[實用新型]一種模擬井筒環(huán)空多相流的可視化實驗裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420545515.5
• 申請日: 2014-09-22
• 公開（公告）號: CN204082126U
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮劍;岳洋濤;廖婉媚;孫揚
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號: E21B47/002
• 分類號: E21B47/002
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及石油與天然氣鉆井領(lǐng)域，一種模擬井筒環(huán)空多相流的可視化實驗裝置。

背景技術(shù)

在油氣井鉆井作業(yè)過程中會遇到各種復(fù)雜情況，地層壓力復(fù)雜多變，如果打開氣層的井底壓力小于原始?xì)鈱訅毫r，地層氣體就會進(jìn)入井筒，在環(huán)空形成氣液兩相流。氣體隨鉆井液向上運移，由于壓力的降低以及溫度的變化導(dǎo)致氣體膨脹，一旦氣體到達(dá)井口，氣體膨脹頂出大量鉆井液，井底壓力大幅降低，容易導(dǎo)致井控事故。為保證油氣井井控安全，氣侵發(fā)生后必須采取有效措施控制井底壓力，這就需要能夠準(zhǔn)確把握氣侵過程中的井筒壓力變化情況。但是氣體在環(huán)空中運移，體積不斷膨脹，氣相界面張力發(fā)生變化，引起環(huán)空多相流動狀態(tài)發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致井筒壓力變化復(fù)雜。因此，有必要研究氣侵過程中井筒環(huán)空多相流實際流動形態(tài)和相分布狀態(tài)，建立適用于油氣井井控的環(huán)空多相流模型。

環(huán)空多相流流動狀態(tài)復(fù)雜，目前的理論研究難以直觀地反映真實的環(huán)空多相流動狀態(tài)，本裝置通過模擬一定條件下的油氣井氣侵過程，來研究真實的井筒環(huán)空多相流動規(guī)律，為井控方案的制定提供一定的技術(shù)指導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的是：提供一種模擬井筒環(huán)空多相流的可視化實驗裝置。

為達(dá)到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是：

本實用新型是一種模擬井筒環(huán)空多相流的可視化實驗裝置，包括空氣壓縮機(jī)、儲氣瓶、流量計、閥門、耐壓塑料軟管、鋁合金底座、泵、水箱、壓力計、密封圈、柔性鉆桿、扶正器、塑料軟管、有機(jī)玻璃管、水槽。柔性鉆桿通過扶正器固定在兩根有機(jī)玻璃管中間；兩根有機(jī)玻璃管通過塑料軟管連接，上面的有機(jī)玻璃管垂直放置，下面的有機(jī)玻璃管安放角度可在0～90°范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)；上面的有機(jī)玻璃管上端通過塑料軟管連接至水槽；下面的有機(jī)玻璃管下端通過密封圈與鋁合金底座連接；鋁合金底座的一個接口連接有壓力計；鋁合金底座的一個接口通過耐壓塑料軟管連接至儲氣瓶、空氣壓縮機(jī)，耐壓塑料軟管上安裝有閥門和流量計；鋁合金底座的一個接口通過耐壓塑料軟管連接至泵、水箱，耐壓塑料軟管上安裝有閥門。

模擬井筒環(huán)空多相流的實驗方法為：向井筒環(huán)空持續(xù)泵入鉆井液來實現(xiàn)液體循環(huán)，采用空氣壓縮機(jī)注入氣體，觀察鉆井液循環(huán)條件下氣體上升過程及多相流流態(tài)變化特征；通過調(diào)節(jié)流量計和閥門來控制注氣量，模擬不同的注氣量下氣液兩相流態(tài)變化以及井底壓力的波動情況。

本實用新型由于采用以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點：

1、本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，采用了無色透明有機(jī)玻璃管來模擬井筒，可以直觀地觀察到環(huán)空多相流的流態(tài)變化情況；

2、本實用新型可以在0°～90°范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)下面的有機(jī)玻璃管安裝角度，模擬不同井斜角下的環(huán)空流道內(nèi)多相流流動規(guī)律。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1.空氣壓縮機(jī)、2.儲氣瓶、3.流量計、4.閥門、5.耐壓塑料軟管、6.鋁合金底座、7.泵、8.水箱、9.壓力計、10.密封圈、11.柔性鉆桿、12.扶正器、13.塑料軟管、14.有機(jī)玻璃管、15.水槽。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步說明。

如圖1，本實用新型是一種模擬井筒環(huán)空多相流的可視化實驗裝置，主要由空氣壓縮機(jī)1、儲氣瓶2、流量計3、閥門4、耐壓塑料軟管5、鋁合金底座6、泵7、水箱8、壓力計9、密封圈10、柔性鉆桿11、扶正器12、塑料軟管13、有機(jī)玻璃管14、水槽15組成。透明的有機(jī)玻璃管14可以直觀地觀察氣體在運移過程中的流態(tài)變化。柔性鉆桿11通過扶正器12固定在兩根有機(jī)玻璃管14中間；兩根有機(jī)玻璃管14通過塑料軟管13連接，上面的有機(jī)玻璃管14垂直放置，下面的有機(jī)玻璃管14安放角度可在0～90°范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)；上面的有機(jī)玻璃管14上端通過塑料軟管13連接至水槽15；下面的有機(jī)玻璃管14下端通過密封圈10與鋁合金底座6連接；鋁合金底座6的一個接口連接有壓力計9；鋁合金底座6的一個接口通過耐壓塑料軟管5連接至儲氣瓶2、空氣壓縮機(jī)1，耐壓塑料軟管5上安裝有閥門4和流量計3；鋁合金底座6的一個接口通過耐壓塑料軟管5連接至泵7、水箱8，耐壓塑料軟管5上安裝有閥門4。

實驗過程中，通過耐壓塑料軟管5向鋁合金底座6中持續(xù)泵入鉆井液，鉆井液通過鋁合金底座6進(jìn)入有機(jī)玻璃管14與柔性鉆桿11形成的井筒環(huán)空中，空氣壓縮機(jī)1通過耐壓塑料軟管5向鋁合金底座6內(nèi)注入空氣，注氣量可以通過流量計3讀出，氣體通過鋁合金底座6進(jìn)入井筒環(huán)空中，通過壓力計9記錄氣體運移過程中井底壓力的變化情況，同時觀察通氣體運移過程中的流態(tài)變化；控制閥門4可以調(diào)節(jié)注氣量，模擬不同注氣量條件下的井筒環(huán)空多相流動狀態(tài)，通過壓力計9記錄不同注氣量下環(huán)空多相流運移過程中井底壓力的變化情況，同時觀察流態(tài)變化規(guī)律。