[發明專利]渦流流態模擬可視化試驗裝置

無效

• 申請號: 201410142272.5
• 申請日: 2014-04-02
• 公開（公告）號: CN103924948A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 張永平;馬品剛;馬文海;單永卓;李俊亮;李楠;張洪濤;翟慶紅;黃偉明;賀海軍
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司;大慶油田有限責任公司
• 主分類號: E21B43/00
• 分類號: E21B43/00;E21B47/002
• 代理公司: 大慶知文知識產權代理有限公司 23115
• 代理人: 張海霞

技術領域：本發明涉及氣田開發排水采氣領域，屬于一種渦流流態模擬可視化試驗裝置。

背景技術：隨著氣井井底壓力和產量的下降，低壓低產產水氣井比例逐年增多，只能采取排水采氣的方式維持生產，相對于泡沫排水技術、柱塞、機抽和電泵排水技術而言，渦流排水采氣技術成本低、效果好。井下渦流排水技術是通過改變流體流態，使原有的紊流形成渦旋分層流。渦流輸送可以提高流體的攜帶能力，降低介質間的摩擦力，降低輸氣能量損失。但該技術缺乏直觀科學的試驗裝置。為解決上述問題，研制了渦流流態模擬可視化試驗裝置。

發明內容：本發明提供了一種客觀真實地模擬渦流排水采氣井筒流動規律，準確測量井筒渦流流動時各項物理參數、流態變化及攜液效果的渦流流態模擬可視化試驗裝置。

本發明的技術方案是：它由渦流模擬測試臺、氣液分離系統、進液系統、進氣系統及數據采集計算機控制系統組成；其中進液系統、進氣系統分別通過進液管線、進氣管線與渦流模擬測試臺底部相連接，氣液分離系統通過管線與渦流模擬測試臺頂部出口相連接，數據采集計算機控制系統通過數據線與渦流模擬測試臺、氣液分離系統、進液系統和進氣系統中的壓力傳感器和攝像頭相連接。

渦流模擬測試臺由攝像頭、排液出口、視模擬筒體、支架、渦流工具坐卡裝置、進液接口、進氣接口及壓力傳感器組成；其中壓力傳感器分別裝在視模擬筒體和支架上，攝像頭裝在支架外部，支架內部裝有渦流工具坐卡裝置，渦流工具坐卡裝置下部裝有進氣接口、進液接口，支架上端連接可視模擬筒體，可視模擬筒體為中空透明的耐壓有機玻璃管，頂部設有排液出口。

氣液分離系統由氣液分離器、背壓控制閥組成；其中氣液分離器入口端與背壓控制閥連接，背壓控制閥入口端則與可視模擬筒體排液出口連接。

進液系統由供水泵、液體流量計、自動控制閥及壓力傳感器組成；其中供水泵出口端分別與液體流量計、自動控制閥依次連接，自動控制閥出口端與渦流工具坐卡裝置下部進液接口相連接，壓力傳感器分別裝在供水泵的入口端和液體流量計的入口端。

進氣系統由自動控制閥、氮氣儲罐、體流量計及壓力傳感器組成；其中氮氣儲罐的出口端依次與氣體流量計、自動控制閥相連接，自動控制閥出口端與渦流工具坐卡裝置下部的進氣接口相連接，壓力傳感器裝在氮氣儲罐的出口端。

數據采集計算機控制系統由計算機、數據線組成；其中計算機通過數據線與壓力傳感器和攝像頭連接。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

1)、全面模擬了渦流排水采氣的氣井生產條件，包括油管、產水層段、產氣層段等結構。分析不同參數的影響程度，建立生產動態與參數優化設計的關系。

2)、可視模擬筒體為透明有機玻璃管，高10m，具有較高的耐壓、耐溫性能，可直觀描述整個生產過程井下流態變化。

3)、在進氣、進液系統設有多個壓力傳感器、攝像頭，使用時自動采集壓力參數、流態變化。在進氣、進液系統還裝有液體流量計、氣體流量計、自動控制閥，通過計算機控制系統方便快捷的自動控制注入量，模擬不同水氣比的流入狀態。

附圖說明：圖1是本發明的結構示意圖。

具體實施方式：以下結合附圖對本發明做進一步的說明，本發明由渦流模擬測試臺1、氣液分離系統2、進液系統3、進氣系統4及數據采集計算機控制系統5組成；其中進液系統3、進氣系統4分別通過進液管線、進氣管線與渦流模擬測試臺1底部相連接，氣液分離系統2通過管線與渦流模擬測試臺1頂部出口相連接，數據采集計算機控制系統5通過數據線7與渦流模擬測試臺1、氣液分離系統2、進液系統3和進氣系統4中的壓力傳感器22和攝像頭8相連接。

渦流模擬測試臺1由攝像頭8、排液出口16、可視模擬筒體17、支架18、渦流工具坐卡裝置19、進液接口20、進氣接口21及壓力傳感器22組成；其中壓力傳感器22分別裝在可視模擬筒體17和支架18上，攝像頭8裝在支架18外部，支架18內部裝有渦流工具坐卡裝置19，渦流工具坐卡裝置19下部裝有進氣接口20、進液接口21，支架18上端連接可視模擬筒體17，可視模擬筒體17為中空透明的耐壓有機玻璃管，頂部設有排液出口16。

氣液分離系統2由氣液分離器14、背壓控制閥15組成；其中氣液分離器14入口端與背壓控制閥15連接，背壓控制閥15入口端則與可視模擬筒體排液出口16連接。