多功能水平气井模拟实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及天然气采气工艺技术，特别是多功能水平气井模拟实验装置，包括贯通一体的模拟的垂直段井筒、倾斜段井筒和水平段井筒；垂直段井筒设置有压力计、温度计，中间部分设置有密度仪；倾斜段井筒的中间部分设置有密度仪；水平段井筒设置有至少两段射孔，每段射孔的旁边都设置有单独的压力计、温度计，每段射孔的进水口端设置有气体流量计，每段射孔的进气口端设置有柱塞计量泵，每两段射孔之间设置有密度仪和高速摄像仪；本发明专利技术结构简单，操作方便；而且能够模拟水平井液体形成、破碎规律，连续携液临界流速，气井积液过程，水平井气液多相流动压降规律，射孔完井对气井工作制度的影响，空气-砂两相和空气、水、砂三相流动规律。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及天然气采气工艺技术，特别是多功能水平气井模拟实验装置。
技术介绍
在天然气开采过程中，水平井能增加井眼与储层的接触面积，提高气藏动用程度，降低开采成本，已成为低渗致密气藏开采的关键技术。水平井井眼轨迹复杂，一般可分为垂直段、倾斜段和水平段，各段均为明显的非线性井身，且采用分段或全部打开产层的完井方式使进入井筒的流体沿井筒呈变质量的特点，增加了气井井筒流动规律模拟的难度。尤其是气藏开采进入带液生产阶段，水平井的“蛇”形结构使井筒内携液泡沫易破裂，剩余的液体首先聚集在根部或凹形底部，流通截面逐渐缩小易发生“吼道”效应，使气井呈不稳定生产状态，极易发展成积液，最终水淹停产。因此，研制多功能水平气井模拟实验装置将为认知水平井气液两相流动过程及规律提供重要的工具。针对这类问题，于是出现了相应的一系列实验装置，如 I、公开号为CN102128031A，公开日为20110720的中国专利技术专利文献，由专利技术人谢宾、陆灯云等人研制出的“水平井井筒连续油管沉砂携带与孔眼分流室内模拟实验装置”，其技术方案属于石油天然气工业压裂酸化实验设备的制造
，包括实验井筒、液体泵送机构、数据采集机构和安全机构，试验井筒包括外管和内管，液体泵送机构包括驱替泵、供液桶、进液管和出液管；数据采集机构包括采集器和处理装置，采集器通过电缆线组与处理装置连接；安全机构由人梯、卷筒和护栏构成。但是，其水平段考虑为线性，完井段考虑为单一的线性射孔，未考虑射孔方位和分段打开，其主要功能为模拟Φ38. Imm连续油管在Φ 139mm套管的水平井井筒内替液、冲砂、携砂以及液体在水平井段孔眼中的分流、排液等。2、袁照永研制了多功能井筒流动模拟实验装置，只有可改变井斜角的水平段，其主要功能为模拟泡沫流体在水平井环空中的携岩特性。3、肖高棉研制了“L”型水平气井连续携液模拟实验装置，由垂直段、倾斜段和水平段组成，但倾斜段仅I. 5m，不能展现倾斜段的流体流动规律，完井段考虑为单一孔雾化，水平段考虑为水平管，其主要功能为模拟气井连续携液过程，为涉及积液过程模拟。另外，国内外大多数研究均是基于输油管线或环形实验装置，与水平井实际情况不符，所以不能实现完全对垂直段、倾斜段和水平段各个段的模拟情况。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供多功能水平气井模拟实验装置，不仅可以完全模仿每个段的具体情况，而且能充分展现流体流动规律。本专利技术的技术方案如下 多功能水平气井模拟实验装置，其特征在于包括模拟的垂直段井筒、倾斜段井筒和水平段井筒，垂直段井筒、倾斜段井筒和水平段井筒为贯通一体的模拟井筒，其中垂直段井筒、倾斜段井筒的总高度不低于18m，倾斜段井筒的长度不小于5m，垂直段井筒与倾斜段井筒的比例与现场井身实际比例一致；为模拟水平段井筒流动特征，水平段井筒的长度大于15m ;所述水平段井筒设置有至少两段射孔，每段射孔包括若干个均匀设置的喷射入口，喷射入口的位置和密度、水平段形状以及井斜角均可根据现场实际情况设计，每段射孔的上端均设置有进水口和进气口，进水口端设置有柱塞计量泵，进气口端设置有气体流量计，同时每段射孔的前端或后端均设置有一一对应的压力计和温度计，每两段射孔之间设置有密度仪；所述倾斜段井筒的中间部分设置有密度仪；所述垂直段井筒的中间部分设置有密度仪，垂直段井筒的顶部端口处设置有压 力计、温度计。所述垂直段井筒和倾斜段井筒的井斜角为30° -70°。所述垂直段井筒与倾斜段井筒之间的连接部分为软管，倾斜段井筒与水平段井筒之间的连接部分为软管。所述倾斜段井筒和水平段井筒的连接部分设置有放空阀。所述每两段射孔之间的水平段井筒连接部分为软管；同时，所述每两段射孔之间设置有密度仪和高速摄像仪。多功能水平气井模拟实验装置的工作流程为首先高压气从射孔的进气口进入射孔并通过气体流量计进行计量，高压水从射孔的进水口进入射孔并通过柱塞计量泵进行计量，进入射孔的高压气和高压水充分混合，混合后的高压气和高压水通过射孔的喷射口进入水平段井筒；当混合的高压气和高压水进入水平段井筒时，与每段射孔对应的压力计、温度计用于记录混合的高压气和高压水进入时的压力和温度，同时通过每两段射孔之间的密度仪记录高压气和高压水混合的密度；然后混合的高压气和高压水从水平段井筒进入倾斜段井筒，此时通过倾斜段井筒的密度仪记录混合的高压气和高压水流经倾斜段井筒的密度；然后混合的高压气和高压水上升到垂直段井筒，通过垂直段井筒的密度仪再次记录混合的高压气和高压水流经垂直段井筒的密度；当混合的高压气和高压水上升到垂直段井筒端口的时候，通过垂直段井筒的顶部端口处的压力计、温度计再记录压力和温度；最后通过记录得到的压力、温度、密度、持液率，不断循环进行，模拟得到三段井筒的流体流动规律。本专利技术的有益效果 本专利技术结构简单，操作方便；而且能够模拟水平井液体形成、破碎规律，连续携液临界流速，气井积液过程，水平井气液多相流动压降规律，射孔完井对气井工作制度的影响，空气-砂两相和空气、水、砂三相流动规律。附图说明图I为本专利技术的结构示意图具体实施例方式如图I所示，多功能水平气井模拟实验装置，包括模拟的垂直段井筒、倾斜段井筒和水平段井筒，垂直段井筒、倾斜段井筒和水平段井筒为贯通一体的模拟井筒，其中垂直段井筒、倾斜段井筒的总高度不低于18m，倾斜段井筒的长度不小于5m，垂直段井筒与倾斜段井筒的比例与现场井身实际比例一致；为模拟水平段井筒流动特征，水平段井筒的长度大于15m ;所述水平段井筒设置有至少两段射孔，每段射孔包括若干个均匀设置的喷射入口，喷射入口的位置和密度、水平段形状以及井斜角均可根据现场实际情况设计，每段射孔的上端均设置有进水口和进气口，进水口端设置有柱塞计量泵，进气口端设置有气体流量计，同时每段射孔的前端或后端均设置有一一对应的压力计和温度计，每两段射孔之间设置有密度仪；所述倾斜段井筒的中间部分设置有密度仪；所述垂直段井筒的中间部分设置有密度仪，垂直段井筒的顶部端口处设置有压力计、温度计。所述垂直段井筒和倾斜段井筒的井斜角为30° -70°，为实际井身值。所述垂直段井筒与倾斜段井筒之间的连接部分为软管，倾斜段井筒与水平段井筒之间的连接部分为软管。所述倾斜段井筒和水平段井筒的连接部分设置有放空阀。所述每两段射孔之间的水平段井筒连接部分为软管；同时，所述每两段射孔之间设置有密度仪和高速摄像仪。 多功能水平气井模拟实验装置的工作流程为首先高压气从射孔的进气口进入射孔并通过气体流量计进行计量，高压水从射孔的进水口进入射孔并通过柱塞计量泵进行计量，进入射孔的高压气和高压水充分混合，混合后的高压气和高压水通过射孔的喷射口进入水平段井筒；当混合的高压气和高压水进入水平段井筒时，与每段射孔对应的压力计、温度计用于记录混合的高压气和高压水进入时的压力和温度，同时通过每两段射孔之间的密度仪记录高压气和高压水混合的密度；然后混合的高压气和高压水从水平段井筒进入倾斜段井筒，此时通过倾斜段井筒的密度仪记录混合的高压气和高压水流经倾斜段井筒的密度；然后混合的高压气和高压水上升到垂直段井筒，通过垂直段井筒的密度仪再次记录混合的高压气和高压水流经垂直段井筒的密度；当混合的高压气和高压水上升到垂直段井筒端口的时候，通过垂直段井筒的顶部端口处本文档来自技高网...

【技术保护点】
多功能水平气井模拟实验装置，其特征在于：包括模拟的垂直段井筒、倾斜段井筒和水平段井筒，垂直段井筒、倾斜段井筒和水平段井筒为贯通一体的模拟井筒，其中垂直段井筒、倾斜段井筒的总高度不低于18m，倾斜段井筒的长度不小于5m，垂直段井筒与倾斜段井筒的比例与现场井身实际比例一致；为模拟水平段井筒流动特征，水平段井筒的长度大于15m；所述水平段井筒设置有至少两段射孔，每段射孔包括若干个均匀设置的喷射入口，喷射入口的位置和密度、水平段形状以及井斜角均可根据现场实际情况设计，每段射孔的上端均设置有进水口和进气口，进水口端设置有柱塞计量泵，进气口端设置有气体流量计，同时每段射孔的前端或后端均设置有一一对应的压力计和温度计，每两段射孔之间设置有密度仪；所述倾斜段井筒的中间部分设置有密度仪；所述垂直段井筒的中间部分设置有密度仪，垂直段井筒的顶部端口处设置有压力计、温度计。

【技术特征摘要】
1.多功能水平气井模拟实验装置，其特征在于包括模拟的垂直段井筒、倾斜段井筒和水平段井筒，垂直段井筒、倾斜段井筒和水平段井筒为贯通一体的模拟井筒，其中垂直段井筒、倾斜段井筒的总高度不低于18m，倾斜段井筒的长度不小于5m，垂直段井筒与倾斜段井筒的比例与现场井身实际比例一致；为模拟水平段井筒流动特征，水平段井筒的长度大于15m ;所述水平段井筒设置有至少两段射孔，每段射孔包括若干个均匀设置的喷射入口，喷射入口的位置和密度、水平段形状以及井斜角均可根据现场实际情况设计，每段射孔的上端均设置有进水口和进气口，进水口端设置有柱塞计量泵，进气口端设置有气体流量计，同时每段射孔的前端或后端均设置有一一对应的压力计和温度计，每两段射孔之间设置有密度仪；所述倾斜段井筒的中间部分设置有密度仪；所述垂直段井筒的中间部分设置有密度仪，垂直段井筒的顶部端口处设置有压力计、温度计。2.根据权利要求I所述的多功能水平气井模拟实验装置，其特征在于所述垂直段井筒和倾斜段井筒的井斜角为30° -70°。3.根据权利要求I或2所述的多功能水平气井模拟实验装置，其特征在于所述垂直段井筒与倾斜段井筒之间的连接部分为软管，倾斜段井筒与水平段井筒之间的连接部分为软管。4.根据权利要求3所述的多功能水平气井模拟实验装置，其特征在于所述倾斜段井筒和水平段井筒的连接部分设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：江健，武恒志，周兴付，刘永辉，张仕强，刘大永，张云善，徐晓峰，傅春梅，董耀文，杨筱璧，余娟，鲁光亮，胡钟琴，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司西南油气分公司，
类型：发明
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