本發(fā)明屬于優(yōu)選管柱排水采氣工藝，尤其涉及優(yōu)選管柱模擬裝置與實(shí)驗(yàn)方法。

背景技術(shù)：

隨著氣井的不斷開采，氣井井底壓力不斷減小，單純依靠井底壓力開采天然氣變得越來越困難，這將導(dǎo)致氣井進(jìn)入間歇式生產(chǎn)，故應(yīng)及時(shí)調(diào)整管柱，改變生產(chǎn)管徑，使井筒生產(chǎn)管柱內(nèi)氣體流速達(dá)到臨界流速，這就是優(yōu)選管柱排液采氣工藝。長期以來，對(duì)于井底氣速高，排液能力強(qiáng)的氣井可采用大管徑或套管生產(chǎn)，從而達(dá)到減小阻力，降低井底壓力以獲得高產(chǎn)氣量的目的；對(duì)于井底壓力和產(chǎn)氣量均較低的氣井，可采取更換小管徑的方法來增大井底流速，從而使氣井正常生產(chǎn)，延長氣井的自噴采氣期。

調(diào)研發(fā)現(xiàn)，通常開展優(yōu)選管柱模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要拆卸原尺寸管柱和安裝新尺寸管柱，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)周期長；即使在同一實(shí)驗(yàn)裝置上安裝2種尺寸管柱時(shí)，由于不能瞬時(shí)完成不同尺寸管柱的流動(dòng)切換，使得優(yōu)選管柱實(shí)驗(yàn)的條件(井底壓力、溫度、氣流量、液流量等)差異大，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析困難。

本發(fā)明旨在改變傳統(tǒng)的優(yōu)選管柱排水采氣模擬裝置及實(shí)驗(yàn)方法。因此發(fā)明了一種可瞬時(shí)切換多組管徑的實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置包含多個(gè)管徑的測試單元組成，每個(gè)測試單元包括透明的有機(jī)玻璃管及其配套的壓力、溫度、差壓傳感器和高速攝像儀，各測試單元由旋轉(zhuǎn)多通換向閥來瞬時(shí)完成切換，可實(shí)現(xiàn)不動(dòng)管柱，在相同條件(井底壓力、溫度、氣流量、液流量等)下觀察不同尺寸管柱對(duì)流型的影響，測試其對(duì)壓降的影響，完成優(yōu)選管柱排水采氣的基礎(chǔ)理論研究。與傳統(tǒng)的優(yōu)選管柱實(shí)驗(yàn)裝置相比，該裝置大大減少了實(shí)驗(yàn)工作量，進(jìn)一步提高了實(shí)驗(yàn)效率和準(zhǔn)確度，為排水采氣優(yōu)選管柱實(shí)驗(yàn)提供了一套高效的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種優(yōu)選管柱模擬裝置與實(shí)驗(yàn)方法，旨在有效的解決當(dāng)前低壓低產(chǎn)氣井臨界流速、自噴管柱尺寸等影響氣井舉升能力的問題。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種優(yōu)選管柱模擬裝置與實(shí)驗(yàn)方法，主要包括實(shí)驗(yàn)回路，配套系統(tǒng)和測控系統(tǒng)組成。其中，

實(shí)驗(yàn)回路包括水箱、耐壓管、多個(gè)管徑測試單元、水平短管、鋼絲軟管等。水由水箱流出后進(jìn)入耐壓管，氣體由空氣壓縮機(jī)提供，經(jīng)氣體流量計(jì)計(jì)量后在氣液混合器與水混合，混合后的氣液兩相經(jīng)通過旋轉(zhuǎn)多通換向閥流入管徑測試單元，最后經(jīng)氣液分離器分離后重新流入水箱，形成一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)回路；

旋轉(zhuǎn)多通換向閥，有一個(gè)流入通道和多個(gè)流出孔道，每個(gè)通道間隔為45°，滿足在不同實(shí)驗(yàn)條件(井底壓力、溫度、氣流量、液流量等)下可瞬時(shí)完成不同尺寸管柱的流動(dòng)切換，使水、氣進(jìn)入不同的測試單元；

管徑測試單元均由有機(jī)透明玻璃管連接組成，不僅耐壓還可在實(shí)驗(yàn)過程中直接觀察管內(nèi)氣液兩相流的流動(dòng)型態(tài)，確定有效流型；

配套裝置是由壓力傳感器、壓差傳感器、溫度傳感器、氣體流量計(jì)、液體流量計(jì)、高速攝像儀等組成。壓力傳感器、壓差傳感器分別用以測量測試單元的井底壓力、壓差。溫度傳感器記錄測試單元的井底溫度。氣體流量計(jì)、液體流量計(jì)分別用以測量氣體、液體流量。高速攝像儀可記錄測試單元中產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；

測控系統(tǒng)是將多個(gè)管徑測試單元在兩相流實(shí)驗(yàn)過程中所產(chǎn)生的壓差、水量、氣量、壓力等參數(shù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集器上，各種參數(shù)通過數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行記錄并可以由電腦導(dǎo)出。

本發(fā)明是提供一種優(yōu)選管柱模擬裝置與實(shí)驗(yàn)方法，具有測量多個(gè)管徑測試單元內(nèi)氣液兩相流流型和壓降以及優(yōu)選管柱等功能，能夠快速的確定多個(gè)管徑測試單元內(nèi)氣液流速，以及測試單元的管徑和提高氣井生產(chǎn)效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖；

圖中：1-空氣壓縮機(jī)、2-儲(chǔ)氣罐、3-柱塞計(jì)量泵、4-液體流量計(jì)、5-水箱、6-氣液分離器、7-閥門、8-耐壓管、9-電腦、10-數(shù)據(jù)采集器、11-數(shù)據(jù)電纜、12-多個(gè)管徑測試單元、13-高速攝像儀、14-壓差傳感器、15-壓力傳感器、16-溫度傳感器、17-鋼絲軟管、18-旋轉(zhuǎn)多通換向閥、19-連接管、20-氣液混合器、21-氣體流量計(jì)。

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(duì)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。

圖1是本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，圖1所示，本發(fā)明之一種優(yōu)選管柱模擬裝置包括管段回路、配套系統(tǒng)和測控系統(tǒng)。

所述的管段回路是由耐壓管8、連接管19、旋轉(zhuǎn)多通換向閥18、鋼絲軟管17、多個(gè)管徑測試單元12、閥門7連接成一個(gè)管段回路，回路內(nèi)的液體可循環(huán)利用。

所述的配套系統(tǒng)是由空氣壓縮機(jī)1、儲(chǔ)氣罐2、氣體流量計(jì)21、柱塞計(jì)量泵3、液體流量計(jì)4、氣液分離器6、水箱5、高速攝像儀13、壓差傳感器14、壓力傳感器15、溫度傳感器16組成。

所述的測控系統(tǒng)是由數(shù)據(jù)采集器10、電腦9組成。數(shù)據(jù)采集器是將實(shí)驗(yàn)測試的溫度、壓力、壓差、液量、氣量等參數(shù)進(jìn)行記錄儲(chǔ)存。儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)可通過數(shù)據(jù)線導(dǎo)入電腦。

本發(fā)明之一種優(yōu)選管柱實(shí)驗(yàn)方法包括以下步驟：

打開空氣壓縮機(jī)1將空氣進(jìn)行高壓壓縮，氣體進(jìn)入儲(chǔ)氣罐2進(jìn)行儲(chǔ)存，實(shí)驗(yàn)時(shí)可直接使用。氣體通過耐壓管流通并經(jīng)過氣體流量計(jì)21進(jìn)行測量。通過水龍頭向水箱5內(nèi)注水，水箱內(nèi)的水流入耐壓管并經(jīng)過液體流量計(jì)4進(jìn)行測量。經(jīng)過計(jì)量后的氣體和水在氣液混合器20混合并通過連接管19流入旋轉(zhuǎn)多通換向閥18。

轉(zhuǎn)多通換向閥18具有多個(gè)流出通道，每個(gè)流出通道都連通一個(gè)管徑測試單元，旋轉(zhuǎn)多通換向閥18可以在不同實(shí)驗(yàn)條件(井底壓力、溫度、氣流量、液流量等)下可瞬時(shí)完成不同尺寸管柱的流動(dòng)切換，使水、氣進(jìn)入不同的測試單元；

每個(gè)管徑測試單元底部安裝壓差傳感器14、壓力傳感器15和溫度傳感器16，可在實(shí)驗(yàn)時(shí)實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)；在每個(gè)測試單元中部安裝一個(gè)高速攝像儀13用來記錄在實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的氣液兩相流現(xiàn)象。

在每個(gè)管徑測試單元結(jié)束后，測試單元內(nèi)的氣液兩相流會(huì)通過耐壓管流入氣液分離器6并將氣液兩相分離，氣體本身為空氣，可就地放空，水則流入水箱5，再進(jìn)行回收利用，減少浪費(fèi)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，關(guān)閉空氣壓縮機(jī)1、柱塞計(jì)量泵3、閥門7，水循環(huán)停止，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都由數(shù)據(jù)電纜11傳到數(shù)據(jù)采集器10記錄保存，數(shù)據(jù)可由電腦9導(dǎo)出。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1)每個(gè)管徑測試單元由有機(jī)透明玻璃管連接而成，有機(jī)透明玻璃管成本相對(duì)較低，不但能夠承受實(shí)驗(yàn)過程中的高壓氣體，還可以直接觀察實(shí)驗(yàn)過程中的現(xiàn)象；測試單元內(nèi)徑與現(xiàn)場相同，在實(shí)驗(yàn)過程中嚴(yán)格遵循實(shí)驗(yàn)要求，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)對(duì)現(xiàn)場生產(chǎn)有一定的參考作用；

2)本發(fā)明使用旋轉(zhuǎn)多通換向閥，可在相同實(shí)驗(yàn)條件(井底壓力、溫度、氣流量、液流量等)下可瞬時(shí)完成不同尺寸管柱的流動(dòng)切換，提高實(shí)驗(yàn)的效率和準(zhǔn)確率；

3)每個(gè)管徑測試單元在同一水平線上，可最直接有效地觀察在相同實(shí)驗(yàn)條件(井底壓力、溫度、氣流量、液流量等)下管徑對(duì)氣液兩相流的影響，完成管柱優(yōu)選；

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。