一种模拟采气过程中水合物堵塞井筒的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种模拟采气过程中水合物堵塞井筒的装置及方法，包括井筒模拟系统、用于向井筒模拟系统注入混合流体的混合流体注入系统、用于分离井筒模拟系统流出的混合流体的分离系统、用于对整个系统进行温度控制的温度控制系统、用于对整个系统抽真空的抽真空系统以及对井筒模拟系统、混合流体注入系统、分离系统及抽真空系统的数据采集和控制系统；所述井筒模拟系统、混合流体注入系统、分离系统、温度控制系统及抽真空系统均分别与数据采集和控制系统电连接。本发明专利技术可实现模拟不同井径条件下，水合物在井筒内堵塞全过程，且操作简单，可控性强，对水合物堵塞井筒的堵塞机理研究奠定了基础。究奠定了基础。究奠定了基础。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟采气过程中水合物堵塞井筒的装置及方法


[0001]本专利技术涉及油气勘探开发
，具体涉及一种模拟采气过程中水合物堵塞井筒的装置及方法。

技术介绍

[0002]天然气水合物是由水和天然气在高压、低温环境下生成的非化学计量性笼状晶体，天然气水合物作为一种新型的清洁能源一直备受关注，海洋水合物储量巨大，水合物被认为是21世纪最有潜力的替代能源。
[0003]在气井采气过程中，井筒内温度、压力条件满足水合物的生成条件时，井筒内易形成水合物，水合物一旦在井筒内生成，易附着、聚并在井筒内壁上形成井筒堵塞导致流动障碍，严重时造成井筒的完全堵塞，影响气井的正常生产，造成严重的经济损失，该问题己成为影响气井生产安全的重要因素，制约着气田高效开发的进程，己受到国内外学者和现场作业人员的广泛关注，目前，井筒水合物堵塞过程中温度、压力、图像的变化规律不明，水合物在井筒内堵塞速率不清，水合物堵塞井筒的堵塞机理接待厘清。
[0004]因此，对于水合物堵塞机理研究十分关键，迫切需要一种模拟水合物堵塞井筒的装置及方法用于水合物堵塞井筒的堵塞机理研究。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种模拟采气过程中水合物堵塞井筒的装置及方法，以解决现有技术中无法模拟不同井径条件下水合物解堵塞机理的实验装置的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：本专利技术提供的一种模拟采气过程中水合物堵塞井筒的装置，其特征在于，包括井筒模拟系统、用于向井筒模拟系统注入混合流体的混合流体注入系统、用于分离井筒模拟系统流出的混合流体的分离系统、用于对整个系统进行温度控制的温度控制系统、用于对整个系统抽真空的抽真空系统以及对井筒模拟系统、混合流体注入系统、分离系统及抽真空系统的数据采集和控制系统；所述井筒模拟系统、混合流体注入系统、分离系统、温度控制系统及抽真空系统均分别与数据采集和控制系统电连接，实现对井筒模拟系统、混合流体注入系统、分离系统、温度控制系统及抽真空系统控制及数据采集指令，同时存储及处理实验数据。
[0007]进一步地，所述井筒模拟系统包括有多个可视模拟井筒；所述多个可视模拟井筒结构相同，井筒内径尺寸不同。
[0008]进一步地，所可视模拟井筒由多个可视模拟井筒短接连接组成，所述可视模拟井筒短接包括可视管筒体，可视管筒体上部与上法兰连接，下部与下法兰连接，并通过筒体密封圈密封，可视管筒体为混合流体的流经通道；所述可视管筒体上还设置有可视窗，通过可视窗可观察可视管筒体内混合流体流动规律、是否有水合物生成及水合物堵塞井筒的堵塞规律；所述上法兰的端面凹槽处安装有法兰密封圈，用于各个可视模拟井筒短接连接处的
密封；所述上法兰上还连接有压力传感器组与温度传感器组，分别用于监测可视模拟井筒短接各监测点的压力及温度；所述可视窗正对外侧安装有高清摄像机组，用于采集各个可视模拟井筒短接内流体流动图像数据；所述可视模拟井筒上端设有控制阀，所述控制阀与可视模拟井筒连接管道上还设有安全阀，所述可视模拟井筒下端设有控制阀；所述压力传感器组、温度传感器组、高清摄像机组、控制阀分别与数据采集和控制系统电连接。
[0009]进一步地，所述混合流体注入系统包括存储地层水的地层水罐，所述地层水罐与地层水注入泵的入口端连接，所述地层水注入泵的入口端设有控制阀；所述地层水注入泵的出口端与气液混合器连接，连接处设有流量调节阀、液体流量计及控制阀，所述流量调节阀用来调节地层水注入泵注入井筒模拟系统的注入流量大小，所述液体流量计用来计量向井筒模拟系统的注入流量；通过地层水注入泵向井筒模拟系统注入地层水，用于模拟地层水向井筒模拟系统侵入工况；所述混合流体注入系统还包括天然气气瓶、缓存罐及自动点火系统，所述天然气气瓶用于在实验初始阶段向系统提供天然气，直至缓存罐内储存有可用于循环的天然气时关闭；所述缓存罐用于天然气气瓶关闭后向系统提供可循环的天然气，以便使天然气循环利用，减少天然气的消耗；所述天然气气瓶与气体循环泵进气端通过控制阀连接，所述气体循环泵进气端与控制阀之间另外依次连接控制阀与缓存罐；缓存罐上安装有温度传感器、压力传感器及安全阀，温度传感器与压力传感器分别用于监测缓存罐内天然气的温度及压力，安全阀用于对缓存罐超压保护，气体循环泵驱动气入口经控制阀与气体增压泵连接，气体增压泵用于向气体循环泵提供高压驱动空气，为气体循环泵提供驱动动力，气体循环泵出气端依次经流量调节阀、气体流量计、控制阀与气液混合器连接，流量调节阀用于调节气体循环泵出气端的出口流量大小，气体流量计用于测量注入气液混合器的气体流量，气液混合器使气体循环泵输出的天然气与地层水注入泵输出的地层水进行充分的混合，使天然气与地层水形成均匀的混合流体；所述自动点火系统用于实验结束后对系统内剩余气体进行点火并燃烧处理，防止天然气进入大气污染环境；所述自动点火系统与缓存罐连通；所述控制阀、地层水注入泵、流量调节阀、液体流量计、气体增压泵、气体循环泵、气体流量计、温度传感器、压力传感器、安全阀、及自动点火系统与数据采集和控制系统电连接。
[0010]进一步地，所述分离系统包括气液分离器、集液罐、天平；所述气液分离器进气端经背压阀与井筒模拟系统连通；所述气液分离器用于对井筒模拟系统流出的混合流体进行气液分离，背压阀用于为井筒模拟系统提供实验所需背压；所述气液分离器上安装有安全阀、压力传感器、温度传感器；所述安全阀用于为气液分离器提供超压保护，压力传感器、温度传感器分别用于监测及采集气液分离器内的压力及温度；所述气液分离器液体出口端阀与集液罐连接，集液罐位于天平上；所述集液罐用于收集气液分离器分离出的地层水；所述天平用于对集液罐收集地层水进行计量；所述气液分离器出气端与缓存罐连接；所述压力传感器、温度传感器、天平、背压阀与与数据采集和控制系统电连接。
[0011]进一步地，所述抽真空系统包括真空泵及真空压力传感器；所述真空泵及真空压
力传感器与井筒模拟系统连通；所述真空泵主要用于对井筒模拟系统、混合流体注入系统及分离系统进行抽真空，防止井筒模拟系统、混合流体注入系统及分离系统内空气对实验的干扰；真空泵及真空压力传感器与数据采集和控制系统电连接。
[0012]进一步地，所述温度控制系统由温度控制箱组成，所述井筒模拟系统、混合流体注入系统、分离系统及抽真空系统均位于温度控制箱内，温度控制箱用于对井筒模拟系统、混合流体注入系统、分离系统及抽真空系统进行温度调控，达到实验所需温度；所述温度控制箱与数据采集和控制系统电连接。
[0013]进一步地，所述数据采集和控制系统包括计算机及控制柜；所述计算机通过数据线与控制柜连接，所述控制柜分别与井筒模拟系统、混合流体注入系统、分离系统、温度控制系统及抽真空系统连接；所述控制柜执行计算机对井筒模拟系统、混合流体注入系统、分离系统、温度控制系统及抽真空系统内设备发布的控制及数据采集指令；所述计算机用于发布对井筒模拟系统、混合流体注入系统、分离系统、温度控制系统及抽真空系统控制及数据采集指令，同时存储及处理控制柜反本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟采气过程中水合物堵塞井筒的装置，其特征在于，包括井筒模拟系统、用于向井筒模拟系统注入混合流体的混合流体注入系统、用于分离井筒模拟系统流出的混合流体的分离系统、用于对整个系统进行温度控制的温度控制系统、用于对整个系统抽真空的抽真空系统以及对井筒模拟系统、混合流体注入系统、分离系统及抽真空系统的数据采集和控制系统；所述井筒模拟系统、混合流体注入系统、分离系统、温度控制系统及抽真空系统均分别与数据采集和控制系统电连接，实现对井筒模拟系统、混合流体注入系统、分离系统、温度控制系统及抽真空系统控制及数据采集指令，同时存储及处理实验数据。2.根据权利要求1所述的一种模拟采气过程中水合物堵塞井筒的装置，其特征在于，所述井筒模拟系统包括有多个可视模拟井筒（20）；所述多个可视模拟井筒（20）结构相同，井筒内径尺寸不同。3.根据权利要求2所述的一种模拟采气过程中水合物堵塞井筒的装置，其特征在于，所可视模拟井筒（20）由多个可视模拟井筒短接（69）连接组成，所述可视模拟井筒短接（69）包括可视管筒体（64），可视管筒体（64）上部与上法兰（67）连接，下部与下法兰（63）连接，并通过筒体密封圈（66）密封，可视管筒体（64）为混合流体的流经通道；所述可视管筒体（64)上还设置有可视窗（65），通过可视窗（65）可观察可视管筒体（64)内混合流体流动规律、是否有水合物生成及水合物堵塞井筒的堵塞规律；所述上法兰（67)的端面凹槽处安装有法兰密封圈（68)，用于各个可视模拟井筒短接（69）连接处的密封；所述上法兰（67）上还连接有压力传感器组（21）与温度传感器组（22），分别用于监测可视模拟井筒（20）短接各监测点的压力及温度；所述可视窗（65）正对外侧安装有高清摄像机组（23），用于采集各个可视模拟井筒短接（69）内流体流动图像数据；所述可视模拟井筒（20）上端设有控制阀，所述控制阀与可视模拟井筒（20）连接管道上还设有安全阀，所述可视模拟井筒（20）下端设有控制阀；所述压力传感器组（21）、温度传感器组（22）、高清摄像机组（23）、控制阀分别与数据采集和控制系统电连接。4.根据权利要求1所述的一种模拟采气过程中水合物堵塞井筒的装置，其特征在于，所述混合流体注入系统包括存储地层水的地层水罐（1），所述地层水罐（1）与地层水注入泵（3）的入口端连接，所述地层水注入泵（3）的入口端设有控制阀；所述地层水注入泵（3）的出口端与气液混合器（18)连接，连接处设有流量调节阀、液体流量计（5）及控制阀，所述流量调节阀用来调节地层水注入泵（3）注入井筒模拟系统的注入流量大小，所述液体流量计（5）用来计量向井筒模拟系统的注入流量；通过地层水注入泵（3）向井筒模拟系统注入地层水，用于模拟地层水向井筒模拟系统侵入工况；所述混合流体注入系统还包括天然气气瓶（11）、缓存罐（56)及自动点火系统（59)，所述天然气气瓶（11）用于在实验初始阶段向系统提供天然气，直至缓存罐（56)内储存有可用于循环的天然气时关闭；所述缓存罐（56)用于天然气气瓶（11）关闭后向系统提供可循环的天然气，以便使天然气循环利用，减少天然气的消耗；所述天然气气瓶（11）与气体循环泵（14）进气端通过控制阀连接，所述气体循环泵（14）进气端与控制阀之间另外依次连接控制阀与缓存罐（56)；缓存罐（56）上安装有温度传感器、压力传感器及安全阀，温度传感器与压力传感器分别用于监测缓存罐（56）内天然气的温度及压力，安全阀用于对缓存罐（56）超压保护，气体循环泵（14）驱动气入口经控制阀与气体增压泵（12）连接，气体增压泵（12）用于向气体循环泵（14）提供高压驱动空气，为气体循环泵（14）提供驱动动力，气体循环泵（14）
出气端依次经流量调节阀、气体流量计（16）、控制阀与气液混合器（18连接，流量调节阀用于调节气体循环泵（14）出气端的出口流量大小，气体流量计（16）用于测量注入气液混合器（18）的气体流量，气液混合器（18）使气体循环泵（14）输出的天然气与地层水注入泵（3）输出的地层水进行充分的混合，使天然气与地层水形成均匀的混合流体；所述自动点火系统（59)用于实验结束后对系统内剩余气体进行点火并燃烧处理，防止天然气进入大气污染环境；所述自动点火系统（59)与缓存罐（56）连通；所述控制阀、地层水注入泵（3）、流量调节阀、液体流量计（5）、气体增压泵（12）、气体循环泵（14）、气体流量计（16）、温度传感器、压力传感器、安全阀、及自动点火系统（59)与数据采集和控制系统电连接。5.根据权利要求1所述的一种模拟采气过程中水合物堵塞井筒的装置，其特征在于，所述分离系统包括气液分离器（48）、集液罐（50)、天平（51)；所述气液分离器（48）进气端经背压阀与井筒模拟系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海涛，魏纳，凌丰，张烈辉，赵金洲，李聪，吴江，王鑫伟，张傲洋，胡海渔，冯安平，吴昭暇，冯梦泽，曹洪亮，比约恩，
申请(专利权)人：重庆丰乐科技有限公司，
类型：发明
国别省市：