[發(fā)明專利]一種氣水混注井井筒兩相流流型和壓力模擬實(shí)驗裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710297862.9
• 申請日: 2017-04-29
• 公開（公告）號: CN106939782A
• 公開（公告）日: 2017-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王永清;石書強(qiáng);劉永輝;張建軍;邊峰
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號: E21B43/16
• 分類號: E21B43/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于油氣田氣水混注提高采收率實(shí)驗裝置，尤其涉及一種氣水混注井井筒兩相流流型和壓力模擬實(shí)驗裝置及方法。

背景技術(shù)

氣水混注是油田提高原油采收率的一種重要工藝，準(zhǔn)確預(yù)測井筒壓力是氣水混注井動態(tài)監(jiān)測的重要方法。氣水混注井為典型的氣液兩相下降流，在原油開采中，兩相上升流研究較為成熟，其中以Duns&Ros、Hagedorn&Brown、Orkiszewski等學(xué)者為代表，詳細(xì)的研究了垂直管兩相上升流流型及壓降的計算方法，而氣液兩相下降流在鍋爐、冷熱交換器、核能中研究較多，而在石油領(lǐng)域中研究較少，精確的預(yù)測氣液兩相流流型是計算持液率、摩阻、壓降的基礎(chǔ)，由于氣液兩相下降流滑脫的存在，使得下降流持液率計算更加復(fù)雜，因此有必要研究清楚氣水混注過程中氣液兩相下降流流型。該實(shí)驗裝置是以現(xiàn)場氣水混注井流程為基礎(chǔ)所研制的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種氣水混注井井筒兩相流流型和壓力模擬實(shí)驗裝置及方法，旨在實(shí)現(xiàn)氣水混注井氣液兩相下降流流型觀察及井筒壓降測量。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種氣水混注井井筒兩相流流型和壓力模擬實(shí)驗裝置及方法，主要包括實(shí)驗回路，配套系統(tǒng)和測控系統(tǒng)，可以模擬氣水混注井垂直、傾斜、水平段氣-水兩相下降流流型和壓力測試。

其中，實(shí)驗回路包括水箱、液體離心泵、氣體壓縮機(jī)、儲氣管、氣水混合段、垂直段、傾斜段、水平段等。整個氣液混合段、垂直段、傾斜段、水平段為透明有機(jī)玻璃管，便于觀察流型。實(shí)驗介質(zhì)為空氣和水，水由離心泵提供，氣體由空氣壓縮機(jī)提供，氣體和水通過氣、液流量計進(jìn)入氣水混合段。油田現(xiàn)場氣、水被注入井筒之前存在一段氣水混合段，氣水混合段是以此為依據(jù)而研制的。氣、水通過氣水混合段流經(jīng)垂直段、傾斜段、水平段，最后進(jìn)入水箱，水由離心泵再次泵送進(jìn)入氣液混合段形成一個完整的實(shí)驗回路；

配套裝置包括壓力傳感器、氣體流量計、液體流量計、高速攝像儀。氣體流量計和液體流量計分別計量氣體和水的流速。在垂直段、傾斜段、水平段兩端分別安裝壓力傳感器，用來測量各管段對應(yīng)的壓降。高速攝像儀是用來拍攝垂直、傾斜、水平管段的氣水兩相流流型；

測控系統(tǒng)包括無紙記錄儀、筆記本電腦。氣體流量、液體流量、各管段壓力參數(shù)通過電纜傳送給無紙記錄儀，無紙記錄儀可以實(shí)時記錄每秒氣體流量、液體流量、各管段壓力參數(shù)。最后通過電腦讀取無紙記錄儀所測量的參數(shù)。

本發(fā)明一種氣水混注井井筒兩相流流型和壓力模擬實(shí)驗裝置及方法，可以模擬氣水混注井氣水兩相下降流流型實(shí)驗和壓力實(shí)驗。

附圖說明

圖1是一種氣水混注井井筒兩相流流型和壓力模擬實(shí)驗裝置流程圖；

1、27-水箱，2、13-離心泵，3、15、17-調(diào)節(jié)閥，4-液體流量計，5、6、11-電纜，7-氣水混合段，8-垂直段，9、19、20、21、23、24、26-壓力傳感器，10-無紙記錄儀，12-筆記本電腦，14-空氣壓縮機(jī)，16-儲氣罐，18-氣體流量計，19-高速攝像儀，22-傾斜段，25-水平段

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示，圖1是本發(fā)明氣水混注井井筒兩相流流型和壓力模擬實(shí)驗裝置流程圖。

一種氣水混注井井筒兩相流流型和壓力模擬實(shí)驗裝置及方法，主要包括實(shí)驗回路，配套系統(tǒng)和測控系統(tǒng)，可以模擬氣水混注井垂直、傾斜、水平段氣-水兩相下降流流型和壓力測試。

實(shí)驗介質(zhì)為空氣和水，氣體由空氣壓縮機(jī)提供，儲存在儲氣罐，通過調(diào)節(jié)閥17和氣體流量計進(jìn)入氣液混合段7，通過調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)氣體流量，氣體流量由氣體流量計通過電纜6傳送給無紙記錄儀10，無紙記錄儀記錄氣體流量。離心泵2將水箱1中的水泵送到氣液混合段7，通過液體流量計計量水的流量，調(diào)節(jié)閥3調(diào)節(jié)水流量。通過調(diào)節(jié)閥可以控制整個實(shí)驗的氣、液注入速度，從而開展不同氣速、液速條件下氣液兩相下降流流型和壓力實(shí)驗。

氣體和水通過氣液混合段后流入垂直管段8，兩端壓力分別由壓力傳感器9、20計量，通過電纜傳送給無紙記錄儀，垂直管段的氣液下降流流型由高速攝像儀19拍攝。可以實(shí)現(xiàn)氣水混注井垂直段氣液兩相下降流流型實(shí)驗，同時也可測量氣液兩相下降流對應(yīng)壓降。