气液两相流动模拟装置制造方法及图纸

本申请提供了一种气液两相流动模拟装置，属于石油工业技术领域。装置包括：模拟地层流体配注系统、采气工艺模拟井系统和分离计量系统；采气工艺模拟井系统包括井口机构和井筒；模拟地层流体配注系统用于将气体和液体通过井口机构注入井筒的底部；井筒用于模拟气井的井下结构，使气液混合物从井筒的底部流到井筒的顶部，以模拟气井内气液混合物的采出过程；井筒内设有多个测试机构，用于采集井筒内的温度值信号和压力值信号；流到井筒的顶部的气液混合物通过井口机构进入分离计量系统；分离计量系统用于接收气液混合物，将气液混合物中的气体和液体分离，得到温度值和压力值对应在井筒的温度和压力下的气液比，该气液比能够有效指导气井排水采气。指导气井排水采气。指导气井排水采气。

【技术实现步骤摘要】
气液两相流动模拟装置


[0001]本申请涉及石油工业
，特别涉及一种气液两相流动模拟装置。

技术介绍

[0002]在天然气开采过程中，地层流体通过油套管流动到井口是气井生产系统中基本的流动过程，而地层流体中，不仅包括天然气，还包括地层水和凝析油等液体，而井内的压降大部分消耗于地层流体流动到井口时的重力和摩阻损失，即地层流体需要依靠压降开采出来，因此，掌握气井内气液两相管流动态规律对于指导气井的排液采气工艺设计具有重要意义，因此，在分析气井生产系统特性时，需要准确掌握气井中气液两相管流动态规律。
[0003]相关技术中，通常采用两相流压降预测模型对气井中的气液两相管流动态规律进行研究，两相流压降预测模型是基于地层流体流动时的流动参数，进行实验得到的；流动参数主要考虑了油气井气液比，由于油气井气液比较气井气液比低得多，导致两相流压降预测模型预测的结果与气井中气液两相管流动态规律的实际情况相差较大，进而导致对排液采气工艺设计的指导意义较差，从而降低了气井排水采气的效率。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种气液两相流动模拟装置，能够提高气井排水采气的效率。所述技术方案如下：
[0005]一方面，提供了一种气液两相流动模拟装置，所述装置包括：模拟地层流体配注系统、采气工艺模拟井系统和分离计量系统；
[0006]所述采气工艺模拟井系统包括井口机构和井筒；
[0007]所述井口机构分别与所述井筒的顶部、所述分离计量系统和所述模拟地层流体配注系统连接；
[0008]所述模拟地层流体配注系统，用于将气体和液体通过所述井口机构注入所述井筒的底部；
[0009]所述井筒，用于模拟气井的井下结构，所述气体和所述液体在所述井筒的底部混合后，使气液混合物从所述井筒的底部流到所述井筒的顶部，以模拟所述气井内气液混合物的采出过程；
[0010]所述井筒内设有多个测试机构，用于采集所述气液混合物向所述井筒的顶部流动时，所述井筒内的温度值和压力值；
[0011]所述气液混合物流到所述井筒的顶部后，通过所述井口机构进入所述分离计量系统；
[0012]所述分离计量系统，用于接收所述气液混合物，且将所述气液混合物中的气体和液体分离，得到所述温度值和所述压力值对应的温度和压力下的气液比。
[0013]在一种可能的实现方式中，所述井筒包括表层套管、套管、油管、变径实验套管、衍生油管和引鞋；
[0014]所述表层套管位于所述套管的顶部外围，用于固定所述套管；
[0015]所述变径实验套管和所述衍生油管位于所述套管的内部；
[0016]所述油管位于所述变径实验套管的内部；
[0017]所述引鞋，位于所述油管、所述变径实验套管和所述衍生油管的底部，用于固定所述油管、所述变径实验套管和所述衍生油管；
[0018]所述气体通过所述衍生油管，注入所述井筒的底部，所述液体通过所述油管与所述变径实验套管之间的环空，注入所述井筒的底部；
[0019]所述气体和所述液体在所述井筒的底部混合后，通过所述油管流到所述井筒的顶部。
[0020]在一种可能的实现方式中，所述模拟地层流体配注系统包括空气压缩机、液压泵和气液配注站；
[0021]所述空气压缩机与所述衍生油管连通，所述油管与所述变径实验套管之间的环空与所述液压泵连通；
[0022]所述空气压缩机，用于将所述空气注入所述衍生油管，所述气体通过所述衍生油管，注入所述井筒的底部；
[0023]所述液压泵，用于将所述液体注入所述油管与所述变径实验套管之间的环空，所述液体通过所述油管与所述变径实验套管之间的环空，注入所述井筒的底部；
[0024]所述气液配注站的前端分别与所述空气压缩机和所述液压泵连通，所述气液配注站的后端分别与所述衍生油管和所述油管与所述变径实验套管之间的环空连通；
[0025]所述气液配注站，用于调节进入所述井筒的气体和液体的流速。
[0026]在一种可能的实现方式中，所述模拟地层流体配注系统还包括储气井；
[0027]所述储气井分别与所述空气压缩机和所述气液配注站连接；
[0028]所述储气井，用于消除所述空气压缩机排气时产生的脉冲。
[0029]在一种可能的实现方式中，所述测试机构包括测量短节和压力温度传感器；
[0030]所述测量短节与所述井筒连接；
[0031]所述测量短节上设有连通孔，所述压力温度传感器与所述连通孔连接；
[0032]所述压力温度传感器，用于采集所述连通孔处的温度值和压力值。
[0033]在一种可能的实现方式中，所述井口机构包括套管悬挂器、油管悬挂器、变径实验套管悬挂器、衍生油管悬挂器、套管头、油管头和采油树；
[0034]所述采油树位于所述油管头的上方，所述套管头位于所述油管头的下方；
[0035]所述套管悬挂器和所述变径实验套管悬挂器分别位于所述套管头内，分别用于悬挂所述套管和所述变径实验套管；
[0036]所述油管悬挂器和所述衍生油管悬挂器分别位于所述油管头内，分别用于悬挂所述油管和所述衍生油管；
[0037]所述采油树上设有进出口，所述进出口与所述井筒的顶部连接，用于使所述气体、液体进入所述井筒，以及使所述气液混合物流出所述井筒。
[0038]在一种可能的实现方式中，所述进出口包括第一进口、第二进口和出口；
[0039]所述油管与所述变径实验套管之间的环空的顶部与所述第一进口与连通，使所述液体通过所述第一进口进入所述油管与所述变径实验套管之间的环空；
[0040]所述第二进口与所述衍生油管的顶部连通，使所述气体通过所述第二进口进入所述衍生油管；
[0041]所述出口与所述油管的顶部连通，使所述气液混合物通过所述出口流出所述油管。
[0042]在一种可能的实现方式中，所述井口机构还包括第一接线口和第二接线口；
[0043]所述第一接线口内设有动力电缆，所述第二接线口内设有信号电缆；
[0044]所述动力电缆和所述信号电缆分别与所述测试机构连接；
[0045]所述动力电缆，用于为所述测试机构供电；
[0046]所述信号电缆，用于传输所述测试机构采集的温度值和压力值。
[0047]在一种可能的实现方式中，所述分离计量系统包括气液分离器和计量机构；
[0048]所述气液分离器分别与所述井筒和所述计量机构连接；
[0049]所述气液分离器，用于将所述气液混合物中的气体和液体分离；
[0050]所述计量机构，用于计量分离出的液体和气体的流量，以得到所述气液比。
[0051]在一种可能的实现方式中，所述装置还包括测控系统；
[0052]所述测控系统分别与所述模拟地层流体配注系统、所述采气工艺模拟井系统和所述分离计量系统连接；
[0053]所述测控系统，用于监测所述模拟地层流体配注系统、所述采气工艺模拟井本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气液两相流动模拟装置，其特征在于，所述装置包括：模拟地层流体配注系统(1)、采气工艺模拟井系统(2)和分离计量系统(3)；所述采气工艺模拟井系统(2)包括井口机构(201)和井筒(202)；所述井口机构(201)分别与所述井筒(202)的顶部、所述分离计量系统(3)和所述模拟地层流体配注系统(1)连接；所述模拟地层流体配注系统(1)，用于将气体和液体通过所述井口机构(201)注入所述井筒(202)的底部；所述井筒(202)，用于模拟气井的井下结构，所述气体和所述液体在所述井筒(202)的底部混合后，使气液混合物从所述井筒(202)的底部流到所述井筒(202)的顶部，以模拟所述气井内气液混合物的采出过程；所述井筒(202)内设有多个测试机构(203)，用于采集所述气液混合物向所述井筒(202)的顶部流动时，所述井筒(202)内的温度值和压力值；所述气液混合物流到所述井筒(202)的顶部后，通过所述井口机构(201)进入所述分离计量系统(3)；所述分离计量系统(3)，用于接收所述气液混合物，且将所述气液混合物中的气体和液体分离，得到所述温度值和所述压力值对应井筒(202)的温度和压力下的气液比。2.根据权利要求1所述的气液两相流动模拟装置，其特征在于，所述井筒(202)包括表层套管(2021)、套管(2022)、油管(2023)、变径实验套管(2024)、衍生油管(2025)和引鞋(2026)；所述表层套管(2021)位于所述套管(2022)的顶部外围，用于固定所述套管(2022)；所述变径实验套管(2024)和所述衍生油管(2025)位于所述套管的内部；所述油管(2023)位于所述变径实验套管(2024)的内部；所述引鞋(2026)，位于所述油管(2023)、所述变径实验套管(2024)和所述衍生油管(2025)的底部，用于固定所述油管(2023)、所述变径实验套管(2024)和所述衍生油管(2025)；所述气体通过所述衍生油管(2025)，注入所述井筒(202)的底部，所述液体通过所述油管(2023)与所述变径实验套管(2024)之间的环空，注入所述井筒(202)的底部；所述气体和所述液体在所述井筒(202)的底部混合后，通过所述油管(2023)流到所述井筒(202)的顶部。3.根据权利要求2所述的气液两相流动模拟装置，其特征在于，所述模拟地层流体配注系统(1)包括空气压缩机(101)、液压泵(102)和气液配注站(103)；所述空气压缩机(101)与所述衍生油管(2025)连通，所述油管(2023)与所述变径实验套管(2024)之间的环空与所述液压泵(102)连通；所述空气压缩机(101)，用于将所述空气注入所述衍生油管(2025)，所述气体通过所述衍生油管(2025)，注入所述井筒(202)的底部；所述液压泵(102)，用于将所述液体注入所述油管(2023)与所述变径实验套管(2024)之间的环空，所述液体通过所述油管(2023)与所述变径实验套管(2024)之间的环空，注入所述井筒(202)的底部；所述气液配注站(103)的前端分别与所述空气压缩机(101)和所述液压泵(102)连通，
所述气液配注站(103)的后端分别与所述衍生油管(2025)和所述油管(2023)与所述变径实验套管(2024)之间的环空连通；所述气液配注站(103)，用于调节进入所述井筒(202)的气体和液体的流速。4.根据权利要求3所述的气液两相流动模拟装置，其特征在于，所述模拟地层流体配注系统(...

【专利技术属性】
技术研发人员：张华礼，熊枫，汪瑶，杨健，杨航，李国，刘辉，谭健，黄晶，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：