[發(fā)明專利]頁巖氣井水平段井筒兩相流動全尺寸模擬實驗裝置及方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110370966.4 | 申請日： | 2021-04-07 |
| 公開（公告）號： | CN113062724A | 公開（公告）日： | 2021-07-02 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 劉永輝;靳悅;羅程程;李綱;楊建英;王強(qiáng) | 申請（專利權(quán)）人： | 西南石油大學(xué) |
| 主分類號： | E21B47/00 | 分類號： | E21B47/00;E21B47/002;E21B47/06;E21B49/08;G01D21/02 |
| 代理公司： | 成都方圓聿聯(lián)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51241 | 代理人： | 羅軍 |
| 地址： | 610500 四*** | 國省代碼： | 四川;51 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 頁巖 氣井 水平 井筒 兩相 流動 尺寸 模擬 實驗 裝置 方法 | ||
本發(fā)明提供一種頁巖氣井水平段井筒兩相流動全尺寸模擬實驗裝置及方法，主要包括突出水平段結(jié)構(gòu)實驗回路、配套裝置、測控系統(tǒng)；突出水平段結(jié)構(gòu)實驗回路，依次包括水箱、液體離心泵、氣液混合器、水平段、過渡段、垂直段、氣液分離器，連接成環(huán)形的實驗回路；空氣壓縮機(jī)通過儲氣罐與氣液混合器連接。所述的配套裝置對實驗回路進(jìn)行實驗介質(zhì)控制和實驗參數(shù)檢測；測控系統(tǒng)對實驗回路進(jìn)行實驗信息采集。本發(fā)明采用相似比例尺原理用于實驗管段的設(shè)計；突出水平段結(jié)構(gòu)，更加真實模擬頁巖氣水平井的流動特征。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于石油開采技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種頁巖氣井水平段井筒兩相流動全尺寸模擬實驗裝置及方法。
背景技術(shù)
氣液兩相流動影響規(guī)律是氣井排水采氣工藝重要的理論基礎(chǔ)，針對于頁巖氣井水平井具有早期遞減快、低產(chǎn)生產(chǎn)周期長、一直氣液同產(chǎn)的生產(chǎn)特征并且具有超長水平復(fù)雜結(jié)構(gòu)，目前很少有針對頁巖氣井水平段井眼軌跡對氣液兩相流動影響規(guī)律實驗研究。這也嚴(yán)重影響了排采工藝介入時機(jī)及針對性。因此需要采用實驗方法來模擬水平段井筒兩相流動，為頁巖氣井排采提供重要的理論基礎(chǔ)，從而達(dá)到提高頁巖氣井藏最終采收率的目的。
2005年，羅小明將實驗段設(shè)計為“U”結(jié)構(gòu)，半徑為0.3m。整個實驗段分為入口穩(wěn)定段、實驗測量段和出口穩(wěn)定段三部分并且固定在可以上下轉(zhuǎn)動的槽鋼制作的平臺上，可調(diào)節(jié)測量段角度，實驗管路采用內(nèi)徑50mm，長40m的不銹鋼管。
2009年，劉方提出將水平段參考為內(nèi)徑51mm的水平-下傾-上升、微上傾-立管，兩種形式的實驗管道，其中立管高度分別為6.65m和6.15m、水平管和下傾管的總長為95.21m、上傾管長度25.97m、用來模擬嚴(yán)重段塞流的產(chǎn)生機(jī)理和流動特性。
2010年，肖高棉研制了“L”型水平氣井連續(xù)攜液模擬實驗裝置：水平管段長6m，垂直段管高18m，中間增加1.5m的造斜段。造斜段與水平段、垂直段之間采用等直徑軟管連接，從而可通過調(diào)整垂直段與水平段的上下位置改變造斜段的傾斜角度。實驗管采用φ30×3mm的有機(jī)玻璃，以便可視化觀測管段中的連續(xù)攜液與積液過程。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種頁巖氣井水平段井筒兩相流動全尺寸模擬實驗裝置及方法，旨在實現(xiàn)以實際頁巖氣井典型水平段為研究對象，依據(jù)相似比例尺原理設(shè)計突出水平段結(jié)構(gòu)的實驗裝置，以流體物性相似準(zhǔn)則確定實驗參數(shù)，研究水平段井眼軌跡對氣液兩相流動影響規(guī)律。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，
頁巖氣井水平段井筒兩相流動全尺寸模擬實驗裝置，主要包括突出水平段結(jié)構(gòu)實驗回路、配套裝置、測控系統(tǒng)；
突出水平段結(jié)構(gòu)實驗回路，依次包括水箱、液體離心泵、氣液混合器、水平段、過渡段、垂直段、氣液分離器，連接成環(huán)形的實驗回路；
空氣壓縮機(jī)通過儲氣罐與氣液混合器連接。
其中垂直段、過渡段、水平段為實驗管段，用于頁巖氣井水平段氣水兩相流動模擬。
垂直段、過渡段、水平段幾何尺寸設(shè)計是以頁巖氣田實際水平井為原型，實際井垂深約3000m，水平段長約1000m。依據(jù)相似比例尺原理將水平段的AB靶點之間距離，折算到40m長的實驗管段上，確定其縮放系數(shù)，同時將水平段高程差按該系數(shù)進(jìn)行縮小，過渡段2和垂直段1分別設(shè)計成1/4圓弧過渡(半徑3.88m)、6m長的垂直管。整個實驗管段高度達(dá)到11m，均采用φ114×10mm透明有機(jī)玻璃管用于頁巖氣井氣液兩相流動規(guī)律模擬研究。
所述的配套裝置對實驗回路進(jìn)行實驗介質(zhì)控制和實驗參數(shù)檢測；測控系統(tǒng)對實驗回路進(jìn)行實驗信息采集。
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