携砂采油实验装置

携砂采油实验装置
1.技术领域：
2.本实用新型涉及的是测试携砂采油工艺中携带不同粒径砂粒所需的临界油流速度技术领域，具体涉及的是携砂采油实验装置。
3.

背景技术：

4.目前，针对稠油开采，可以采用较低成本的采油技术，将稠油举升到地面，提高稠油开采效率，降低能耗。适度出砂采油有利于提升油井产能，在适度出砂采油工程设计时，携砂流速是主要的设计参数之一。针对低粘度流体的携带固体颗粒的基本规律已经比较明确。但针对粘度较高流体携砂流速仍然没有成熟规律可以参考，研究高粘度流体在垂直井筒中将不同粒径砂粒全部携带出来的临界流速，进而可以得出采用适度出砂采油技术开采稠油的临界产油量，这需要进行切实有效的实验来解决。
5.

技术实现要素：

6.本实用新型的目的是提供携砂采油实验装置，这种携砂采油实验装置用于解决目前高粘度流体携砂实验临界携砂流速测定和砂粒与流体分离的问题。
7.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：这种携砂实验装置包括透明管、加砂口、阀门、连接管、振砂筛、储液罐、油泵、流量计，透明管是长度为3米的透明有机玻璃管，透明管上端通过连接管与振砂筛上端连接，透明管上端的连接管上斜向连接第二加砂口，第二加砂口上有第二旋阀，储液罐的罐顶设置中心孔，中心孔处设置圆台卡座，圆台卡座沿周向均匀设置多个卡槽，振动筛外壁上端设置环形卡台，环形卡台沿周向均匀设置多个卡齿，振砂筛下部穿过中心孔伸入到储液罐内，振砂筛外壁环形卡台坐在圆台卡座上，且卡齿与卡槽啮合；油泵入口端通过连接管连接于储液罐侧壁底端，油泵出口端通过连接管连接至透明管下端，透明管下端的连接管上斜向连接第一加砂口，第一加砂口上有第一旋阀，油泵与第一加砂口的连接管上安装有截止阀，截止阀与第一加砂口之间的连接管上安装有流量计。
8.上述方案中第一加砂口和第二加砂口均由漏斗口和斜管构成，漏斗口的下端口偏心设置，斜管与下端口相连，砂粒自第一加砂口或第二加砂口投入时，会沿着斜管滑落到连接管中，不会产生积存在现象。
9.上述方案中圆台卡座沿周向均匀设置4个卡槽，环形卡台沿周向均匀设置4个卡齿。
10.本实用新型具有以下有益效果：
11.1、本实用新型是可以测量高粘度流体携带不同粒径的砂粒临界流速的携砂采油实验装置，采用透明有机玻璃管，能够清晰的观察到采用高粘度流体中砂粒悬浮的的情况，3m的玻璃管长度能够在砂粒沉降实验中给砂粒足够的沉降长度，使得测量范围内砂粒已经匀速沉降。
12.2、本实用新型在储液罐和泵之间设置了振动筛，既有利于观察携带出来的砂粒状况，又能够有效清除砂粒，使得高粘度流体重复循环利用。
13.3、本实用新型在进入垂直有机玻璃管前面设置了放砂口，可以放入一种粒径的砂
粒，可以进行不同粘度流体携带单一粒径砂粒临界流速的实验。
14.4、本实用新型具有观察方便、操作简单、循环使用实验流体等特点，是新型测量不同粘度流体携带砂粒临界流速的实验装置。
附图说明
15.图1是本实用新型的结构示意图。
16.图2是本实用新型中储液罐俯视图。
17.图中：1-透明管
ꢀꢀ
2-第二加砂口
ꢀꢀ
3-第二旋阀
ꢀꢀ
4-连接管
ꢀꢀ
5-振砂筛
ꢀꢀ
6-储液罐 7-油泵
ꢀꢀ
8-截止阀
ꢀꢀ
9-流量计
ꢀꢀ
10-第一旋阀
ꢀꢀ
11-第一加砂口
ꢀꢀ
12-观测区
ꢀꢀ
13-中心孔
ꢀꢀ
14-圆台卡座
ꢀꢀ
15-卡槽
ꢀꢀ
16-环形卡台。
具体实施方式
18.下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：
19.结合图1、图2所示，这种携砂实验装置包括透明管1、加砂口、阀门、连接管4、振砂筛5、储液罐6、油泵7、流量计9，透明管1为3m长圆形透明有机玻璃管，透明管1直径63mm，与油田常用采油管直径相同，透明管1上端通过连接管4与振砂筛5上端连接，透明管1上端的连接管4上斜向连接第二加砂口2，第二加砂口2上有第二旋阀3，第一加砂口11用于进行静态砂粒沉降实验时添加砂粒，储液罐6的罐顶设置中心孔13，中心孔13处设置圆台卡座14，圆台卡座14沿周向均匀设置4个卡槽15，振砂筛5外壁上端设置环形卡台16，环形卡台16沿周向均匀设置4个卡齿，振砂筛5下部穿过中心孔13伸入到储液罐6内，振砂筛5外壁环形卡台16坐在圆台卡座14上，且卡齿与卡槽15啮合，通过环形卡台16、圆台卡座14上及卡齿与卡槽啮合，将振砂筛5紧固在储液罐中心孔13处；振砂筛5用来清除砂粒，一可以观察携带砂粒的粒径，二可以清除砂粒，循环利用液体，储液罐6用来储存实验流体，保证实验流体充足。油泵入口端通过连接管连接于储液罐侧壁底端，油泵7出口端通过连接管4连接至透明管1下端，油泵7用来为循环流体提供动力，透明管1下端的连接管上斜向连接第一加砂口11，第一加砂口11上有第一旋阀10，油泵7与第一加砂口11的连接管上安装有调节阀，截止阀8与第一加砂口11之间的连接管上安装有流量计9，截止阀8和流量计9用来调节实验流体的流动速度。
20.透明管1两端设置的第二加砂口2和第一加砂口11可以进行静态砂粒沉降实验，第一加砂口11还可以进行流动的液体携带一定粒径砂粒的实验；观测区12主要进行观测砂粒运移情况，砂粒匀速分布上升时，记录流体流动速度；连接管4保证液体的循环流动。
21.第一加砂口11和第二加砂口2均由漏斗口和斜管构成，漏斗口的下端口偏心设置，斜管与下端口相连，砂粒自第一加砂口或第二加砂口投入时，会沿着斜管滑落到连接管4中，不会产生积存在现象。
22.采用3m长透明有机玻璃管，主要用来测量颗粒静态沉降速度，设定为3m长是给颗粒充分的沉降距离，让颗粒有充分的距离能够达到匀速沉降状态；油泵与有机玻璃管之间采用钢管连接，其间设置的旋阀、流量计、加砂口，分别来调节和测量速度以及放置砂粒。
23.本实用新型中振砂筛5还可以与直接焊接固定在储液罐中心孔13处。
24.本实用新型进行静态沉降速度测定距离的确定时，过程如下：
25.关闭第一旋阀10、第二旋阀2，启动油泵7，将储液罐6内的液体抽送到透明管1，待透明管1注满液体后，关闭第三阀门，停止油泵7。打开第二旋阀3，通过第二加砂口2向透明管1内添加砂粒，通过观测区12观察砂粒在液体中的沉降情况。固体颗粒在静止流体中沉降分为加速沉降和匀速沉降两个阶段。沉降加速阶段：静止流体中，颗粒在重力作用下沿重力方向作沉降运动，起初颗粒只受重力和浮力的作用。如果颗粒的密度大于流体的密度，作用于颗粒上的外力之和不等于零，颗粒将产生加速度。但是，一旦颗粒开始运动，颗粒即受到流体施予的曳力。等速沉降阶段：随着下降速度的不断增加，加速度逐渐减小。当增加到某一数值时，曳力等于颗粒在流体中的净重，颗粒将以恒定不变的速度继续下降，此速度称为即为需要测试的静态沉降速度。因此，将透明管测定距离定为颗粒沉降1米后，颗粒匀速下降后再测定。
26.本实用新型进行临界携砂速度的确定时，过程如下：
27.关闭第二旋阀3，打开第一旋阀10，通过第一加砂口11向连接管4内添加适量砂粒，关闭第一旋阀10，启动油泵7，液体携带砂粒进入透明管1，通过观测区观察砂粒在流动液体中的沉降情况。颗粒沉降速度是对临界携砂速度进行研究的一个基础参数，参考球形颗粒沉降速度计算式，考虑颗粒形状，颗粒浓度和器壁干涉的影响，无法应用理论公式进行精确计算，只有结合实验数据才能推算有限空间内多颗粒沉降时，形状不规则颗粒沉降速度。
28.理想情况下认为流体携带砂粒的临界流速就等于砂粒的沉降速度，有资料显示，当颗粒浓度小于8%时，两相流在垂直井筒内的运动方式是均匀悬浮流动，这时颗粒在垂直井筒内向上运移的条件是流体速度大于颗粒的沉降末速。理论上讲，携砂流体速度略大于颗粒群沉降速度时就能够将砂粒携带出井筒，但由于各种因素的影响，实际的携砂速度应大于颗粒群沉降速度很多。所以需要结合实验数据进行推算不同粘度流体携带不同粒径砂粒的临界速度。