданным углом к горизонту.The base 73 is made by a structure that allows it to be fixed on an elastic sleeve 23 (24), for example, using clamps. The cylindrical rods of the rack 74 at one end are rigidly embedded in the base, and the flange 76 of the stepper motor is attached to the other end thereof. An integrated flow parameter sensor 82 through the seal 84 in the elastic sleeve enters the interior of the sleeve. The diameter of the inner cavity of the elastic sleeve is equal to the inner diameter of the horizontal pipe. The findings from the integrated sensor flow parameters pass through the through hole in the cartridge 81, saw cut 85 in it and are connected to the information-measuring complex (not shown in Fig. 2). Depending on the tasks, the fluid flow scanners 13 (14) can be placed anywhere on the horizontal pipe in a vertical, horizontal plane or at a given angle to the horizontal.

Оптически прозрачный модуль 12 выполнен из органического стекла в виде прогонного тела 89, например, прямоугольного параллелепипеда, со сквозным отверстием 90 вдоль его большей стороны и цилиндрическими патрубками 91 и 92 на его торцевых поверхностях. В центре прогонного тела на его боковой поверхности выполнен проем 93 до выхода в сквозное отверстие 90. В проеме 93 размещена крышка-заглушка 94 с уплотнением 95. В уплотнение 95 вставлен датчик 72. По полупериметру боковой поверхности прямоугольного параллелепипеда на одинаковом расстоянии в обе стороны от центра проема 93 выполнены отверстия 96, 97, 98, 99, 100 до выхода в сквозное отверстие 90 для подачи воды, углеводородной жидкости и газа.The optically transparent module 12 is made of organic glass in the form of a driving body 89, for example, a rectangular parallelepiped, with a through hole 90 along its greater side and cylindrical pipes 91 and 92 on its end surfaces. An aperture 93 is made in the center of the driving body on its lateral surface until it exits into the through hole 90. In the aperture 93, there is a cap-cap 94 with a seal 95. A sensor 72 is inserted into the seal 95. A half-perimeter of the lateral surface of the rectangular parallelepiped at the same distance to both sides of the center of the aperture 93 has openings 96, 97, 98, 99, 100 to exit into the through hole 90 for supplying water, hydrocarbon liquid and gas.

Диаметр сквозного отверстия 90 и внутренний диаметр патрубков 91, 92 выполнены равными внутреннему диаметру горизонтальной трубы 1. Отверстия 96, 97, 98, 99, 100 заканчиваются на боковой поверхности вводами, которые с помощью внешних шлангов могут быть соединены в нужную конфигурацию (на фиг.3 не показано).The diameter of the through hole 90 and the inner diameter of the nozzles 91, 92 are made equal to the inner diameter of the horizontal pipe 1. The holes 96, 97, 98, 99, 100 end on the side surface with bushings that can be connected to the desired configuration using external hoses (in FIG. 3 not shown).

В качестве датчика 72, размещенного в оптически прозрачном модуле, может быть использован промышленный или разрабатываемый датчик, например, датчик температуры, термоанемометр, датчик состава жидкости, датчик измерения положения границы жидких фаз и другие датчики. Вместо датчика 72 может быть использован видеорегистратор в герметичном водо-масло-бензостойком корпусе. В зависимости от поставленных задач оптически прозрачный модуль 12 может быть размещен в любом месте горизонтальной трубы и в любом количестве.As the sensor 72 located in the optically transparent module, an industrial or developed sensor can be used, for example, a temperature sensor, a hot-wire anemometer, a liquid composition sensor, a liquid phase boundary position sensor, and other sensors. Instead of the sensor 72, a video recorder in a sealed water-oil-gas-resistant housing can be used. Depending on the tasks, the optically transparent module 12 can be placed anywhere in the horizontal pipe and in any quantity.

Гидродинамический стенд работает следующим образом.The hydrodynamic stand works as follows.

Домкратами 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36 устанавливается требуемая траектория ствола горизонтальной трубы. Траектория ствола может быть задана горизонтальной, нисходящей, восходящей, волнообразной и комбинированной, включающей в себя несколько перечисленных выше видов.Jacks 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36 set the desired trajectory of the horizontal pipe trunk. The trunk trajectory can be set horizontal, descending, ascending, undulating and combined, including several of the types listed above.

С помощью компрессора 43 емкость 40 заполняется газом (в данном случае атмосферным воздухом) до определенного давления. При включении насосов 41, 42 и открытии запорно-регулирующих устройств 49, 50, 54, 55, 59 компоненты нефтегазового потока вода, углеводородная жидкость и газ по трубопроводам 44, 45, 46 подводятся, но еще не поступают в модуль интервала перфораций 11, оптически прозрачный модуль 12 и на вход горизонтальной трубы 1.Using a compressor 43, the container 40 is filled with gas (in this case, atmospheric air) to a certain pressure. When you turn on the pumps 41, 42 and open the shut-off and control devices 49, 50, 54, 55, 59, the components of the oil and gas stream water, hydrocarbon liquid and gas through pipelines 44, 45, 46 are supplied, but not yet enter the perforation interval module 11, optically transparent module 12 and the entrance of the horizontal pipe 1.

При открытии запорно-регулирующих устройств 53, 58, 62 вода, углеводородная жидкость и газ через раздельные вводы 26, 27, 28 в съемной крышке-заглушке 25 поступают во внутреннюю полость горизонтальной трубы 1. Расход жидкостей контролируется с помощью расходомеров 63, 66, а расход газа контролируется счетчиком газа 69. Сигналы с расходомеров 63, 66 и счетчика газа 69 поступают в информационно-измерительный комплекс (на фиг.1 не показано).When the locking and control devices 53, 58, 62 are opened, water, hydrocarbon liquid and gas through separate inlets 26, 27, 28 in the removable lid-cap 25 enter the internal cavity of the horizontal pipe 1. The flow of liquids is controlled by flow meters 63, 66, and the gas flow is controlled by a gas meter 69. The signals from the flow meters 63, 66 and the gas meter 69 are fed to the information-measuring complex (not shown in Fig. 1).

При открытии запорно-регулирующих устройств 51, 56, 60 вода, углеводородная жидкость и газ поступают в модуль интервала перфораций 11, где распределяются по всей длине модуля. Проходя сквозь слой наполнителя во внутренней полости модуля 11 и далее через перфорационные отверстия в трубе модуля компоненты нефтегазового потока попадают во внутреннюю полость трубы, где смешиваются с потоком флюида, поступающего с входа в горизонтальную трубу. Расход жидкостей контролируется с помощью расходомеров 64, 67, а расход газа контролируется счетчиком газа 70. Сигналы с расходомеров 64, 67 и счетчика газа 70 поступают в информационно-измерительный комплекс (на фиг.1 не показано).When the locking and control devices 51, 56, 60 are opened, water, hydrocarbon liquid and gas enter the module of the interval of perforations 11, where they are distributed along the entire length of the module. Passing through the filler layer in the internal cavity of the module 11 and further through the perforations in the module pipe, the components of the oil and gas stream enter the internal cavity of the pipe, where they are mixed with the fluid flow coming from the entrance to the horizontal pipe. The flow rate of liquids is controlled by flow meters 64, 67, and the gas flow rate is controlled by a gas meter 70. Signals from flow meters 64, 67 and a gas meter 70 are sent to the information-measuring complex (not shown in FIG. 1).

Использование модуля интервала перфораций позволяет моделировать внедрение одной из трех компонент нефтегазового потока или их комбинацию с заданным расходом.Using the module of the interval of perforations allows you to simulate the introduction of one of the three components of the oil and gas stream or their combination with a given flow rate.

При открытии запорно-регулирующих устройств 52, 57, 61 вода, углеводородная жидкость и газ поступают в оптически прозрачный модуль 12, где смешиваются с потоком флюида, поступающего с входа в горизонтальную трубу 1. Расход жидкостей контролируется с помощью расходомеров 65, 68, а расход газа контролируется счетчиком газа 71. Сигналы с датчика 72, расходомеров 65, 68 и счетчика газа 71 поступают в информационно-измерительный комплекс (на фиг.1 не показано).When the locking and control devices 52, 57, 61 are opened, water, hydrocarbon liquid and gas enter the optically transparent module 12, where they are mixed with the fluid flow coming from the entrance to the horizontal pipe 1. The flow of liquids is controlled by flow meters 65, 68, and the flow rate the gas is controlled by a gas meter 71. Signals from the sensor 72, flow meters 65, 68 and the gas meter 71 are fed to the information-measuring complex (not shown in Fig. 1).

Гидравлическая система стенда выполнена таким образом, что позволяет многократно использовать воду и углеводородную жидкость по замкнутому циклу.The hydraulic system of the stand is designed in such a way that allows you to reuse water and hydrocarbon fluid in a closed cycle.

Использование оптически прозрачного модуля в составе горизонтальной трубы позволяет оперативно вводить исследуемые датчики во внутреннюю полость горизонтальной трубы, исследовать реакцию датчиков на изменение параметров потока без нарушения его структуры, а также проводить сопоставление реакции исследуемого датчика с реакцией эталонного на требуемом участке горизонтальной трубы.Using an optically transparent module as part of a horizontal pipe allows you to quickly enter the studied sensors into the internal cavity of the horizontal pipe, to study the reaction of the sensors to changes in the flow parameters without disturbing its structure, and also to compare the reaction of the studied sensor with the reaction of the reference in the desired section of the horizontal pipe.

Сканеры потока жидкости 13(14) работают синхронно. Изменение скорости сканирования потока жидкости комплексным датчиком 82 осуществляется по программе, заложенной в информационно-измерительном комплексе. В этом случае команда с информационно-измерительного комплекса поступает в блок управления шаговым электродвигателем 75, который изменяет частоту вращения вала 77, что приводит к изменению скорости перемещения комплексного датчика 82. Система концевых выключателей, состоящая из магнита 86 и двух датчиков Холла 87, 88 ограничивает перемещение комплексного датчика 82 в плоскости поперечного сечения эластичной муфты 23(24). В качестве комплексного датчика параметров потока может быть использован, например, датчик, совмещающий в одном корпусе термометр, термоанемометр и резистивиметр, что позволяет одновременно измерять температуру, скорость и состав потока без внесения каких-либо нарушений в его структуру.The fluid flow scanners 13 (14) operate synchronously. The change in the scanning speed of the fluid flow with the integrated sensor 82 is carried out according to the program embedded in the information-measuring complex. In this case, the command from the information-measuring complex enters the control unit of the stepper motor 75, which changes the rotational speed of the shaft 77, which leads to a change in the speed of the complex sensor 82. The limit switch system consisting of a magnet 86 and two Hall sensors 87, 88 restricts the movement of the integrated sensor 82 in the plane of the cross section of the elastic sleeve 23 (24). As a complex sensor of flow parameters, for example, a sensor that combines a thermometer, a hot-wire anemometer and a resistivity meter can be used, which allows you to simultaneously measure the temperature, speed and composition of the flow without introducing any disturbances in its structure.

Использование не менее двух сканеров потока жидкости позволяет отслеживать параметры многофазного потока в нескольких точках по длине горизонтальной трубы.Using at least two fluid flow scanners allows you to track multiphase flow parameters at several points along the length of the horizontal pipe.

Таким образом, заявляемое техническое решение по сравнению с известным позволяет получить достоверную информацию о параметрах моделируемого трехфазного потока, повысить точность измерения параметров потока за счет одновременного сканирования параметров потока в локальной области и в нескольких точках горизонтальной трубы, расширить эксплуатационные возможности гидродинамического стенда за счет тестирования различного рода датчиков.Thus, the claimed technical solution in comparison with the known one allows obtaining reliable information about the parameters of the simulated three-phase flow, increasing the accuracy of measuring the flow parameters by simultaneously scanning the flow parameters in the local area and at several points of the horizontal pipe, expanding the operational capabilities of the hydrodynamic bench by testing various kind of sensors.

Claims

1. Hydrodynamic bench for modeling the operation of horizontal oil and gas wells, containing a horizontal pipe in the form of series-connected separate pipe sections of optically transparent material, a perforation interval module, sensors, couplings, a removable cover-plug at the entrance to a horizontal pipe with inputs for separate water supply , hydrocarbon liquid and gas, a removable cover plug at the outlet of a horizontal pipe, a system for supplying and regulating the flow of water, hydrocarbon liquid and gas, with consisting of containers with water, a hydrocarbon liquid and gas, pumps, a compressor, pipelines, shut-off and control devices, water flow meters, a hydrocarbon liquid and gas meters, jacks and an information-measuring complex, characterized in that at least two scanners are additionally introduced into it the fluid flow and an optically transparent module, while the scanners of the fluid flow and the optically transparent module are connected in series with the pipes that make up the horizontal pipe.

2. The hydrodynamic stand for modeling the operation of horizontal oil and gas wells according to claim 1, characterized in that the fluid flow scanner contains a flexible coupling resistant to hydrocarbon fluid with a seal on its side surface, a base, a strut, a stepping motor, a transmission mechanism, a cartridge, an integrated sensor flow parameters and a limit switch system, the base being made in a structure that allows it to be mounted on an elastic coupling, a rack with a stepper motor and systems is attached to the base of the limit switches, the stepper motor is connected via a transmission mechanism to the cartridge, in which a complex flow parameter sensor is fixed, a complex flow parameter sensor through a seal on the side surface of the elastic coupling enters its internal cavity, and the diameter of the internal cavity of the elastic coupling is made equal to the internal diameter of the horizontal pipe .

3. The hydrodynamic bench for modeling the operation of horizontal oil and gas wells according to claim 1, characterized in that the optically transparent module is made in the form of a swath body of an optically transparent material with a through hole along its greater side and a pipe on each of its end surfaces, in the center of the side surface the runner body has an opening made up to the exit to the through hole, a cap-lid with a seal is placed in the opening, along the half-perimeter of the side surface of the runner body at the same distance in both directions The holes are made from the center of the opening to the outlet into the through hole for supplying water, hydrocarbon liquid and gas, and the diameter of the through hole and the inner diameter of the nozzles are made equal to the inner diameter of the horizontal pipe.