[發明專利]用于產水氣井井筒結垢風險評價的實驗裝置與方法

有效

• 申請號: 201810705042.3
• 申請日: 2018-07-02
• 公開（公告）號: CN108843314B
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 張亮;許素丹;康俊;白廣毅;張佳旋;張攀峰;任韶然
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B47/10;E21B47/00
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 崔自京

本發明涉及一種用于氣井井筒結垢風險評價的實驗裝置與方法。實驗裝置包括井筒模擬及保溫系統和流體注入及收集系統；井筒模擬及保溫系統用于模擬地層中的井筒，為氣水兩相流提供流動通道，并將井筒保持在地層溫度；流體注入及收集系統用于地層水和氣體的注入以及產出地層水的收集。本發明能夠模擬井筒中的氣水兩相流動，在不同氣水比條件下地層水在井筒中的動態結垢過程；可以分段測定金屬管中附著在管壁上的結垢量，觀察結垢的形貌、判斷堵塞狀況，繪制沿金屬管壁附著垢量和垢層厚度剖面；可以測量總結垢量、附著垢量、未附著垢量中滯留在金屬管中部分和未附著垢量中隨地層水產出部分，分析不同形式結垢物在井筒中的分配比例；該裝置除了可以用于評價井筒內結垢及堵塞風險，也可以用于評價防垢劑的防垢效果；設備簡單、操作方便、可行性高。

技術領域

本發明屬于油氣開采技術領域，具體地，涉及一種用于產水氣井井筒結垢風險評價的實驗裝置與方法。

背景技術

氣井開采過程常常伴隨著地層水產出，沿井筒溫度壓力變化以及地層水向氣相中的蒸發，可以引起地層水結垢趨勢增強，導致井筒結垢以及堵塞風險。井筒中結垢包括三個動力學過程，一是水中結垢離子向管壁擴散，在管壁上直接生成析晶垢；二是結垢離子先在水相中生成顆粒垢，部分顆粒垢將向管壁堆積并附著在管壁上；三是在管壁上吸附或堆積的垢物發生剝離，重新進入地層水中。綜合作用下來，井筒中生成的結垢物將分為兩部分，一部分附著在管壁上，一部分將分散于地層水中，其中附著在管壁上的垢粒將形成垢層，使得井筒內徑逐漸減小，最終可能導致井筒堵塞、產能降低。因此，準確掌握結垢顆粒在井筒管壁上的附著比例、附著區域、附著厚度對于準確評價結垢風險并采取經濟有效的防垢措施具有重要意義。而目前，針對井筒的結垢風險預測，主要還是依據過飽和度指數計算的單位體積地層水結垢趨勢來進行分析，只能籠統判斷結垢風險的大小，無法量化給出井筒結垢厚度以及堵塞對產能的影響；室內實驗評價主要是采用盤管進行動態結垢實驗或采用反應釜進行靜態結垢實驗，這些實驗方法主要適用于防垢劑的篩選評價，目前暫未見用于模擬氣井井筒流動狀態下的動態結垢過程以及評價結垢附著比例、附著區域以及附著厚度的實驗裝置及方法。

發明內容

本發明提供了一種用于氣井井筒結垢風險評價的實驗裝置與方法，可以模擬氣井井筒流動狀態下的動態結垢過程。該裝置操作簡單，方法易實施，可以評價不同氣水比例及流動條件下，地層水的總結垢量、隨地層水產出垢量、滯留在井筒中的未附著垢量、以及附著在管壁上的垢量，進而可計算結垢附著比例，還可以計量沿井筒不同井段內的附著垢量，分析結垢附著區域和附著厚度等，進而系統分析井筒結垢動力學以及附著結垢物堵塞井筒風險，為含水氣井井筒防垢措施制定提供實驗基礎。

為解決上述問題，本發明所采用的技術方案如下：

一種用于產水氣井井筒結垢風險評價的實驗裝置，包括：井筒模擬及保溫系統和流體注入及收集系統，其特征在于：井筒模擬及保溫系統用于模擬地層中的井筒，為氣水兩相流提供流動通道，并將井筒保持在地層溫度；流體注入及收集系統用于地層水和氣體的注入以及產出地層水的收集。

用于產水氣井井筒結垢風險評價的實驗方法，采用上述的實驗裝置，其特征在于，進行產水氣井井筒結垢風險評價時，將氣泵與氣源連通，將地層水結垢陰陽離子溶液分別盛放于兩個燒杯中，將金屬管末端的塑料軟管沒入地層水收集燒杯的液面之下，然后打開氣泵和蠕動泵，將氣體和地層水預熱后按照一定比例注入到金屬管中形成氣液兩相流動并結垢，一定時間或判斷結垢物完全堵塞金屬管后，拆開金屬管，觀察各金屬管短節堵塞以及管壁結垢情況，收集管內未附著的顆粒垢，根據結垢前后金屬管短節質量變化計算附著垢量以及平均結垢厚度，收集隨地層水產出的顆粒垢，并對產出地層水的結垢離子進行滴定，計算總結垢量，綜合評價金屬管內的結垢風險。