[發(fā)明專利]液膜及液滴攜液量模擬裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010543921.8
• 申請(qǐng)日: 2020-06-15
• 公開（公告）號(hào): CN113804851A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柯文奇;牛駿;岑學(xué)齊;王元慶;曾皓;申強(qiáng);柴國(guó)興
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院
• 主分類號(hào): G01N33/22
• 分類號(hào): G01N33/22
• 代理公司: 北京思創(chuàng)畢升專利事務(wù)所 11218
• 代理人: 孫向民;廉莉莉

本發(fā)明實(shí)施例公開了一種液膜及液滴攜液量模擬裝置及方法。其中，液膜及液滴攜液量模擬裝置，所述儲(chǔ)液罐內(nèi)的液體經(jīng)螺桿泵增壓后與經(jīng)氣體增壓泵增壓的氣體在氣液混合器內(nèi)混合，用于模擬地層氣液混合流入井筒的過程；所述環(huán)狀液膜測(cè)量裝置設(shè)置在模擬井筒上，所述液滴分離裝置設(shè)置在所述模擬井筒的頂部，所述液滴分離裝置用于分離所述模擬井筒產(chǎn)出氣中液滴攜帶量；所述液滴分離裝置的一個(gè)出口與所述氣液分離罐的入口連通，所述氣液分離罐上設(shè)置氣體出口；所述氣液分離罐與所述儲(chǔ)液罐連通；所述液滴分離裝置的另一個(gè)出口與液滴攜帶量計(jì)量裝置連通。達(dá)到保證高氣液比、高流速條件下的液膜收集測(cè)量準(zhǔn)確的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于油氣田開采技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種液膜及液滴攜液量模擬裝置及方法。

背景技術(shù)

天然氣井都不同程度地存在井底積液，大部分氣井在正常狀況下的流體狀態(tài)為氣體攜帶小液滴的霧狀流體，這時(shí)氣體以小液滴的形式攜帶至井口，此時(shí)氣體會(huì)呈現(xiàn)連續(xù)相，水為分散相。實(shí)際上，在井筒中液體主要以兩種形式存在：一種是以小液滴形式存在，在正常生產(chǎn)的氣井中該種形式液體多位于井筒的中、上部；一種是以液膜形式存在環(huán)油管內(nèi)壁上。當(dāng)臨界攜液流速小于井筒中氣體的流速時(shí)，天然氣會(huì)將液體以小霧滴形式攜至井口。當(dāng)臨界攜液流速大于井筒中氣體的流速時(shí)，天然氣不足以攜帶液滴，隨著時(shí)間增長(zhǎng)，液滴直徑會(huì)不斷的增大最終墜落至井底逐漸形成積液。當(dāng)天然氣井底產(chǎn)生積液后，井口壓力快速下降，氣井井口只產(chǎn)純氣，氣中不攜帶水，氣井產(chǎn)氣量明顯下降，井底液面逐漸升高，井底壓力快速增加，嚴(yán)重積液會(huì)使氣井減產(chǎn)甚至停產(chǎn)，最終就會(huì)造成氣井水淹的情況。目前研究人員研究表明，氣井?dāng)y液不僅存在液滴攜帶、液滴聚并、液滴分裂、液膜減薄/增厚等現(xiàn)象,還存著其他未明確的現(xiàn)象，明確氣井?dāng)y液機(jī)理是弄清楚氣井?dāng)y液與積液的理論基礎(chǔ)之一。

液膜測(cè)量技術(shù)廣泛應(yīng)用與核工業(yè)、石油工業(yè)等，主要采用電極、光學(xué)等測(cè)量方法得到液膜厚度、液膜液量等。現(xiàn)有方法和裝置如利用激光可透過液體和空氣但不能透過固體的原理測(cè)試薄液膜厚度。采用電導(dǎo)探針測(cè)量液膜厚度隨時(shí)間變化的實(shí)驗(yàn)測(cè)量。利用電容探針氣液兩相分離流液膜分布測(cè)量裝置。提供液膜軸向流動(dòng)參數(shù)雙視角測(cè)量方法結(jié)合激光誘導(dǎo)熒光技術(shù)，實(shí)現(xiàn)環(huán)狀流液膜雙視角流動(dòng)信息及時(shí)空流動(dòng)特征的測(cè)量。利用片狀激光光束射入液膜，通過相機(jī)接收反射圖像，并進(jìn)行處理獲得水膜厚度。測(cè)量?jī)上喹h(huán)狀流的壓降梯度及液膜與管壁之間的剪應(yīng)力τw，根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律計(jì)算半徑r處的液膜內(nèi)剪應(yīng)力τ，然后根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律得到的半徑r處的液膜內(nèi)剪應(yīng)力τ計(jì)算液膜的速度分布u，再對(duì)液膜的速度分布u沿管道半徑方向進(jìn)行積分，得垂直管內(nèi)氣液兩相環(huán)狀流液膜的流量mlf。液膜厚度測(cè)量裝置，被采集對(duì)象被光學(xué)照明系統(tǒng)照射后的光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)處理得到被采集對(duì)象的真實(shí)液膜厚度。環(huán)狀流液膜收集與計(jì)量裝置，利用多孔滲透管道實(shí)現(xiàn)對(duì)液膜的完全收集，得到液膜平均流量。利用電導(dǎo)傳感器實(shí)現(xiàn)一種實(shí)現(xiàn)壁面液膜厚度多點(diǎn)實(shí)時(shí)測(cè)量的裝置。對(duì)圓管內(nèi)氣液兩相環(huán)狀流的相界面進(jìn)行拍攝，得包含液膜和氣芯的灰度圖，進(jìn)行處理分析后得到圓管內(nèi)氣液兩相環(huán)狀流液膜厚度的測(cè)量及修正方法。利用超聲換能器實(shí)驗(yàn)采樣獲得超聲反射波和入射波，對(duì)兩者進(jìn)行快速傅里葉變換(FFT)得到頻域信號(hào)，獲得頻域內(nèi)的反射系數(shù)頻譜圖，進(jìn)而獲得準(zhǔn)確測(cè)量氣液兩相流液膜厚度。120度分布的同心三電極液膜測(cè)量傳感器測(cè)量氣液/油氣水多相流體液膜厚度。基于超聲測(cè)量氣液兩相流周向液膜厚度的裝置。

以上方法能夠采用間接方法測(cè)量液膜厚度，但在氣井生產(chǎn)過程中，液體運(yùn)動(dòng)速度快，基于電極、超聲、成像的方法均為簡(jiǎn)潔方法，需通過計(jì)算、處理間接得到液膜厚度，而并非直接方法。而采用壁面多孔滲透管道的方法能夠收集液膜，但是難以保證高氣液比、高流速條件下的液膜收集測(cè)量準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種液膜及液滴攜液量模擬裝置及方法，至少解決現(xiàn)有技術(shù)中難以保證高氣液比、高流速條件下的液膜收集測(cè)量準(zhǔn)確的問題。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種液膜及液滴攜液量模擬裝置，包括：

模擬井筒、環(huán)狀液膜測(cè)量裝置、液滴分離裝置、儲(chǔ)液罐、螺桿泵、氣體增壓泵、氣液混合器、氣液分離罐和液滴攜帶量計(jì)量裝置；