专利名称：一种井筒携液助采可视化试验装置的制作方法
技术领域：
一种井筒携液助采可视化试验装置一、技术领域:本实用新型涉及的是一种评价采气井井筒排液助采工艺的试验装置，具体涉及的是一种井筒携液助采可视化试验装置。二、背景技术:常规石油产量近年来已开始进入下降趋势，全球的能源消费结构也正在逐渐发生转变。2011年，全球一次能源消费增长2.5%，其中石油消费增长了不到1%，低于其它化石燃料，而天然气消费增长了 2.2%，这种结构特征表明天然气产量将在满足能源需求的格局中处于举足轻重的地位，因此，实现气藏开采中的最大效益与气田勘探获得重要进展具有同等的必要性和长远意义。然而，气藏产水是开发过程中普遍面临的问题，特别是在开发的中后期，由于气田边底水的入侵，导致大多数采气井出水，当采气井产气量没有达到临界携液流量，采气井将因无法携带液滴而形成积液现象，对于出水严重的井，如果不采取有效的排液措施，最终则会导致其完全水淹停产。在此背景下，各种排水采气工艺技术相继形成并得到矿场应用，其中，泡沫排水采气工艺由于具有单位排液量大、适宜较深井况、地面及环境条件要求低、设计简单、维修方便、投资成本低、注入灵活且免修期长等特点，目前已成为产水气藏开发中运用最为广泛而行之有效的助采技术。该工艺技术的原理就是将起泡剂注入采气井井筒，与井筒积液混合，借助天然气流的搅动，集泡沫效应、分散效应、减阻效应和洗涤效应于一体，产生大量低密度含水泡沫，降低液体密度，减少液体沿油管壁上行时的滑脱损失，提高气流垂直举升能力，从而达到对采气井排液助采的作用。一直以来，起泡剂的稳定性及携液能力是评价泡沫排水采气工艺的关键项目，评价所处环境也主要集中于常温常压或低温低压条件，而随着一些深井、高温井的不断勘探开发，高温高压条件下的排液助采效果已成为了一个新的课题。同时，传统试验方法主要是测定发泡量和半衰期两项参数，但对于井筒中泡沫的生成、泡沫的形态、泡沫的稳定性及其举升时的持续状态这一整个携液过程则难以可靠描述，使得对不同生产工况时的携液助采作用认识不清、助采效果分析极为笼统。因此，设计一种能够适用于高温高压采气井井筒排液助采工艺评价的可视化试验装置，对于保障深井、高温气水同产井的高效开发具有重要意义。三、发明内容:本实用新型的目的是提供一种井筒携液助采可视化试验装置，这种井筒携液助采可视化试验装置用于解决高温高压环境下井筒排液助采工艺利用常规装置评价时的不适应性，以及不同工况下井筒携液过程不便直观再现的问题。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:这种井筒携液助采可视化试验装置包括垂直携液管柱、起泡剂储罐、高压柱塞计量泵、排液集液器、电子天平、高温高压气体供给管路，垂直携液管柱设有中心助采管、观察窗和加热控温系统，其中中心助采管插至垂直携液管柱的底部，中心助采管顶部设有三通阀，中心助采管底部设有微孔泡沫发生器，观察窗设置在垂直携液管柱的柱身上，加热控温系统集中在垂直携液管柱底部积液处，力口热控温系统的不锈钢电加热盘管缠绕在垂直携液管柱外，不锈钢电加热盘管外装有防烫防护套；高温高压气体供给管路与三通阀连接，起泡剂储罐通过管线也连接至三通阀，高压柱塞计量泵通过管线连接到垂直携液管柱的入口 ；垂直携液管柱的出口管线连接至排液集液器，排液集液器放置到电子天平上。上述方案中高温高压气体供给管路通过空气压缩机、储气罐、缓冲罐、气体热交换器通过管线依次连接而成，空气压缩机与储气罐之间的管线上安装有调压阀、节流阀、气体流量计。上述方案中储气罐连接回压阀，回压阀安装在垂直携液管柱的出口管线上，储气罐与回压阀之间的管线上安装有调压阀，调压阀与回压阀还设置有放空排液阀。上述方案中垂直携液管柱在上、中、下三个部位设有观察窗，垂直携液管柱的入口设在垂直携液管柱下部的1/3位置处。上述方案中垂直携液管柱的顶部设置有喷淋器，高压柱塞计量泵还通过管线连接到喷淋器。上述方案中垂直携液管柱的底部设置有放空排液阀。有益效果:1、本实用新型突破了常温常压或低温低压的环境条件，实现了高温高压井筒起泡剂稳定性、携液能力及泡沫排水采气工艺过程的评价，满足了深井、高温气水同产井勘探开发的试验需求。2、本实用新型同传统装置主要测定发泡量和半衰期两项参数相比，该井筒携液助采试验装置还能够对井筒中泡沫的生成、泡沫的形态、泡沫的稳定性及其举升时的持续状态这一整个携液过程实现可视化，从而集携液能力定量和携液过程定性于一体，有利于系统认识采气井不同生产工况时的携液助采作用，并分析相应的助采效果。总之，本井筒携液助采可视化试验装置具有原理明确、结构紧凑、自动化程度高、再现性好、安全性强的优点，将有效满足高温高压条件下采气井井筒携液助采工艺过程及其效果评价的需求，通过直观再现井筒携液过程，可提高对不同工况下携液助采作用的认识，并有助于保障深井、高温气水同产井的高效开发。
:图1是本实用新型的结构示意图。1.空气压缩机，2.储气罐，3.调压阀，4.节流阀，5.气体流量计，6.缓冲罐，
7.气体热交换器，8.三通阀，9.起泡剂储罐，10.高压柱塞计量泵，11.地层水水源，
12.垂直携液管柱，13.中心助采管，14.观察窗，15.微孔泡沫发生器，16.加热控温系统，17.回压阀，18.排液集液器，19.电子天平，20.喷淋器。五具体实施方式
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以下结合附图对本实用新型做进一步的说明:如图1所示，这种井筒携液助采可视化试验装置包括垂直携液管柱12、起泡剂储罐9、高压柱塞计量泵10、排液集液器18、电子天平19、高温高压气体供给管路。高温高压气体供给管路通过空气压缩机1、储气罐2、缓冲罐6、气体热交换器7通过管线依次连接而成，空气压缩机I与储气罐2之间的管线上安装有调压阀3、节流阀4、气体流量计5。储气罐2连接回压阀17，回压阀17安装在垂直携液管柱12的出口管线上，储气罐2与回压阀17之间的管线上安装有调压阀3，调压阀3与回压阀17还设置有放空排液阀。[0023]垂直携液管柱12设有中心助采管13、观察窗14和加热控温系统16，其中中心助采管13插至垂直携液管柱12的底部，中心助采管13顶部设有三通阀8，中心助采管13底部设有微孔泡沫发生器15，微孔泡沫发生器可15使气液在高压环境下穿过，产生微小气泡，并通过释放、溶解和能量传递，促进大量泡沫形成和地层水的排出；垂直携液管柱12在上、中、下三个部位设有观察窗14，加热控温系统16集中在垂直携液管柱12底部积液处，加热控温系统16的不锈钢电加热盘管缠绕在垂直携液管柱12外，不锈钢电加热盘管外装有防烫防护套；垂直携液管柱12的入口设在垂直携液管柱下部的1/3位置处；垂直携液管柱12的底部设置有放空排液阀；垂直携液管柱12的顶部设置有喷淋器20，高压柱塞计量泵10还通过管线连接到喷淋器20，高压柱塞计量泵10与地层水水源11相连实现对垂直携液管柱12的清洗。高压柱塞计量泵10还通过管线连接到垂直携液管柱12的入口，高压柱塞计量泵10用于地层水的注入、计量。高温高压气体供给管路与三通阀8连接，一路高压气体经由节流阀4、气体流量计
5、缓冲罐6，到气体热交换器7，再注入到中心助采管13，实现高温高压气体的供给，其中缓冲罐6可对气源进行稳压滤波，同时保证热交换效果，气体热交换器7则考虑高温气体的氧化性，选用不锈钢材料的组管以浸入式电加热作为热交换主体，传热介质选用耐高温、挥发性低的导热油，外壳选用碳钢防锈，同时用耐火纤维材料将外层保温，既防止热量散失，而且可防止操作人员意外烫伤。另外一路高压气体通过回压阀17，提供控制其传动连杆来调节工作阀心的压力源，从而可动态恒定垂直携液管柱12内的系统压力，提供高温高压环境。起泡剂储罐9通过管线也连接至三通阀8，起泡剂的注入、计量通过起泡剂储罐9与三通阀8之间安装的高压柱塞计量泵10进行。三通阀8用于保证气体和起泡剂的同步注入。垂直携液管柱12的出口管线连接至排液集液器18，排液集液器18放置到电子天平19上，通过电子天平19可测定发泡量、携液量，评价携液助采效果。本实用新型进行携液助采试验时，首先，启动空气压缩机I和气体热交换器7，打开三通阀8及放空排液阀，对管路、管柱系统进行排空、预热；然后，关闭放空排液阀，调节、设定回压阀17控制压力，根据试验工况对气水比、起泡剂加量的方案要求，通过节流阀调节气体流量，并对应设定地层水水源11的注入泵(高压柱塞计量泵)排量和起泡剂的注入泵(高压柱塞计量泵)排量；此时，打开垂直携液管柱12的加热控温系统16，并待温度达到设定值和系统压力达到回压阀17控制压力后，同步启高压柱塞计量泵10，携液助采过程开始；透过各部位的可视观察窗14观察、记录泡沫的生成、形态、稳定性、举升过程中的持续状态及静态泡高，同时通过排液集液器18及电子天平19定量测定发泡量和携液量，从而评价携液能力和泡沫排水助采工艺效果；最后，放空、排液，并打开截止阀，大排量泵入地层水,通过喷淋器对垂直携液管柱12内部进行清洗。本实用新型很好地解决了常规装置无法适应深井、高温井所具有的高温高压环境条件，以及对不同生产工况下井筒携液过程不便直观再现的问题。在对起泡剂类型、温度、压力及气水比的适应性方面优势显著，原理明确、结构紧凑、自动化程度高、再现性好、安全性强，能满足深井、高温气水同产井井筒携液助采工艺过程及其效果评价的试验需求，便于推广应用。
权利要求1.一种井筒携液助采可视化试验装置，其特征在于:这种井筒携液助采可视化试验装置包括垂直携液管柱(12)、起泡剂储罐(9)、高压柱塞计量泵(10)、排液集液器(18)、电子天平(19)、高温高压气体供给管路，垂直携液管柱(12)设有中心助采管(13)、观察窗(14)和加热控温系统(16)，其中中心助采管(13)插至垂直携液管柱(12)的底部，中心助采管(13)顶部设有三通阀(8)，中心助采管(13)底部设有微孔泡沫发生器(15)，观察窗(14)设置在垂直携液管柱(12)的柱身上，加热控温系统(16)集中在垂直携液管柱(12)底部积液处，加热控温系统(16)的不锈钢电加热盘管缠绕在垂直携液管柱(12)外，不锈钢电加热盘管外装有防烫防护套；高温高压气体供给管路与三通阀(8)连接，起泡剂储罐(9)通过管线也连接至三通阀，高压柱塞计量泵(10)通过管线连接到垂直携液管柱(12)的入口 ；垂直携液管柱(12)的出口管线连接至排液集液器(18)，排液集液器(18)放置到电子天平(19)上。
2.根据权利要求1所述的井筒携液助采可视化试验装置，其特征在于:所述的高温高压气体供给管路通过空气压缩机(I)、储气罐(2)、缓冲罐(6)、气体热交换器(7)通过管线依次连接而成，空气压缩机(I)与储气罐(2)之间的管线上安装有调压阀(3)、节流阀(4)、气体流量计(5)。
3.根据权利要求2所述的井筒携液助采可视化试验装置，其特征在于:所述的储气罐(2)连接回压阀(17)，回压阀(17)安装在垂直携液管柱(12)的出口管线上，储气罐(2)与回压阀(17)之间的管线上安装有调压阀(3)，调压阀(3)与回压阀(17)还设置有放空排液阀。
4.根据权利要求3所述的井筒携液助采可视化试验装置，其特征在于:所述的垂直携液管柱(12)在上、中、下三个部位设有观察窗(14)，垂直携液管柱(12)的入口设在垂直携液管柱(12)下部的1/3位置处。
5.根据权利要求4所述的井筒携液助采可视化试验装置，其特征在于:所述的垂直携液管柱(12)的顶部设置有喷淋器(20)，高压柱塞计量泵(10)还通过管线连接到喷淋器(20)。
6.根据权利要求5所述的井筒携液助采可视化试验装置，其特征在于:所述的垂直携液管柱(12)的底部设置有放空排液阀。
专利摘要本实用新型涉及的是一种井筒携液助采可视化试验装置，这种井筒携液助采可视化试验装置的垂直携液管柱设有中心助采管、观察窗和加热控温系统，其中中心助采管插至垂直携液管柱的底部，中心助采管顶部设有三通阀，中心助采管底部设有微孔泡沫发生器，观察窗设置在垂直携液管柱的柱身上，加热控温系统集中在垂直携液管柱底部积液处；高温高压气体供给管路与三通阀连接，起泡剂储罐通过管线也连接至三通阀，高压柱塞计量泵通过管线连接到垂直携液管柱的入口；垂直携液管柱的出口管线连接至排液集液器，排液集液器放置到电子天平上。本实用新型突破了常温常压或低温低压的环境条件，实现了高温高压井筒起泡剂稳定性、携液能力及泡沫排水采气工艺过程的评价。
文档编号E21B43/22GK202946125SQ20122071142
公开日2013年5月22日 申请日期2012年12月21日 优先权日2012年12月21日
发明者刘义坤, 钟会影, 尹洪军 申请人:东北石油大学