一种用于水合物解堵剂性能评价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用于水合物解堵剂性能评价的装置及方法，所述实验装置包括井筒模拟系统、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、用于向井筒模拟系统注入解堵剂的解堵剂注入系统、用于对整个系统进行温度控制的温度控制系统和用于对整个系统抽真空的抽真空系统，所述井筒模拟系统、混合流体注入系统、分离系统、解堵剂注入系统、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。本发明专利技术通过水合物解堵剂性能评价的装置及方法以解决现有技术中的无法模拟不同井径条件下水合物解堵剂性能的技术问题。井径条件下水合物解堵剂性能的技术问题。井径条件下水合物解堵剂性能的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于水合物解堵剂性能评价的装置及方法


[0001]本专利技术涉及油气勘探开发
，具体涉及一种用于水合物解堵剂性能评价的装置及方法。

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（以下简称水合物）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，同时，气井井筒中的水合物堵塞治理十分复杂、耗时长、费用高昂，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，因此，对于水合物堵塞解堵研究十分关键。
[0004]目前，现场常用的解堵方式是向井筒内添加水合物解堵剂，通过解堵剂与水合物反应使水合物持续分解，进而，接触井筒内水合物堵塞；但是，井筒水合物解堵过程中温度、压力、图像的变化规律不明，不同水合物生成量下的水合物分解量、分解速率、解堵时间及解堵剂的经济加量不清。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种用于水合物解堵剂性能评价的装置及方法，以解决现有技术中的无法模拟不同井径条件下水合物解堵剂性能的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种用于水合物解堵剂性能评价的装置及方法，包括井筒模拟系统、混合流体注入系统、分离系统、解堵剂注入系统、温度控制系统、抽真空系统和数据采集及控制系统，所述井筒模拟系统的一端与混合流体注入系统连接，抽真空系统设置在混合流体注入系统与井筒模拟系统之间用于对整个系统抽真空，井筒模拟系统的另一端与解堵剂注入系统连接，分离系统设置在井筒模拟系统与解堵剂注入系统之间用于分离井筒模拟系统流出的混合液体；所述温度控制系统由温度控制箱组成，井筒模拟系统、混合流体注入系统、分离系统、解堵剂注入系统和抽真空系统均位于温度控制箱内进行温度调控，达到实验所需温度；所述井筒模拟系统、混合流体注入系统、分离系统、解堵剂注入系统、温度控制系统和抽真空系统均分别与数据采集和控制系统电连接；进一步的，井筒模拟系统包括由1号可视模拟井筒、2号可视模拟井筒和3号可视模拟井筒；1号可视模拟井筒、2号可视模拟井筒和3号可视模拟井筒由3根可视模拟井筒短接连接组成，所述可视模拟井筒短接由可视管筒体、可视窗、下法兰、筒体密封圈、法兰密封圈和上法兰构成，所述可视管筒体的上部与上法兰连接，可视管筒体的下部与下法兰连接，可视管筒体与上法兰和下法兰的连接处设置筒体密封圈进行密封，可视管筒体上开设有可视
窗用于观察流经于可视管筒体通道内混合液体的流动规律、是否有水合物生成及水合物堵塞井筒的堵塞规律；所述法兰密封圈安装在下法兰端面开设的凹槽内，用于各个可视模拟井筒短接连接处的密封。
[0007]进一步的，1号可视模拟井筒由3根内径为88.9mm的可视模拟井筒短接连接组成，1号可视模拟井筒内有1号水合物，1号可视模拟井筒的上法兰上连接有1号压力传感器组与1号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，1号可视模拟井筒正对可视窗的外侧安装有用来采集各个可视模拟井筒短接内流体流动图像数据的高清摄像机组1号，通过1号高清摄像组采集的图像数据分析1号可视模拟井筒内混合多相流体的流动规律和1号水合物在1号可视模拟井筒的堵塞过程及堵塞机理和解堵过程及解堵规律；所述1号水合物在形成条件合适时在1号可视模拟井筒内形成，1号水合物形成一定量时堵塞1号可视模拟井筒；1号可视模拟井筒上端与9号阀连接，1号可视模拟井筒下端与8号阀连接，9号阀与1号可视模拟井筒的连接管道上安装有1号安全阀，1号安全阀用于对1号可视模拟井筒进行超压保护，1号压力传感器组、1号温度传感器组、1号高清摄像机组、9号阀和8号阀与数据采集和控制系统电连接；所述2号可视模拟井筒由3根内径为76.2mm的可视模拟井筒短接连接组成，2号可视模拟井筒内有2号水合物2号可视模拟井筒的上法兰上连接有2号压力传感器组与2号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，2号可视模拟井筒正对可视窗的外侧安装有用来采集各个可视模拟井筒短接内流体流动图像数据的高清摄像机组2号，通过2号高清摄像组采集的图像数据分析2号可视模拟井筒内混合多相流体的流动规律和2号水合物在2号可视模拟井筒的堵塞过程及堵塞机理和解堵过程及解堵规律；所述2号水合物在形成条件合适时在2号可视模拟井筒内形成，2号水合物形成一定量时堵塞2号可视模拟井筒；2号可视模拟井筒上端与11号阀连接，2号可视模拟井筒下端与10号阀连接，11号阀与2号可视模拟井筒的连接管道上安装有2号安全阀，2号安全阀用于对2号可视模拟井筒进行超压保护，2号压力传感器组、2号温度传感器组、2号高清摄像机组、11号阀和10号阀与数据采集和控制系统电连接；所述3号可视模拟井筒由3根内径为63.5mm的可视模拟井筒短接连接组成，3号可视模拟井筒内有3号水合物,3号可视模拟井筒的上法兰上连接有3号压力传感器组与3号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，3号可视模拟井筒正对可视窗的外侧安装有用来采集各个可视模拟井筒短接内流体流动图像数据的高清摄像机组3号，通过3号高清摄像组采集的图像数据分析3号可视模拟井筒内混合多相流体的流动规律和3号水合物在3号可视模拟井筒的堵塞过程及堵塞机理和解堵过程及解堵规律；所述3号水合物在形成条件合适时在3号可视模拟井筒内形成，3号水合物形成一定量时堵塞3号可视模拟井筒；3号可视模拟井筒上端与13号阀连接，3号可视模拟井筒下端与12号阀连接，13号阀与3号可视模拟井筒的连接管道上安装有3号安全阀，3号安全阀用于对3号可视模拟井筒进行超压保护，3号压力传感器组、3号温度传感器组、3号高清摄像机组、13号阀和12号阀与数据采集和控制系统电连接。
[0008]进一步的，混合流体注入系统由地层水罐、1号阀、地层水注入泵、1号流量调节阀、液体流量计、2号阀、4号阀、5号阀、天然气气瓶、气体增压泵、6号阀、气体循环泵、2号流量调节阀、气体流量计、7号阀、气液混合器、5号温度传感器、5号压力传感器、4号安全阀、缓存
罐、19号阀和自动点火系统组成，，地层水注入泵的入口端经过1号阀与地层水罐连接，地层水注入泵出口端经过1号流量调节阀、液体流量计、2号阀与气液混合器连接；所述地层水注入泵用于向井筒模拟系统注入地层水以及用于模拟地层水向井筒模拟系统侵入工况，所述1号流量调节阀用于调节地层水注入泵注入井筒模拟系统的注入流量大小，所述液体流量计用于计量向井筒模拟系统的液体注入流量；所述自动点火系统经19号阀与缓存罐连通，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1号阀、地层水注入泵、1号流量调节阀、液体流量计、2号阀、4号阀、5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于水合物解堵剂性能评价的装置，其特征在于，包括井筒模拟系统、混合流体注入系统、分离系统、解堵剂注入系统、温度控制系统、抽真空系统和数据采集及控制系统，所述井筒模拟系统的一端与混合流体注入系统连接，抽真空系统设置在混合流体注入系统与井筒模拟系统之间用于对整个系统抽真空，井筒模拟系统的另一端与解堵剂注入系统连接，分离系统设置在井筒模拟系统与解堵剂注入系统之间用于分离井筒模拟系统流出的混合液体；所述温度控制系统由温度控制箱（74）组成，井筒模拟系统、混合流体注入系统、分离系统、解堵剂注入系统和抽真空系统均位于温度控制箱（74）内进行温度调控，达到实验所需温度；所述井筒模拟系统、混合流体注入系统、分离系统、解堵剂注入系统、温度控制系统和抽真空系统均分别与数据采集和控制系统电连接。2.根据权利要求1所述的一种用于水合物解堵剂性能评价的装置，其特征在于，所述井筒模拟系统包括由1号可视模拟井筒（20）、2号可视模拟井筒（28）和3号可视模拟井筒（36）；1号可视模拟井筒（20）、2号可视模拟井筒（28）和3号可视模拟井筒（36）由3根可视模拟井筒短接（72）连接组成，所述可视模拟井筒短接（72）由可视管筒体（66）、可视窗（67）、下法兰（68）、筒体密封圈（69）、法兰密封圈（70）和上法兰（71）构成，所述可视管筒体（66）的上部与上法兰（71）连接，可视管筒体（66）的下部与下法兰（68）连接，可视管筒体（66）与上法兰（71）和下法兰（68）的连接处设置筒体密封圈（69）进行密封，可视管筒体（66）上开设有可视窗（67）用于观察流经于可视管筒体（66）通道内混合液体的流动规律、是否有水合物生成及水合物堵塞井筒的堵塞规律；所述法兰密封圈（70）安装在下法兰（68）端面开设的凹槽内，用于各个可视模拟井筒短接（72）连接处的密封。3.根据权利要求2所述的一种用于水合物解堵剂性能评价的装置，其特征在于，所述1号可视模拟井筒（20）由3根内径为88.9mm的可视模拟井筒短接（72）连接组成，1号可视模拟井筒（20）内有1号水合物（24），1号可视模拟井筒（20）的上法兰（71）上连接有1号压力传感器组（21）与1号温度传感器组（22）分别用于监测可视模拟井筒短接（72）各监测点的压力及温度，1号可视模拟井筒（20）正对可视窗的外侧安装有用来采集各个可视模拟井筒短接（72）内流体流动图像数据的高清摄像机组1号（23），通过1号高清摄像组（23）采集的图像数据分析1号可视模拟井筒（20）内混合多相流体的流动规律和1号水合物（24）在1号可视模拟井筒（20）的堵塞过程及堵塞机理和解堵过程及解堵规律；所述1号水合物（24）在形成条件合适时在1号可视模拟井筒（20）内形成，1号水合物（24）形成一定量时堵塞1号可视模拟井筒（20）；1号可视模拟井筒（20）上端与9号阀（25）连接，1号可视模拟井筒（20）下端与8号阀（19）连接，9号阀（25）与1号可视模拟井筒（20）的连接管道上安装有1号安全阀（26），1号安全阀（26）用于对1号可视模拟井筒（20）进行超压保护，1号压力传感器组（21）、1号温度传感器组（22）、1号高清摄像机组（23）、9号阀（25）和8号阀（19）与数据采集和控制系统电连接；所述2号可视模拟井筒（28）由3根内径为76.2mm的可视模拟井筒短接（72）连接组成，2号可视模拟井筒（28）内有2号水合物（32）2号可视模拟井筒（28）的上法兰（71）上连接有2号压力传感器组（29）与2号温度传感器组（30）分别用于监测可视模拟井筒短接（72）各监测点的压力及温度，2号可视模拟井筒（28）正对可视窗的外侧安装有用来采集各个可视模拟井筒短接（72）内流体流动图像数据的高清摄像机组2号（31），通过2号高清摄像组（31）采集的图像数据分析2号可视模拟井筒（28）内混合多相流体的流动规律和2号水合物（30）在2号可视模拟井筒（28）的堵塞过程及堵塞机理和解堵过程及解堵规律；所述2号水合物（32）在形
成条件合适时在2号可视模拟井筒（28）内形成，2号水合物（32）形成一定量时堵塞2号可视模拟井筒（28）；2号可视模拟井筒（28）上端与11号阀（33）连接，2号可视模拟井筒（28）下端与10号阀（27）连接，11号阀（33）与2号可视模拟井筒（28）的连接管道上安装有2号安全阀（34），2号安全阀（34）用于对2号可视模拟井筒（28）进行超压保护，2号压力传感器组（29）、2号温度传感器组（30）、2号高清摄像机组（31）、11号阀（33）和10号阀（27）与数据采集和控制系统电连接；所述3号可视模拟井筒（36）由3根内径为63.5mm的可视模拟井筒短接（72）连接组成，3号可视模拟井筒（36）内有3号水合物（40）,3号可视模拟井筒（36）的上法兰（71）上连接有3号压力传感器组（37）与3号温度传感器组（38）分别用于监测可视模拟井筒短接（72）各监测点的压力及温度，3号可视模拟井筒（36）正对可视窗的外侧安装有用来采集各个可视模拟井筒短接（72）内流体流动图像数据的高清摄像机组3号（39），通过3号高清摄像组（39）采集的图像数据分析3号可视模拟井筒（36）内混合多相流体的流动规律和3号水合物（40）在3号可视模拟井筒（36）的堵塞过程及堵塞机理和解堵过程及解堵规律；所述3号水合物（40）在形成条件合适时在3号可视模拟井筒（36）内形成，3号水合物（40）形成一定量时堵塞3号可视模拟井筒（36）；3号可视模拟井筒（36）上端与13号阀（41）连接，3号可视模拟井筒（36）下端与12号阀（35）连接，13号阀（41）与3号可视模拟井筒（36）的连接管道上安装有3号安全阀（42），3号安全阀（42）用于对3号可视模拟井筒（36）进行超压保护，3号压力传感器组（37）、3号温度传感器组（38）、3号高清摄像机组（39）、13号阀（41）和12号阀（35）与数据采集和控制系统电连接。4.根据权利要求1所述的一种用于水合物解堵剂性能评价的装置，其特征在于，所述混合流体注入系统由地层水罐（1）、1号阀（2）、地层水注入泵（3）、1号流量调节阀（4）、液体流量计（5）、2号阀（6）、4号阀（9）、5号阀（10）、天然气气瓶（11）、气体增压泵（12）、6号阀（13）、气体循环泵（14）、2号流量调节阀（15）、气体流量计（16）、7号阀（17）、气液混合器（18）、5号温度传感器（50）、5号压力传感器（51）、4号安全阀（52）、缓存罐（53）、19号阀（75）和自动点火系统（76）组成，地层水注入泵（3）的入口端经过1号阀（2）与地层水罐（1）连接，地层水注入泵（3）出口端经过1号流量调节阀（4）、液体流量计（5）、2号阀（6）与气液混合器（18）连接；所述地层水注入泵（3）用于向井筒模拟系统注入地层水以及用于模拟地层水向井筒模拟系统侵入工况，所述1号流量调节阀（4）用于调节地层水注入泵（3）注入井筒模拟系统的注入流量大小，所述液体流量计（5）用于计量向井筒模拟系统的液体注入流量；所述自动点火系统（76）经19号阀（75）与缓存罐（53）连通，自动点火系统（76）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1号阀（2）、地层水注入泵（3）、1号流量调节阀（4）、液体流量计（5）、2号阀（6）、4号阀（9）、5号阀（10）、气体增压泵（12）、6号阀（13）、气体循环泵（14）、2号流量调节阀（15）、气体流量计（16）、7号阀（17）、5号温度传感器（50）、5号压力传感器（51）、4号安全阀（52）、19号阀（75）及自动点火系统（76）与数据采集和控制系统电连接。5.根据权利要求4所述的一种用于水合物解堵剂性能评价的装置，其特征在于，所述气体循环泵（14）进气端经5号阀（10）与天然气气瓶（11）连接，在气体循环泵（14）进气端与5号阀（10）之间另外依次连接4号阀（9）与缓存罐（53），所述天...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海涛，葛兆龙，魏纳，张烈辉，赵金洲，张耀，徐汉明，江林，裴俊，郑浩然，谯意，冯梦泽，曹洪亮，比约恩，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：