现场尺度水合物开采井井筒流动安全保障模拟实验系统技术方案

技术编号:18332733 阅读:30 留言:0更新日期:2018-07-01 07:07
本实用新型专利技术涉及石油、天然气等非常规能源开发工程技术领域,具体涉及一种现场尺度水合物开采井井筒流动安全保障模拟实验系统,包括试验井、水砂注入系统、气注入系统和数据采集与处理系统。本实用新型专利技术的现场尺度水合物开采井井筒流动安全保障模拟实验系统,能实现真实人工举升分离后的多相流流动监测,在现场尺度下揭示井筒内水合物的形成富集模式以及流动堵塞情况,能够测试实现不同抑制剂对井筒内水合物形成的影响以及不同曲率拐角对水合物形成与堵塞的影响,可以有效地为实地水合物开采流动安全保障提供有效的设计方案,为井筒安全防治方案设计提供参考,更好地为海域水合物开采提供技术支撑,具有现实和科学意义。

【技术实现步骤摘要】
现场尺度水合物开采井井筒流动安全保障模拟实验系统
本技术涉及石油、天然气等非常规能源开发工程
,具体涉及一种现场尺度水合物开采井井筒流动安全保障模拟实验系统。
技术介绍
天然气水合物作为一种笼型化合物,是甲烷气与水在低温、高压条件下形成的固体化合物。在实际的水合物开采过程中,无论利用降压法、注热法抑或新型开采方法,产物气体与水通常都是经过分离后,分别由气体、水各自管线产出。然而,往往由于气、水分离效率有限,通常在产气油管或产水管线内又参杂少量游离水或气体,在产物从井下运输至地面过程中,当井筒内遇到合适温度、压力条件时又容易导致二次水合物的生成。在实际开采中,水合物是否会生成?在什么条件下生成?以及生成二次水合物后是直接附着在管壁还是随着流体一起流动?在不采取任何措施条件下,形成的二次水合物最终是否会堵塞井筒,造成水合物开采的安全隐患?这些都是在实际海域水合物开采过程中需要注意的问题,也是保证水合物有效开采的关键。因此,本技术在实际井筒内设计模拟真实水合物开采过程中产物输送管道流动,在现场尺度揭示井筒内水合物的形成富集模式以及流动堵塞情况,以期为井筒安全防治方案设计提供参考,更好地为海域水合物开采提供技术支撑,具有现实和科学意义。
技术实现思路
为了设计模拟真实水合物开采过程中产物输送管道流动,揭示井筒内水合物的形成富集模式以及流动堵塞情况,本技术提供一种现场尺度水合物开采井井筒流动安全保障模拟实验系统,在现场尺度下揭示井筒内水合物的形成富集模式以及流动堵塞情况,以期为井筒安全防治方案设计提供参考,更好地为海域水合物开采提供技术支撑,具有现实和科学意义为了实现上述目的,本技术采用如下技术方案:现场尺度水合物开采井井筒流动安全保障模拟实验系统,包括试验井、水砂注入系统、气注入系统和数据采集与处理系统;所述试验井内设置有油管、电潜泵机组和气液分离器,所述试验井的井口通过密封板密封,所述试验井内部中心处设置有油管,所述油管与试验井的内壁之间形成环空,所述油管的下端与电潜泵机组的出口相连,所述油管的上端与密封板密封连接,并通过穿设在密封板上的三相流产出管线与地面上的气水砂分离器相连,所述电潜泵机组的入口与气液分离器相连;所述环空上方的密封板上穿设有排气管线,所述排气管线连接到气体收集器;所述水砂注入系统包括水砂注入油管,所述气注入系统包括气注入油管,所述水砂注入油管和气注入油管通入到试验井的环空内;所述数据采集与处理系统包括DTS系统,所述DTS系统包括两根DTS电缆,两根DTS电缆分别穿过密封板进入到油管内以及环空内,DTS电缆的外侧均匀设置有探测点,探测点上设置有探头。进一步地,所述试验井的井口半径为50cm,深200m。进一步地,所述油管为加厚油管。进一步地,所述水砂注入系统包括水冷系统、砂配注器和水砂混合箱,所述水冷系统包括水冷管,所述水冷管的出口和砂配注器分别连接到水砂混合箱,所述水砂混合箱通过水砂注入油管通入到试验井的环空内,所述水砂注入油管上设置有渣浆泵。进一步地,所述水冷系统还包括水浴箱,所述水冷管盘绕在水浴箱内,所述水浴箱内,水冷管的外侧充满了冷却液,冷却液由制冷机制冷。进一步地,所述气注入系统包括储气罐,所述储气罐通过气注入油管通入到试验井的环空内,所述气注入油管上设置有气体增压泵。进一步地,所述气液分离器为两级分离器。进一步地,所述排气管线的拐角处和三相流产出管线的拐角处均设置有可视窗,所述可视窗包括垂直拐角型和弧形拐角型,可视窗包括一直角金属块,所述金属块的内部分别设置成垂直拐角管路或弧形拐角管路,所述金属块的侧部设置有与拐角管路相连通的窗口,所述窗口上密封设置有玻璃。进一步地,所述探测点在DTS电缆的外侧每隔0.5m设置一个。本技术的另一个目的在于提供一种现场尺度水合物开采井井筒流动安全保障模拟方法,包括如下步骤:S1.关闭各管线,向系统内注入5MPa气体,分段检查系统各组件的密封性,各组件密封性判断标准为整个系统内部压力稳定12小时以上;S2.向水冷管内注满水,开启制冷机进行制冷,冷却时间至少维持24小时;S3.打开水砂注入油管和气体注入油管,将水冷管内的冷却水注入到水砂混合箱内,打开砂配注器,匀速向冷却水中加入设定粒径的石英颗粒砂,将水砂混合物注入到试验井中;同时,打开储气罐,通过增压泵增压至5MPa后,将压力气体注入到试验井中,使水砂混合液与气体在井底混合;S4.关闭水砂注入油管和气体注入油管,打开三相流产出管线和排气管线,调节电潜泵机组至设定流量与压力,将三相混合流体举升至地面,多相流在举升过程中DST系统全程记录油管内与环空内温度、压力、黏度变化;S5.分别在排气管线和三相流产出管线的拐角处安装垂直拐角型可视窗和弧形拐角型可视窗,重点检查排气管线拐角处的可视窗的密封性、可视性,必要时对排气管线拐角处进行清洗后再组装,然后调节电潜泵机组至设定流量与压力,将三相混合流体举升至地面,多相流在举升过程中DST系统全程记录油管内与环空内温度、压力、黏度变化;S6.在注水时向水中加入不同的抑制剂,通过在相同举升条件下进行对比测试,多相流在举升过程中DST系统全程记录油管内与环空内温度、压力、黏度变化。本技术的现场尺度水合物开采井井筒流动安全保障模拟实验系统,能实现真实人工举升分离后的多相流流动监测,在现场尺度下揭示井筒内水合物的形成富集模式以及流动堵塞情况,能够测试实现不同抑制剂对井筒内水合物形成的影响以及不同曲率拐角对水合物形成与堵塞的影响,可以有效地为实地水合物开采流动安全保障提供有效的设计方案,为井筒安全防治方案设计提供参考,更好地为海域水合物开采提供技术支撑,具有现实和科学意义。附图说明图1为本技术的系统的结构组成示意图;图2为垂直拐角型可视窗结构示意图;图3为弧形拐角型可视窗结构示意图;上述图中:1-试验井;2-水冷系统;3-水砂混合箱;4-砂配注器;5-储气罐;6-气体增压泵;7-水砂注入油管;8-气体注入油管;9-气液分离器;10-电潜泵机组;11-油管;12-渣浆泵;13-环空;14-可视窗;15-气体收集器;16-气水砂分离器;17-数据采集与处理系统;18-排气管线;19-三相流产出管线。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图和实施例,对本技术进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术,并不用于限定本技术。实施例1现场尺度水合物开采井井筒流动安全保障模拟实验系统,包括试验井1、水砂注入系统、气注入系统和数据采集与处理系统17;所述试验井1的井口半径为50cm,深200m。所述试验井内设置有油管11、电潜泵机组10和气液分离器9。所述试验井1的井口通过密封板密封,所述试验井1内部中心处设置有油管11,所述油管11为加厚油管,采用型号为2-7/8”的油管,内径为62mm,外径为73mm。所述油管11与试验井1的内壁之间形成环空13,所述油管11的下端与电潜泵机组10的出口相连,所述油管11的上端与密封板密封连接,并通过穿设在密封板上的三相流产出管线19与地面上的气水砂分离器16相连,所述电潜泵机组10的入口与气液分离器9相连;所述环空上方的密封板上穿本文档来自技高网...
现场尺度水合物开采井井筒流动安全保障模拟实验系统

【技术保护点】
1.现场尺度水合物开采井井筒流动安全保障模拟实验系统,其特征在于,包括试验井(1)、水砂注入系统、气注入系统和数据采集与处理系统(17);所述试验井内设置有油管(11)、电潜泵机组(10)和气液分离器(9),所述试验井(1)的井口通过密封板密封,所述试验井(1)内部中心处设置有油管(11),所述油管(11)与试验井(1)的内壁之间形成环空(13),所述油管(11)的下端与电潜泵机组(10)的出口相连,所述油管(11)的上端与密封板密封连接,并通过穿设在密封板上的三相流产出管线(19)与地面上的气水砂分离器(16)相连,所述电潜泵机组(10)的入口与气液分离器(9)相连;所述环空上方的密封板上穿设有排气管线(18),所述排气管线(18)连接到气体收集器(15);所述水砂注入系统包括水砂注入油管(7),所述气注入系统包括气注入油管(8),所述水砂注入油管(7)和气注入油管(8)通入到试验井(1)的环空(13)内;所述数据采集与处理系统(17)包括DTS系统,所述DTS系统包括两根DTS电缆,两根DTS电缆分别穿过密封板进入到油管(11)内以及环空(13)内,DTS电缆的外侧均匀设置有探测点,探测点上设置有探头。...

【技术特征摘要】
1.现场尺度水合物开采井井筒流动安全保障模拟实验系统,其特征在于,包括试验井(1)、水砂注入系统、气注入系统和数据采集与处理系统(17);所述试验井内设置有油管(11)、电潜泵机组(10)和气液分离器(9),所述试验井(1)的井口通过密封板密封,所述试验井(1)内部中心处设置有油管(11),所述油管(11)与试验井(1)的内壁之间形成环空(13),所述油管(11)的下端与电潜泵机组(10)的出口相连,所述油管(11)的上端与密封板密封连接,并通过穿设在密封板上的三相流产出管线(19)与地面上的气水砂分离器(16)相连,所述电潜泵机组(10)的入口与气液分离器(9)相连;所述环空上方的密封板上穿设有排气管线(18),所述排气管线(18)连接到气体收集器(15);所述水砂注入系统包括水砂注入油管(7),所述气注入系统包括气注入油管(8),所述水砂注入油管(7)和气注入油管(8)通入到试验井(1)的环空(13)内;所述数据采集与处理系统(17)包括DTS系统,所述DTS系统包括两根DTS电缆,两根DTS电缆分别穿过密封板进入到油管(11)内以及环空(13)内,DTS电缆的外侧均匀设置有探测点,探测点上设置有探头。2.根据权利要求1所述的现场尺度水合物开采井井筒流动安全保障模拟实验系统,其特征在于:所述试验井(1)的井口半径为50cm,深200m。3.根据权利要求1所述的现场尺度水合物开采井井筒流动安全保障模拟实验系统,其特征在于:所述油管(11)为加厚油管。4.根据权利要求1所述的现场尺度水合物开采井井筒流动安全保障模拟实验系统,其特...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴能友黄丽万义钊陈强胡高伟李彦龙卜庆涛
申请(专利权)人:青岛海洋地质研究所
类型:新型
国别省市:山东,37

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