救援井压井模拟实验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种救援井压井模拟实验装置，包括：实验井筒、气体注入系统、液体注入系统、气液分离系统、回压控制系统和排液系统；气体注入系统和液体注入系统分别向实验井筒中注入气体和液体，实验井筒模拟事故井中气液两相流动状况，混合流体流出实验井筒后经气液分离系统进行气体和液体分离，回压控制系统控制井口回压大小，实验结束后，排液系统进行排液；气体注入系统根据实验井筒井底压力变化，自动调整注气速度，真实反映压井过程中气井产量不断减少的过程，从而实现井筒与地层耦合模拟。本发明专利技术提供一套救援井压井模拟装置及方法，可以模拟不同压井参数下，事故井井底压力的变化，为救援井压井施工参数设计研究提供模型参数和实验数据。

【技术实现步骤摘要】
救援井压井模拟实验装置及方法
本专利技术属于非常规井控
，具体地，涉及一种救援井压井模拟实验装置及方法。
技术介绍
油气资源是一种重要的战略能源，在保障国家经济社会发展以及国防安全方面有着不可估量的作用。然而，油气开采是一项高风险的工作，井喷事故一旦发生，不仅造成资源的损失、设备的损害，而且还可能造成人员的伤亡、环境的破坏和恶劣的社会影响。井控技术是现代钻采工程中不可缺少的一个重要组成部分，受到高度重视，在处理井喷事故、降低财产损失、减少环境污染等方面发挥了重要作用。救援井作为一种非常规压井技术，是处理井喷事故的最后一道手段，可以解决常规压井方式无法解决的严重井喷事故，是安全、高效开采油气资源的重要保障。尤其是2010年墨西哥湾漏油事件发生之后，西方石油公司更是要求进行深水钻井作业之前，必须有完备的救援井设计方案。救援井压井技术一般用于处理非常严重的井喷事故，在这些情况，大多已经无法记录事故井相关数据，无法为救援井压井相关研究提供现场数据支持。因此，须针对救援井特点展开压井模拟实验研究，为救援井压井参数设计提供技术支撑。目前国内尚无针对此的实验研究。
技术实现思路
为克服现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种救援井压井实验模拟装置及方法，用于研究不同压井参数(井口回压、压井液密度和排量)下，事故井井底压力的变化规律，为救援井压井参数设计研究提供实验基础。为克服现有技术存在的缺陷，本专利技术所采用的技术方案如下：救援井压井模拟实验装置，包括：实验井筒、气体注入系统、液体注入系统、气液分离系统、回压控制系统和排液系统；气体注入系统用于向实验井筒中注入气体，注气速度可自动调整，液体注入系统用于以恒定速度向实验井筒中注入液体，实验井筒模拟事故井中气液两相流动状况，混合流体流出实验井筒后，经气液分离系统进行气体和液体分离，其中，回压控制系统控制井口回压大小，实验结束后，排液系统进行排液；气体注入系统根据实验井筒井底压力变化，自动调整注气速度，真实反映压井过程中气井产量不断减少的过程，从而实现井筒与地层耦合模拟。相对于现有技术，本专利技术的有益效果如下：(1)、本专利技术提供一套救援井压井模拟装置及方法，可以模拟不同压井参数(井口回压、压井液密度和压井排量)下，事故井井底压力的变化，为救援井压井施工参数设计研究提供模型参数和实验数据；(2)、本专利技术可以模拟井筒与地层耦合，真实反映实际压井中随井底流压增大，气井产气速度不断减少的过程。附图说明图1是救援井压井模拟实验装置示意图；图2是实验井筒示意图；图3是救援井压井模拟实验方法流程图；图中：101、实验井筒，102、主井筒，103、分支井筒，104、岩心夹持器，105、岩心，106a、第一压力计，106b、第二压力计，106c、第三压力计，107a、第一压力传感器，107b、第二压力传感器，107c、第三压力传感器，201、气源，202a、第一液压阀，202b、第二液压阀，202c、第三液压阀，202d、第四液压阀，203、供给气体缓冲罐，204a、第一针阀，204b、第二针阀，204c、第三针阀，204d、第四针阀，204e、第五针阀，204f、第六针阀，204g、第七针阀，204h、第八针阀，205、气体流量计，206、安全阀，207a、第一执行机构，207b、第二执行机构，207c、第三执行机构，301、储液罐，302、水泵，303a、第一液体流量计，303b、第二液体流量计，401、气液分离器，402a、第一回水泵，402b、第二回水泵，501、储气罐，502、回压气体缓冲罐，503、压力平衡器，G1、第一管线，G2、第二管线，G3、第三管线，G4、第四管线，G5、第五管线，G6、第六管线，G7、第七管线，K1、第一控制管线，K2、第二控制管线，K3、第三控制管线。具体实施方式如图1所示，救援井压井模拟实验装置，包括：实验井筒、气体注入系统、液体注入系统、气液分离系统、回压控制系统和排液系统；气体注入系统用于向实验井筒中注入气体，注气速度可自动调整，液体注入系统用于以恒定速度向实验井筒中注入液体，实验井筒模拟事故井中气液两相流动状况，混合流体流出实验井筒后，经气液分离系统进行气体和液体分离，其中，回压控制系统控制井口回压大小，实验结束后，排液系统进行排液；气体注入系统根据实验井筒井底压力变化，自动调整注气速度，真实反映压井过程中气井产量不断减少的过程，从而实现井筒与地层耦合模拟。实验井筒101，包括：主井筒102、分支井筒103；主井筒102长15m，内径10.16cm，材质为有机玻璃，耐压5MPa，耐温350K，主井筒102顶端设置混合流体出口，排出主井筒102的混合流体；第一压力计106a安装于主井筒102上，距主井筒102顶端15cm；第二压力计106b安装于主井筒102上，距主井筒102底端15cm；第一压力传感器107a安装于主井筒102上，距主井筒102底端10cm；分支井筒103长2.5m，内径5.08cm，材质为有机玻璃，耐压5MPa，耐温350K；分支井筒103与主井筒102相连，连通点位于主井筒102上，距主井筒102底端5m，分支井筒103与主井筒102夹角为30°，分支井筒103顶端设置液体入口，用于向主井筒102注入液体；主井筒102底端安装岩心夹持器104，主井筒102、岩心夹持器104通过螺纹加橡胶圈密封连接；岩心夹持器104高12cm，内径50mm；气体入口设置于岩心夹持器104上，距岩心夹持器104顶端8cm，气体入口连接第一管线G1，通过第一管线G1向主井筒102注入气体；排液出口设置于岩心夹持器104上，距岩心夹持器104底端3cm，排液出口连接第七管线G7，实验结束后通过第七管线G7进行排液；岩心夹持器104内置岩心105，岩心105直径50mm，长度100mm；岩心105用于向主井筒102提供稳定的气流，第一压力计106a和第二压力计106b分别用于测量主井筒102顶部和底部压力。气体注入系统，包括：气源201、第一管线G1、第一液压阀202a、第二液压阀202b、供给气体缓冲罐203、第一针阀204a、第三压力计106c、气体流量计205、安全阀206、第一执行结构207a、第二执行结构207b、第一压力传感器107a、第二压力传感器107b、第一控制管线K1、第一控制管线K2；气源201通过第一管线G1与实验井筒101的气体入口相连，从气源201至实验井筒101方向在第一管线G1上依次设置第二液压阀202b、供给气体缓冲罐203、第一针阀204a、第三压力计106c、第一液压阀202a、气体流量计205、安全阀206；气源201向供给气体缓冲罐203供气，供给气体缓冲罐203缓冲由于进/排气量导致压力的剧烈变化，第而液压阀202b控制第一管线G1气体的流入速度；气体缓冲罐203上设置第二压力传感器107b，第二压力传感器107b的输出信号端与第二执行结构207b相连，第二执行结构207b通过第二控制管线K2与第二液压阀202b的液压阀门相连；第二压力传感器107b、第二执行结构207b、第二液压阀202b用于控制气体缓冲罐203压力恒定，当第二压力传感器107b检测到气体缓冲罐203中压力升高/降低时，向第二执行结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种救援井压井模拟实验装置，包括：实验井筒、气体注入系统、液体注入系统、气液分离系统、回压控制系统和排液系统；其特征在于：气体注入系统用于向实验井筒中注入气体，注气速度可自动调整，液体注入系统用于以恒定速度向实验井筒中注入液体，实验井筒模拟事故井中气液两相流动状况，混合流体流出实验井筒后，经气液分离系统进行气体和液体分离，回压控制系统控制井口回压大小，排液系统在实验结束后进行排液；气体注入系统根据实验井筒井底压力变化，自动调整注气速度，真实反映压井过程中气井产量不断减少的过程，从而实现井筒与地层耦合模拟。

【技术特征摘要】
1.一种救援井压井模拟实验装置，包括：实验井筒、气体注入系统、液体注入系统、气液分离系统、回压控制系统和排液系统；其特征在于：气体注入系统用于向实验井筒中注入气体，注气速度可自动调整，液体注入系统用于以恒定速度向实验井筒中注入液体，实验井筒模拟事故井中气液两相流动状况，混合流体流出实验井筒后，经气液分离系统进行气体和液体分离，回压控制系统控制井口回压大小，排液系统在实验结束后进行排液；气体注入系统根据实验井筒井底压力变化，自动调整注气速度，真实反映压井过程中气井产量不断减少的过程，从而实现井筒与地层耦合模拟。2.根据权利要求1所述的救援井压井模拟实验装置，其特征在于，实验井筒，包括：主井筒、分支井筒；主井筒顶端设置混合流体出口，第一压力计安装于主井筒顶端，第二压力计安装于主井筒底端，第一压力传感器安装于主井筒底端；分支井筒与主井筒相连，分支井筒顶端设置液体入口；主井筒底端安装岩心夹持器，岩心夹持器内置岩心，岩心夹持器上设置有气体入口、排液出口。3.根据权利要求1-2所述的救援井压井模拟实验装置，其特征在于，气体注入系统，包括：气源、第一管线；气源通过第一管线与实验井筒的气体入口相连，从气源至实验井筒方向在第一管线上依次设置第二液压阀、供给气体缓冲罐、第一针阀、第三压力计、第一液压阀、气体流量计、安全阀；气体缓冲罐上设置第二压力传感器，第二压力传感器的输出信号端与第二执行结构相连，第二执行结构通过第二控制管线与第二液压阀的液压阀门相连；第一压力传感器输出信号端与第一执行结构相连，第一执行结构通过第一控制管线与第一液压阀的液压阀门相连。4.根据权利要求1-3所述的救援井压井模拟实验装置，其特征在于，液体注入系统，包括：储液罐、第二管线，储液罐通过第二管线与分支井筒的液体入口相连，在第二管线上，从储液罐至分支井筒的液体入口方向上依次安装有水泵、第一液体流量计、第二针阀。5.根据权利要求1-4所述的救援井压井模拟实验装置，其特征在于，气液分离系统，包括：气液分离器、第三管线、第四管线、第五管线；实验井筒的混合流体出口通过第三管线与气液分离器相连，第三管线上安装第四针阀；气液分离器通过第四管线连接储液罐、通过第五管线与外界大气相连；在第四管线上从气液分离器至储液罐方向上依次安装有第二液体流量计、第七针阀、第一回水泵；在第五管线上从气液分离器至外界大气方向上依次安装有第五针阀、第四液压阀、第六针阀。6.根据权利要求1-5所述的救援井压井模拟实验装置，其特征在于，回压控制系统包括：储气罐、回压气体缓冲罐、第六管线；回压气体缓冲罐上安装有第三压力传感器；储气罐通过第六管线与第四液压阀的液压阀门相连，在第六管线上从储气罐至第四液压阀方向上依次安装有第三液压阀、回压气体缓冲罐、第三针阀、压力平衡器；第三压力传感器输出信号端与第三执行结构相连，第三执行结构通过第三控制线路与第三液压阀的液压阀门相连。7.根据权利要求1-6所述的救援井压井模拟实验装置，其特征在于，排液系统，包括：第七管线，实验井筒的排液口通过第七管线与储液罐相连，在第七管线上从实验井筒的排液口至储液罐方向上依次安装有第八针阀、第二回水泵。8.根据权利要求1-7所述的救援井压井模拟实验装置，其特征在于，主井筒长15m，内径10.16cm，材质为有机玻璃，耐压5MPa，耐温350K；第一压力计安装于主井筒上，距主井筒顶端15cm；第二压力计安装于主井筒上，距主井筒底端15cm；第一压力传感器安装于主井筒上，距主井筒底端10cm；分支井筒长2.5m，内径5.08cm，材质为有机玻璃，耐压5MPa，耐温350K；分支井筒与主井筒相连的连通点位于主井筒上，距主井筒底端5m，分支井筒与主井筒夹角为30°；主井筒、岩心夹持器通过螺纹加橡胶圈密封连接；岩心...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宝江，张帅，王志远，陈嘉辉，廖友强，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37