一种雾化流场测试实验装置

本技术涉及天然气开采领域，具体地，涉及一种雾化流场测试实验装置。

背景技术：

1、天然气井在开采的过程中，总是伴随着不同程度的水或者凝析液的产生，这些液体是以小液滴形态由天然气携带到地面。随着开采时间的增加和开发程度的加深，气井压力和产量都会不同程度的下降，天然气产生的携带力不足以把液滴带到地面，液体就在井筒内沉积，形成液注，使井底回压升高，影响产能。

2、雾化排水采气作为一种具有巨大应用前景的排水采气技术，气井携液临界理论表明液滴直径越小，越容易被气流携带出井筒，雾化排水技术就是将液体变成微小液滴，使井筒内的流态发生了改变，由段塞流变为雾状流。雾状流降低了井筒内气液混合物的截面平均密度，同时降低了排液的临界流量值，从而在较低的产气量下也易于将水排出。并且雾状流也能降低井筒内摩擦阻力，节省气层的压力能。

3、目前雾化排水采气技术研究思路大都是依据气液两相流雾化携液规律，对不同结构的喷嘴、不同流动参数下的流动状态进行数值模拟，以此对喷嘴结构和尺寸进行优化，再开展雾化效果测试，对喷嘴的优化结果进行验证。此外，现有技术还存在无法模拟不同井筒倾斜度下的流体运动情况的缺陷。

技术实现思路

1、本实用新型提供了一种雾化流场测试实验装置，以达到模拟不同井筒倾斜度下的流体运动情况的目的。

2、为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

3、一种雾化流场测试实验装置，包括气源组件、水源组件、雾化组件和监测组件，还包括井筒管道，所述气源组件、水源组件均与所述井筒管道连接，所述井筒管道与所述气源组件、水源组件之间设有软管和所述雾化组件，所述监测组件安装于所述井筒管道侧面。

4、本实用新型通过将模拟天然气井的井筒管道与软管连接，便于改变井筒管道的倾斜角度，实现对不同倾斜角度的天然气井的模拟，再通过气源组件、水源组件和雾化组件共同作用下，实现对不同井筒倾斜度下的流体运动情况的模拟，并通过监测组件对模拟过程和结果进行监测和纪录。

5、进一步的，所述雾化组件位于所述软管和所述井筒管道之间。由于改变井筒管道的倾斜角度时，软管会发生变形，雾化组件设置于软管和井筒管道之间能够避免变形的软管影响雾化组件喷出的雾状流体的速度，对实验结果造成影响。

6、进一步的，所述气源组件包括相互连通的空压机和储气罐，所述储气罐与所述软管连通，所述储气罐与所述软管之间设有第一球阀、第一压力表、气体流量计、温度计，所述第一压力表、气体流量计、温度计均位于所述第一球阀和软管之间。

7、气源组件通过空压机将空气储存到储气罐中，使用第一球阀控制储气罐内的气体的释放量，同时调节实验气压，通过第一压力表直观的了解实验气压，便于通过第一球阀调节，气体流量计用于记录流过的气体流量，温度计确认气体温度。

8、进一步的，所述储气罐上设有第二压力表和安全阀。第二压力表用于确认储气罐内部的气压，便于及时补充，安全阀提高储气罐的安全性。

9、进一步的，所述水源组件包括相互连通的水箱和水泵，所述水泵的出水口与所述软管连通，所述水泵与所述软管之间设有第二球阀、第三压力表和液体流量计，所述第三压力表和液体流量计均位于所述第二球阀与所述软管之间。

10、水源组件通过水泵从水箱里抽水，送到雾化组件进行实验，第二球阀控制出水量，第三压力表则监测管道内的水压，液体流量计用于记录流过的液体流量。

11、进一步的，所述水源组件还包括安装于所述水泵与所述第二球阀之间的止回阀，以及连通所述水箱和水泵出水口的回流管，所述回流管上安装有第三球阀。

12、止回阀用于防止水倒流，同时，为了避免后续液体在雾化组件中流速小，而水泵供水量大，造成气蚀现象，损坏设备，回流管能使大部分的水返回蓄水箱内。

13、进一步的，所述雾化组件包括雾化喷嘴，所述雾化喷嘴的入口端与所述软管连通，所述雾化喷嘴的出口端与所述井筒管道连通。雾化喷嘴用于将水变为雾状，便于实验。

14、进一步的，所述雾化喷嘴与所述井筒管道之间安装有第四压力表，所述井筒管道的末端安装有截止阀。

15、第四压力表用于监测雾化喷嘴出口侧的气压，便于测量出经过雾化喷嘴后的压力损耗，截止阀则用于控制井筒管道内的压力。

16、进一步的，所述井筒管道采用透明材料制成。

17、透明材料制成的井筒管道，能够直观的观察到雾化后的气液混合物在管内的流动状态，同时便于监测组件对流体的观测。

18、进一步的，所述监测组件包括激光发射器和摄像机，所述激光发射器的发射端与所述摄像机的镜头均朝向所述井筒管道安装。

19、激光发射器用于照射出雾化后的液体的示踪粒子，摄像机则用于拍摄示踪粒子的移动图像。

20、本实用新型提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

21、(1)本实用新型将模拟天然气井的井筒管道与软管连接，通过改变井筒管道的倾斜角度，实现对不同倾斜角度的天然气井的模拟，再通过气源组件、水源组件和雾化组件共同作用下，实现对不同井筒倾斜度下的流体运动情况的模拟，并通过监测组件对模拟过程和结果进行监测和纪录；

22、(2)通过将井筒管道设置为透明状，便于直观的观察到雾化后的气液混合物在管内的流动状态，丰富了雾化排水采气技术的室内实验，对雾化的有效作用距离研究提供了新思路；

23、(3)通过激光发射器照射出雾化后的液体的示踪粒子，并通过摄像机多次拍摄示踪粒子的图像，描绘出示踪粒子的移动图像，便于实验分析；

24、(4)本实验装置可测量出液体经过喷嘴雾化后的压力损耗。

技术特征：

1.一种雾化流场测试实验装置，包括气源组件、水源组件、雾化组件和监测组件，其特征在于，还包括井筒管道(1)，所述气源组件、水源组件均与所述井筒管道(1)连接，所述井筒管道(1)与所述气源组件、水源组件之间设有软管(2)和所述雾化组件，所述监测组件安装于所述井筒管道(1)侧面。

2.根据权利要求1所述的一种雾化流场测试实验装置，其特征在于，所述雾化组件位于所述软管(2)和所述井筒管道(1)之间。

3.根据权利要求1所述的一种雾化流场测试实验装置，其特征在于，所述气源组件包括相互连通的空压机(301)和储气罐(302)，所述储气罐(302)与所述软管(2)连通，所述储气罐(302)与所述软管(2)之间设有第一球阀(303)、第一压力表(304)、气体流量计(305)、温度计(306)，所述第一压力表(304)、气体流量计(305)、温度计(306)均位于所述第一球阀(303)和软管(2)之间。

4.根据权利要求3所述的一种雾化流场测试实验装置，其特征在于，所述储气罐(302)上设有第二压力表(307)和安全阀(308)。

5.根据权利要求1所述的一种雾化流场测试实验装置，其特征在于，所述水源组件包括相互连通的水箱(401)和水泵(402)，所述水泵(402)的出水口与所述软管(2)连通，所述水泵(402)与所述软管(2)之间设有第二球阀(403)、第三压力表(404)和液体流量计(405)，所述第三压力表(404)和液体流量计(405)均位于所述第二球阀(403)与所述软管(2)之间。

6.根据权利要求5所述的一种雾化流场测试实验装置，其特征在于，所述水源组件还包括安装于所述水泵(402)与所述第二球阀(403)之间的止回阀(406)，以及连通所述水箱(401)和水泵(402)出水口的回流管(407)，所述回流管(407)上安装有第三球阀(408)。

7.根据权利要求1所述的一种雾化流场测试实验装置，其特征在于，所述雾化组件包括雾化喷嘴(501)，所述雾化喷嘴(501)的入口端与所述软管(2)连通，所述雾化喷嘴(501)的出口端与所述井筒管道(1)连通。

8.根据权利要求7所述的一种雾化流场测试实验装置，其特征在于，所述雾化喷嘴(501)与所述井筒管道(1)之间安装有第四压力表(502)，所述井筒管道(1)的末端安装有截止阀(503)。

9.根据权利要求1所述的一种雾化流场测试实验装置，其特征在于，所述井筒管道(1)采用透明材料制成。

10.根据权利要求1所述的一种雾化流场测试实验装置，其特征在于，所述监测组件包括激光发射器(601)和摄像机(602)，所述激光发射器(601)的发射端与所述摄像机(602)的镜头均朝向所述井筒管道(1)安装。

技术总结
本技术公开了一种雾化流场测试实验装置，涉及天然气开采领域，包括气源组件、水源组件、雾化组件和监测组件，还包括井筒管道，所述气源组件、水源组件均与所述井筒管道连接，所述井筒管道与所述气源组件、水源组件之间设有软管和所述雾化组件，所述监测组件安装于所述井筒管道侧面。以达到模拟不同井筒倾斜度下的流体运动情况的目的。

技术研发人员：杨志,李烯,康露,丁埒,韩俊杰
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：20230328
技术公布日：2024/1/15