[發明專利]測量渦流排水采氣工具所在井筒內環膜厚度的裝置及方法

有效

• 申請號: 201810518254.0
• 申請日: 2018-05-27
• 公開（公告）號: CN108708709B
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 傅程;李曉慧;黃斌;蔡萌;宋考平;劉保君
• 申請（專利權）人: 東北石油大學
• 主分類號: E21B43/38
• 分類號: E21B43/38;E21B47/00;G01D21/02
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務所 23118
• 代理人: 曹愛華

本發明涉及的是測量渦流排水采氣工具所在井筒內環膜厚度的裝置及方法，其中測量渦流排水采氣工具所在井筒內環膜厚度的裝置包括多相流裝置、超聲多普勒測速裝置、渦流工具，多相流裝置包括氣體分配管路、液體分配管路、導軌、行車起吊機構、手動卷揚機、有機玻璃管測量機構、電控裝置、計算機，空氣壓縮機經氣體分配管路連接至混合器，水槽經由泵、液體分配管路連接混合器，混合器經管線分別連接相應的有機玻璃管，該管線安裝電動閥；其中一個有機玻璃管內有渦流工具，有機玻璃管安裝在移動支架上；超聲多普勒測速裝置用于對環膜厚度和液相速度進行測量。本發明能夠測量不同井斜角及不同氣液比條件下經過渦流工具后井筒內環膜的厚度及液相的速度。

技術領域

本發明涉及渦流工具排水采氣技術，具體涉及測量渦流排水采氣工具所在井筒內環膜厚度的裝置及方法。

背景技術

在氣井生產過程中，由于天然氣生產初期，地層能量供給充足，產氣量高；隨著生產的進行，地層能量逐漸降低導致產氣量降低，氣流產生的向上托舉力不足，氣井積液無法隨著氣流一起帶出并在井底逐漸積聚，能量損失變大，產氣量進一步減少。在氣井出水初期，能量供給充足，氣量能夠攜帶積液至地面；氣井出水中后期，隨著地層能量的衰竭和出水量的增大，氣藏的壓力和流動速度逐步降低，致使井筒中的產出水和凝析液不能完全排出，使其滯留在井中，增加了天然氣井產氣層的整體回壓，液體不斷積存造成了氣井井底積液。解決井底積液問題的一種重要工藝技術是渦流工具排水采氣工藝，利用該工藝可實現對井底積液的氣井進行排水采氣的目的。

渦流工具排水采氣工藝是通過應用渦流工具來實現井下氣液分離、產出水回注和采氣集于一體的新型排水采氣工藝。渦流工具優點是結構簡單、體積小、效率高。氣液兩相流由井底進入井筒，在井筒中的狀態由于渦流工具的作用發生了改變。在流經渦流工具之前，氣液兩相流沿管徑方向分布均勻，經過渦流工具后氣液兩相流由于離心力作用發生分離，中心處形成氣柱，管壁處形成液膜。隨著氣體繼續向上舉升液體。環繞井筒的的液膜傾角斜率不斷增大，且呈逐漸穩定的螺旋狀態。整個過程中，由于渦流工具的作用效果不同，環膜的厚度不斷變化。因此可以根據環膜厚度及液相速度驗證渦流工具排水采氣效果。

目前對渦流工具的研究主要集中于利用數值模擬技術進行計算，在設計階段軟件模擬的渦流工具軟件中效果很好，但在實際生產中并不能達到預期的效果。主要原因是室內實驗驗證較少，無法對數值模擬結果進行驗證，直接應用于現場工況，效果不夠穩定。特別是室內實驗研究中經過渦流排水采氣工具后產生的旋流及穩定后的環膜厚度測量這一關鍵性難題一直無法解決。

發明內容

本發明的一個目的是提供測量渦流排水采氣工具所在井筒內環膜厚度的裝置，這種測量渦流排水采氣工具所在井筒內環膜厚度的裝置用于解決室內實驗研究中經過渦流排水采氣工具后產生的旋流及穩定后的環膜厚度測量這一關鍵性難題一直無法解決的問題，本發明的另一個目的是提供測量渦流排水采氣工具所在井筒內環膜厚度的裝置進行測量實驗的方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：這種測量渦流排水采氣工具所在井筒內環膜厚度的裝置包括多相流裝置、超聲多普勒測速裝置、渦流工具，多相流裝置包括空氣壓縮機、氣體分配管路、水槽、液體分配管路、移動支架、導軌、行車起吊機構、手動卷揚機、混合器、有機玻璃管測量機構、電控裝置、計算機，空氣壓縮機經由氣體分配管路連接至混合器，水槽經由泵、液體分配管路連接至混合器，混合器經管線分別連接相應的有機玻璃管，該管線上安裝電動閥，電動閥連接電控裝置，每個有機玻璃管通過管線連接氣液分離器，氣液分離器連接水槽；其中一個有機玻璃管內有渦流工具，有機玻璃管上安裝差壓傳感器、溫度傳感器、孔隙率變送器，每個有機玻璃管安裝在移動支架上，移動支架具有腳輪；導軌由臥式導軌一側設置立式導軌構成，具有工字形軌道，移動支架傾斜設置在臥式導軌與立式導軌之間，與臥式導軌與立式導軌均通過腳輪滑動連接；每個有機玻璃管均安裝差壓傳感器、溫度傳感器、孔隙率變送器，氣體分配管路、液體分配管路分別安裝多個流量計；差壓傳感器、溫度傳感器、孔隙率變送器均連接計算機；