[實用新型]含蠟油井關井再開井頂擠壓力的實驗裝置

有效

• 申請號: 201420086735.6
• 申請日: 2014-02-27
• 公開（公告）號: CN203702138U
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 張帆;曾璐瑩;周鵬飛;李鵬濤;徐青;李芳;張海佳
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: E21B47/06
• 分類號: E21B47/06
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 韓嫚嫚

技術領域

本實用新型有關于一種頂擠壓力的實驗裝置，尤其有關于一種油井開采領域中的含蠟油井關井再開井頂擠壓力的實驗裝置。

背景技術

油井開采出的原油大多數屬于高含蠟、高凝點原油。若遇異常情況，油井可能出現緊急關斷。生產井停產一段時間之后，井筒和地層內的流體將不再流動，逐漸達到靜止狀態。井筒內的原油溫度逐漸降低，蠟在原油中的溶解度大幅下降，當油溫低于析蠟點時，蠟將不斷結晶析出，使得原油成為以蠟晶為主要分散相的膠體體系或固液懸浮體系。當原油中蠟晶濃度增大到一定程度時，蠟晶之間形成復雜的三維空間網絡結構，使原油被包裹在結構中，整體上失去流動性，成為膠凝原油（也即，凝油段），隨著停輸時間的增加，凝油段部分油溫甚至可低于凝點以下十幾度。再開井時，若所需頂擠壓力超過泵能提供的壓力或鋼管所能承受的強度，則無法實現再開井。

如何準確判斷關井再開井的安全性，一直是含蠟油井運行的關鍵問題。一方面用數學方法描述復雜的停井再開井過程時，需要進行較多的簡化處理；另一方面影響停輸再啟動的因素眾多，其中一些因素又具有一定的隨機性和模糊性，因此難以建立關井再開井頂擠壓力的數學描述模型。受油井安全運行條件的限制，也難以在現場開展試驗。

目前圍繞地面長距離含蠟原油輸油管道的停輸再啟動進行了較多的研究。石油大學儲運教研室在20世紀70年代曾建造小型模型管道；中國石油天然氣管道科學研究院于1985年開始建造了一套管流試驗裝置，該裝置測試管段長66m，內徑48.9mm，以螺桿泵為動力源，采用套管控溫，實現了原油在管道中的循環流動；1992年石油大學（北京）儲運教研室研制一套小型管流試驗裝置，該試驗裝置以螺桿泵或空氣壓縮機作為動力源，測試管段有兩套，通過閥門控制可實現測試管段長度的變化，使用水浴控溫；新疆石油設計院也建造了一套管流試驗裝置，仍采用螺桿泵作為動力源，并利用水套控制油溫；艾慕陽等人建造了小型圓環形的管流裝置并對原油進行了管流模擬研究，該裝置利用磁場作用力以非接觸方式驅動流體在環形管內循環流動；石油大學（華東）儲運教研室于1995年建造了一套管流模擬試驗裝置，可以模擬管道正常運行、停輸和再啟動過程。

盡管圍繞長距離含蠟原油輸油管道的停輸再啟動進行了較多的研究，但長距離輸油管道與油井油管及長距離輸油管道停輸再啟動與油井關井再開井存在諸多不同之處，也導致二者出現以下不同的結果：

1）與垂直的油井油管相比，輸油管道基本屬水平管道；2）與長距離輸油管道相比，油井的油管屬短管道；3）與使用于高壓環境的油井油管相比，長距離輸油管道的許用壓力較低；4）與關井后油可接受管內凝油溫度降至凝點十幾度以下相比，長距離輸油管道停輸后只可接受原油溫度降至凝點附近；5）與長距離輸油管道沿線地溫基本不變不同，沿井筒地層溫度隨著地層深度增加而上升。

由于沿井筒的地層溫度隨著地層深度增加而上升，因此油井關井后只有靠近地面的數百米油管內的原油受低地溫影響可能出現凝油段，接近地面處凝油溫度可降到凝點以下十幾度，顯現出較強的結構強度。因油管承壓能力較高，凝油長度相對較短，依然還是有可能通過較大的頂擠壓力將其頂出的。但長距離輸油管道的站間距為數十公里，且管道承壓能力相對較低，因此長距離輸油管道停輸后管內原油溫度只可接受降至凝點附近，具有較弱的結構強度，否則導致管道無法再啟動。

長距離輸油管道停輸后管內原油降溫收縮，導致原油并非充滿整個管道截面，管段內原油存在孔隙，即冷卻作用產生了疏松性，油中孔隙降低了原油的結構強度，對管道的整個啟動過程是有利的；但垂直的生產井停井后，管內原油在自身重力的作用下不斷補償溫降收縮產生的空間，可認為井筒內膠凝原油連續無孔隙。故油井內凝原油所處的狀態與長距離輸油管內凝原油所處的狀態不同。

因此無法用水平實驗環道模擬井筒問題，因此，有必要提供一種針對油井的實際情況設計的確定關井再開井頂擠壓力的實驗裝置，以解決生產實際問題。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種含蠟油井關井再開井頂擠壓力的實驗裝置，通過該實驗裝置可測試油井關井后不同位置井筒內相應溫度頂擠膠凝原油所需的壓力，為后續判斷再開井所需要的頂擠壓力提供重要的依據，其可用于指導油井的安全生產。

本實用新型的上述目的可采用下列技術方案來實現：

本實用新型提供一種含蠟油井關井再開井頂擠壓力的實驗裝置，所述含蠟油井關井再開井頂擠壓力的實驗裝置包括：