本發(fā)明屬于石油天然氣開采，尤其是涉及一種油套環(huán)空氣攜液可視化模擬實驗測試裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、在氣井生產(chǎn)中，通常采用速度管或油管的生產(chǎn)方式，如果需要轉(zhuǎn)入機(jī)抽的方式生產(chǎn)，需要重新作業(yè)，下入泵與舉升管柱，這不僅增加了作業(yè)費(fèi)用，而且容易造成儲層污染，降低氣井的產(chǎn)能。如果能夠進(jìn)行油套環(huán)空氣攜液生產(chǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)換為機(jī)抽排水降壓生產(chǎn)模式時，只需下入抽油桿柱即可完成轉(zhuǎn)換，這將大大降低作業(yè)費(fèi)用和減少儲層污染，延長氣井的生命周期。同樣，在原生產(chǎn)油管內(nèi)下入連續(xù)油管注氣氣舉也常用于產(chǎn)液氣井的排液生產(chǎn)，尤其適用于處理井底積液問題。無論是機(jī)抽，還是下入連續(xù)油管氣舉都面臨環(huán)空氣攜液問題。

2、但目前缺少針對環(huán)空氣攜液流動方式的模擬實驗測試裝置及方法，無法確定環(huán)空氣攜液方式及條件。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的問題是提供一種油套環(huán)空氣攜液可視化模擬實驗測試裝置及方法。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種油套環(huán)空氣攜液可視化模擬實驗測試裝置，包括油套環(huán)空本體和流體循環(huán)系統(tǒng)，所述油套環(huán)空本體豎直設(shè)置，所述油套環(huán)空本體包括模擬套管和模擬油管，所述模擬油管安裝于模擬套管內(nèi)，該模擬油管和模擬套管同軸設(shè)置，所述模擬油管側(cè)壁和模擬套管側(cè)壁之間形成環(huán)空管；所述模擬套管頂部封閉；所述模擬油管頂部為進(jìn)氣口，該進(jìn)氣口伸出模擬套管設(shè)置，該模擬油管底部與模擬套管相連通，所述模擬油管底部與模擬套管底部之間形成底部空間，所述環(huán)空管與底部空間相連通；所述模擬套管側(cè)壁靠近頂部位置設(shè)置有流體出口，所述流體出口與儲液罐相連通，用于收集排出液體量并進(jìn)行攜液分析，以此來測試穩(wěn)定攜液量；所述流體循環(huán)系統(tǒng)包括供氣系統(tǒng)和供液系統(tǒng)，所述供氣系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)、高壓儲氣罐、氣體流量計和氣流閥，所述空氣壓縮機(jī)、高壓儲氣罐、氣體流量計、氣流閥和模擬油管的進(jìn)氣口通過輸氣管線依次連接，所述空氣壓縮機(jī)對空氣增壓進(jìn)入高壓儲氣罐，由氣體流量計計量后經(jīng)模擬油管的進(jìn)氣口注入，與液體在底部空間混合后向上進(jìn)入環(huán)空管觀測環(huán)空氣液流動規(guī)律，氣液經(jīng)流體出口流出，液體進(jìn)入儲液罐，氣體直接放空；所述供液系統(tǒng)包括水箱、液體流量計、液流閥和恒液位管，所述恒液位管豎直設(shè)置于油套環(huán)空本體一側(cè)，所述水箱的抽水泵、液體流量計、恒液位管底部連通處和底部空間通過輸液管線依次連接，所述水箱還通過輸液管線與恒液位管頂部的控制球閥相連，通過恒液位管可以確保在某一狀態(tài)下底部空間壓力恒定，避免底部空間壓力增加導(dǎo)致液體流出，從而不能準(zhǔn)確測試某一狀態(tài)下的攜液能力，確保某一狀態(tài)下的攜液流量不受底部空間壓力變化的影響。

3、進(jìn)一步地，所述油套環(huán)空本體采用透明材料制得，以便觀察環(huán)空管內(nèi)的流體流動情況，該油套環(huán)空本體的模擬套管和模擬油管具有可調(diào)節(jié)的直徑和長度，以適應(yīng)不同測試需求。

4、進(jìn)一步地，所述模擬油管上設(shè)置有油管接箍，所述油管接箍可設(shè)置于模擬油管的不同位置。

5、進(jìn)一步地，所述模擬套管上設(shè)置有兩組壓力傳感器，第一組的兩個壓力傳感器之間的模擬油管上設(shè)置有油管接箍，用于測試油管接箍兩側(cè)環(huán)空管內(nèi)的壓力差；第二組的兩個壓力傳感器之間的模擬油管上沒有設(shè)置油管接箍，用于測試環(huán)空管內(nèi)垂直段的壓力差。

6、進(jìn)一步地，還包括數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)記錄儀，氣體流量計、液體流量計和各個所述壓力傳感器與數(shù)據(jù)記錄儀相連，該數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)用于收集流體循環(huán)系統(tǒng)和壓力傳感器的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理分析，得出油套環(huán)空攜液能力的定量結(jié)果及滿足攜液的條件。

7、進(jìn)一步地，所述氣流閥與模擬油管的進(jìn)氣口之間、液流閥與底部空間之間均設(shè)置有單流閥，所述單流閥用于防止氣體或液體回流。

8、本發(fā)明還提供了一種油套環(huán)空氣攜液可視化模擬實驗測試方法，包括以下步驟：

9、s1、首先向油套環(huán)空本體內(nèi)注入液體，直至恒液位管將多余的液體流出，使油套環(huán)空本體內(nèi)液體的液面始終保持不變，然后打開氣流閥，得到在一定時間內(nèi)，一定氣體流量下的儲液罐內(nèi)的穩(wěn)定攜液量，以及油管接箍兩側(cè)環(huán)空管內(nèi)的壓力差值和環(huán)空管內(nèi)垂直段的壓力差值；

10、s2、調(diào)節(jié)氣流閥，改變步驟s1中的氣體流量，得到不同氣體流量下的穩(wěn)定攜液量，以及油管接箍兩側(cè)環(huán)空管內(nèi)的壓力差值和環(huán)空管內(nèi)垂直段的壓力差值；

11、s3、調(diào)節(jié)氣流閥使氣體流量固定，打開供液系統(tǒng)，調(diào)節(jié)液流閥，確定液體流量，保持恒液位管內(nèi)液面高度不變；

12、s4、在已知?dú)怏w流量、液體流量、穩(wěn)定攜液量的前提下，觀察油套環(huán)空本體內(nèi)氣液流型分布及流型特征，并且通過壓力傳感器得到氣液兩相在油管接箍兩側(cè)環(huán)空管內(nèi)的壓力差值和環(huán)空管內(nèi)垂直段的壓力差值；

13、s5、調(diào)節(jié)氣流閥，改變步驟s4中的氣體流量，通過液流閥調(diào)整恒液位管內(nèi)液面高度，重復(fù)步驟s4，可以得到在不同條件下，氣液兩相的流動狀態(tài)，并可以繪制流型分布圖，研究氣液兩相壓力梯度變化方式，變化規(guī)律以及油管接箍對油套環(huán)空壓力的影響。

14、由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下有益效果：

15、本發(fā)明在油套環(huán)空本體旁邊設(shè)置恒液位管，利用等液位原理，通過壓差控制穩(wěn)定攜液時的底部空間壓力，保證底部空間壓力不變，從而實現(xiàn)穩(wěn)定攜液流量測試。本發(fā)明還可以測量油管接箍對環(huán)空管中氣攜液的影響，能用于測試氣液兩相在不同液體流量、氣體流量的情況下，環(huán)空管內(nèi)流體的流型特征、壓差特征，攜液特征，并分析其影響因素，且能同時實測底部空間壓力（對應(yīng)井底壓力）、油管接箍兩側(cè)的壓差和環(huán)空管內(nèi)垂直段的壓差、氣體流量、液體流量等實驗參數(shù)，通過改變模擬套管和模擬油管的管徑來模擬不同環(huán)空管（油套環(huán)空）大小。

16、本發(fā)明通過環(huán)空管內(nèi)氣攜液的測試結(jié)果可知，充分利用環(huán)空管內(nèi)的氣攜液來降低地面注氣量，可有效提高產(chǎn)液氣井生產(chǎn)效率，輔助機(jī)抽生產(chǎn)，減少能耗。

17、本發(fā)明對環(huán)空管氣攜液的流動規(guī)律進(jìn)行測試，得出環(huán)空管內(nèi)氣攜液能力的定量結(jié)果及滿足氣攜液的條件，為氣井排液、采氣一體化工藝管柱的設(shè)計提供依據(jù)。

18、本發(fā)明對環(huán)空管內(nèi)氣攜液能力進(jìn)行可視化測量，可視化模擬測試油套環(huán)空氣攜液并確定油套環(huán)空氣攜液條件，對于研究油套環(huán)空氣攜液流動規(guī)律、油套環(huán)空氣液兩相流型、壓差，實現(xiàn)氣井排液、采氣一體化具有重要意義，具有很好的應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種油套環(huán)空氣攜液可視化模擬實驗測試裝置，其特征在于：包括油套環(huán)空本體和流體循環(huán)系統(tǒng)，所述油套環(huán)空本體豎直設(shè)置，所述油套環(huán)空本體包括模擬套管和模擬油管，所述模擬油管安裝于模擬套管內(nèi)，所述模擬油管和模擬套管同軸設(shè)置，所述模擬油管側(cè)壁和模擬套管側(cè)壁之間形成環(huán)空管；所述模擬套管頂部封閉；所述模擬油管頂部為進(jìn)氣口，所述進(jìn)氣口伸出模擬套管設(shè)置，所述模擬油管底部與模擬套管相連通，所述模擬油管底部與模擬套管底部之間形成底部空間，所述環(huán)空管與底部空間相連通；所述模擬套管側(cè)壁靠近頂部位置設(shè)置有流體出口，所述流體出口與儲液罐相連通；所述流體循環(huán)系統(tǒng)包括供氣系統(tǒng)和供液系統(tǒng)，所述供氣系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)、高壓儲氣罐、氣體流量計和氣流閥，所述空氣壓縮機(jī)、高壓儲氣罐、氣體流量計、氣流閥和模擬油管的進(jìn)氣口通過輸氣管線依次連接；所述供液系統(tǒng)包括水箱、液體流量計、液流閥和恒液位管，所述恒液位管豎直設(shè)置于油套環(huán)空本體一側(cè)，所述水箱的抽水泵、液體流量計、恒液位管底部連通處和底部空間通過輸液管線依次連接，所述水箱還通過輸液管線與恒液位管頂部的控制球閥相連。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油套環(huán)空氣攜液可視化模擬實驗測試裝置，其特征在于：所述油套環(huán)空本體采用透明材料制得。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油套環(huán)空氣攜液可視化模擬實驗測試裝置，其特征在于：所述模擬油管上設(shè)置有油管接箍。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的油套環(huán)空氣攜液可視化模擬實驗測試裝置，其特征在于：所述模擬套管上設(shè)置有兩組壓力傳感器，第一組的兩個壓力傳感器之間的模擬油管上設(shè)置有油管接箍，用于測試油管接箍兩側(cè)環(huán)空管內(nèi)的壓力差；第二組的兩個壓力傳感器之間的模擬油管上沒有設(shè)置油管接箍，用于測試環(huán)空管內(nèi)垂直段的壓力差。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的油套環(huán)空氣攜液可視化模擬實驗測試裝置，其特征在于：還包括數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)記錄儀，氣體流量計、液體流量計和壓力傳感器與數(shù)據(jù)記錄儀相連。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油套環(huán)空氣攜液可視化模擬實驗測試裝置，其特征在于：所述氣流閥與模擬油管的進(jìn)氣口之間、液流閥與底部空間之間均設(shè)置有單流閥。

7.一種油套環(huán)空氣攜液可視化模擬實驗測試方法，利用權(quán)利要求1至6任一權(quán)利要求所述的油套環(huán)空氣攜液可視化模擬實驗測試裝置實現(xiàn)所述油套環(huán)空氣攜液可視化模擬實驗測試方法，其特征在于：包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種油套環(huán)空氣攜液可視化模擬實驗測試裝置及方法，屬于石油天然氣開采技術(shù)領(lǐng)域，包括油套環(huán)空本體和流體循環(huán)系統(tǒng)，油套環(huán)空本體旁邊設(shè)置恒液位管，利用等液位原理，保證底部空間壓力不變，從而實現(xiàn)穩(wěn)定攜液流量測試；測量油管接箍對環(huán)空管中氣攜液的影響，能用于測試氣液兩相在不同液體流量、氣體流量的情況下，環(huán)空管內(nèi)流體的流型特征、攜液特征，并分析其影響因素，且能同時實測底部空間壓力、油管接箍兩側(cè)的壓差和環(huán)空管內(nèi)垂直段的壓差等實驗參數(shù)。本發(fā)明對于研究油套環(huán)空氣攜液流動方式、油套環(huán)空氣液兩相流型、壓差，實現(xiàn)氣井排液、采氣一體化具有重要意義，具有很好的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：江濤,韋樹封,劉世界,韋濤,趙有龍,唐勇,夏凱旋
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中海油能源發(fā)展股份有限公司采油服務(wù)分公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6