專(zhuān)利名稱(chēng)：高溫氣井泡沫排水室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
高溫氣井泡沬排水室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及氣田開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及高溫氣井泡沫排水的模擬實(shí) 驗(yàn)，確切地說(shuō)是一種在高溫條件下測(cè)試氣井起泡劑泡沫性能的裝置。
背景技術(shù)：
[0002]一些氣田大部分為封閉性的弱彈性水驅(qū)氣藏。在氣井的生產(chǎn)過(guò)程中，地層水將 隨天然氣進(jìn)入井筒。氣藏開(kāi)采初期，地層能量較高，進(jìn)入井筒中的地層水可隨天然氣流 攜帶至地面。進(jìn)入開(kāi)采中后期后，由于地層能量較低，天然氣流無(wú)法有效攜液，地層 水開(kāi)始積聚井底，這將增加對(duì)井底的回壓，降低氣井產(chǎn)能，積液嚴(yán)重時(shí)可使氣井完全停 噴。泡沫排水技術(shù)可排出井底積液，降低積液對(duì)井底的回壓，提高氣井產(chǎn)量。泡沫排水 技術(shù)就是向氣井井筒中加入起泡劑，使起泡劑與井底積液混合后在天然氣流的攪動(dòng)作用 下產(chǎn)生大量的低密度泡沫，從而降低了井筒中積液的相對(duì)密度，使含有大量積液的泡沫 隨天然氣流攜帶出井筒，排出了井底積液，起到提高氣井產(chǎn)量的目的。[0003]目前，泡沫排水用起泡劑的室內(nèi)評(píng)價(jià)方法通常有振蕩法、攪拌法、傾注法和氣 流法。振蕩法、攪拌法和傾注法是考察起泡劑的起泡能力和泡沫穩(wěn)定性，不能模擬氣井 的泡沫排水過(guò)程。氣流法是通過(guò)模擬氣井井深結(jié)構(gòu)，采用氣流沖擊起泡劑溶液的方法來(lái) 模擬氣井的泡沫排水過(guò)程，并通過(guò)測(cè)定起泡劑的泡沫動(dòng)態(tài)性能來(lái)篩選起泡劑和確定起泡 劑加量，測(cè)試結(jié)果較為真實(shí)。中華人民共和國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6465-2000 “泡 沫排水采氣用起泡劑評(píng)價(jià)方法”、SY-T 5761-1995 “排水采氣用起泡劑CT5-2”采用的 是傾注法和氣流法。國(guó)內(nèi)外一些文獻(xiàn)報(bào)道主要采用攪拌法、傾注法和氣流法。如《泡沫 性能動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)裝置的控制技術(shù)研究》(郭洪彬.大慶石油學(xué)院碩士學(xué)位論文.2007年)。[0004]中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN 201401160，提供了一種定向井泡沫排水井筒模擬實(shí)驗(yàn)裝 置；公開(kāi)號(hào)CN 201121514，提供了一種油氣井泡沫排水實(shí)驗(yàn)裝置。這些評(píng)價(jià)方法和裝 置均只能評(píng)價(jià)起泡劑在低溫或中高溫條件下的泡沫性能，不能在高溫條件下模擬泡沫排 水過(guò)程，不能測(cè)試起泡劑的高溫泡沫動(dòng)態(tài)性能。[0005]一些地區(qū)高溫氣井較多，井底最高溫度可達(dá)150°C。目前氣流法采用的泡沫排 水室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)裝置只能模擬95°C以下的氣井泡沫排水過(guò)程，不能模擬高溫氣井的泡沫 排水過(guò)程，且進(jìn)入模擬井筒的發(fā)泡氣體流量受氣源壓力波動(dòng)的影響大，造成測(cè)試數(shù)據(jù)不 準(zhǔn)。實(shí)用新型內(nèi)容[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種高溫氣井泡沫排水室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)裝置，能模擬 180°C以下高溫氣井泡沫排水過(guò)程，能評(píng)價(jià)起泡劑在高溫條件下泡沫動(dòng)態(tài)性能。克服現(xiàn) 有實(shí)驗(yàn)裝置無(wú)法模擬高溫氣井泡沫排水過(guò)程和發(fā)泡氣體流量受氣源壓力波動(dòng)影響大的問(wèn) 題。[0007]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是高溫氣井泡沫排水室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)裝置，主要由模擬高溫井筒、連接彎管、溫控加熱器、氣體流量計(jì)、泡沫接收罐、回壓調(diào)節(jié)閥、壓力 表、閥門(mén)和減壓閥組成，其特征在于[0008]模擬高溫井筒為圓筒形，上端有筒頂，下端有筒底；在模擬高溫井筒壁上連接 有壓力表C;在模擬高溫井筒壁上有電加熱器，電加熱器連接溫控加熱器，并且溫控加 熱器連接固定在模擬高溫井筒筒底上的溫度傳感器，模擬高溫井筒上部的筒頂上有進(jìn)氣 口，進(jìn)氣口通過(guò)高壓氣體管線(xiàn)與氣體計(jì)量計(jì)連通，在高壓氣體管線(xiàn)上有閥門(mén)C;模擬高 溫井筒下部的筒底上固定有氣體分散頭，氣體分散頭通過(guò)高壓氣體管線(xiàn)與氣體計(jì)量計(jì)連 通，在高壓氣體管線(xiàn)上有閥門(mén)B;模擬高溫井筒的筒底上固定出液口，出液口連接有閥 門(mén)；[0009]泡沫接收罐為圓筒形，上端有罐頂，下端有罐底，在泡沫接收罐上部的罐頂上 有排氣口，排氣口通過(guò)氣體管線(xiàn)與回壓調(diào)節(jié)閥連接；在泡沫接收罐上部的罐頂上有排空 口，排空口連接有閥門(mén)；在泡沫接收罐的罐底上固定有排液口，排液口連有閥門(mén)；[0010]模擬高溫井筒的頂部通過(guò)連接彎管與泡沫接收罐頂部連通，并且連接彎管插入 到泡沫接收罐內(nèi)的下部；[0011]氣體流量計(jì)的進(jìn)氣端通過(guò)管線(xiàn)連接氣源，在氣體流量計(jì)到氣源的管線(xiàn)上連接有 減壓閥B和壓力表B;回壓調(diào)節(jié)閥通過(guò)管線(xiàn)連接氣源，在回壓調(diào)節(jié)閥到氣源的管線(xiàn)上連 接有壓力表A和減壓閥A。[0012]模擬高溫井筒的內(nèi)徑在50 IOOmm之間，高度在300 600mm之間；連接彎 管的內(nèi)徑在20 50mm之間，并且連接彎管最高點(diǎn)與模擬高溫井筒的筒頂內(nèi)平面的高度 在50 150mm之間。所述模擬高溫井筒、連接彎管和泡沫接收罐均為碳鋼材質(zhì)的圓柱 形鋼管，耐壓SlOMPa，耐溫2 300°C。[0013]所述的電加熱器采用電加熱套，在電加熱套外部包有石棉保溫層。[0014]氣體計(jì)量計(jì)采用的是數(shù)字式質(zhì)量流量控制器。[0015]簡(jiǎn)述高溫氣井泡沫排水室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)裝置的操作過(guò)程。參閱圖。[0016]1、關(guān)閉該高溫氣井泡沫排水室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)裝置的所有閥門(mén)，打開(kāi)模擬高溫井筒 1上的筒頂2和泡沫接收罐11上的罐頂12，向模擬高溫井筒1中加入400mL起泡劑水溶 液，向泡沫接收罐11中加入IOmL消泡劑水溶液，通過(guò)連接彎管3將模擬高溫井筒1與 泡沫接收罐11連通，使模擬高溫井筒1、泡沫連接彎管3和泡沫接收罐11處于同一連通 系統(tǒng)；[0017]2、打開(kāi)氣源22總閥，調(diào)節(jié)減壓閥B23，使壓力表BM的讀數(shù)為l.OMPa ；[0018]3、調(diào)節(jié)減壓閥A20，使壓力表A18的讀數(shù)為2.5MPa ；[0019]4、開(kāi)啟閥門(mén)C25，高壓氣體先流經(jīng)氣體流量計(jì)10，通過(guò)模擬高溫井筒1筒頂2 上的進(jìn)氣口 4進(jìn)入模擬高溫井筒1，當(dāng)壓力表(沈讀數(shù)為O.SMPa時(shí)，關(guān)閉閥門(mén)C25，模 擬高溫井筒1內(nèi)的壓力能保證起泡劑水溶液在室溫至180°C溫度范圍內(nèi)不沸騰；[0020]5、開(kāi)啟溫控加熱器9，對(duì)模擬高溫井筒1內(nèi)的起泡劑水溶液加熱至測(cè)試溫度 150 0C ；[0021]6、開(kāi)啟氣體計(jì)量計(jì)10，設(shè)定氣體流量為18L/min ；[0022]7、由于模擬高溫井筒1內(nèi)的氣體受熱膨脹，使得壓力表U6的讀數(shù)大于 O.SMPa,因此緩慢開(kāi)啟排空口 16的閥門(mén)，待壓力表(沈讀數(shù)降至O.SMh后關(guān)閉排空口16的閥門(mén)；[0023]8、開(kāi)啟閥門(mén)C25，然后緩慢開(kāi)啟閥門(mén)A19，并調(diào)節(jié)減壓閥A20，使氣體計(jì)量計(jì) 10顯示的瞬時(shí)流量為18L/h ；[0024]9、關(guān)閉閥門(mén)C25，再開(kāi)啟閥門(mén)B21，并開(kāi)始計(jì)時(shí)，氣體按照18L/min流量通過(guò) 氣體分散頭6沖擊模擬高溫井筒1內(nèi)的起泡劑水溶液，從而產(chǎn)生泡沫，泡沫從模擬高溫井 筒1的頂端通過(guò)泡沫連接彎管3進(jìn)入泡沫接收罐11內(nèi)，并與消泡劑水溶液接觸面消泡；[0025]10、計(jì)時(shí)15min后，關(guān)閉閥門(mén)B21、溫控加熱器9和氣源22，待模擬高溫井筒1 內(nèi)溫度降至90°C以下，再開(kāi)啟閥門(mén)A19，卸掉回壓調(diào)節(jié)閥17內(nèi)的壓力，使模擬高溫井筒 1、泡沫接收罐11和泡沫連接彎管3以及高壓氣體管線(xiàn)內(nèi)的氣體從回壓調(diào)節(jié)閥17排出；[0026]11、開(kāi)啟排液口 15的閥門(mén)，收集液體，并計(jì)量，采用收集到的液體體積減去 IOmL消泡劑水溶液體積來(lái)表征起泡劑的泡沫動(dòng)態(tài)性能。[0027]按照上述步驟，改變測(cè)試溫度，能模擬井底溫度在室溫至180°C范圍內(nèi)的氣井泡 沫排水過(guò)程，評(píng)價(jià)泡沫排水用起泡劑在高溫下的泡沫動(dòng)態(tài)性能。發(fā)泡氣體流量、起泡劑 水溶液加量、消泡劑水溶液加量、實(shí)驗(yàn)溫度、實(shí)驗(yàn)時(shí)間、發(fā)泡管內(nèi)壓力均可根據(jù)實(shí)驗(yàn)要 求改變。[0028]本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型高溫氣井泡沫排水室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)裝置，能 模擬井底溫度在室溫至180°C范圍內(nèi)的氣井泡沫排水過(guò)程，評(píng)價(jià)起泡劑在高溫條件下的泡 沫動(dòng)態(tài)性能，為氣井泡沫排水設(shè)計(jì)和施工提供可靠的理論依據(jù)。測(cè)試準(zhǔn)確，工作性能可 靠，發(fā)泡氣體流量在一定氣源壓力波動(dòng)范圍內(nèi)不受影響，
[0029]圖1是本實(shí)用新型高溫氣井泡沫排水室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。[0030]圖中，1.模擬高溫井筒，2.筒頂，3.連接彎管，4.進(jìn)氣口，5.筒底，6.氣體分散 頭，7.溫度傳感器，8.出液口，9.溫控加熱器，10.氣體流量計(jì)，11.泡沫接收罐，12.罐 頂，13.排氣口，14.罐底，15.排液口，16.排空口，17.回壓調(diào)節(jié)閥，18.壓力表A，19.閥 門(mén)A，20.減壓閥A，21.閥門(mén)B，22.氣源，23.減壓閥B，24.壓力表B，25.閥門(mén)C， 26.壓力表C。
具體實(shí)施方式
[0031]實(shí)施例1:以一個(gè)高溫氣井泡沫排水室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)裝置為例，對(duì)本實(shí)用新型作 進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。[0032]參閱圖1。本實(shí)用新型高溫氣井泡沫排水室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)裝置，主要由模擬高溫井 筒1、連接彎管3、溫控加熱器9、氣體流量計(jì)10、泡沫接收罐11、回壓調(diào)節(jié)閥17、壓力 表、閥門(mén)和減壓閥組成。[0033]模擬高溫井筒1為圓筒形，內(nèi)徑為80mm，高度為550mm ；上端有筒頂2，下端 有筒底5，使模擬高溫井筒1兩端密閉。在模擬高溫井筒1壁上連接有壓力表(沈；在模 擬高溫井筒1壁上包有電加熱器，電加熱器采用電加熱套，在電加熱套外部包有石棉保 溫層。電加熱器連接溫控加熱器9，并且溫控加熱器9連接固定在模擬高溫井筒1筒底5 上的溫度傳感器7，模擬高溫井筒1上部的筒頂2上有一個(gè)進(jìn)氣口 4，進(jìn)氣口 4通過(guò)高壓氣體管線(xiàn)與氣體計(jì)量計(jì)10連通，在高壓氣體管線(xiàn)上連接有一個(gè)閥門(mén)C25;模擬高溫井筒 1下部的筒底5上固定有一個(gè)氣體分散頭6，氣體分散頭6通過(guò)高壓氣體管線(xiàn)與氣體計(jì)量 計(jì)10連通，在高壓氣體管線(xiàn)上連接有一個(gè)閥門(mén)B21 ；模擬高溫井筒1的筒底5上固定出 液口 8，出液口 8連接有一個(gè)閥門(mén)；氣體計(jì)量計(jì)10采用的是數(shù)字式質(zhì)量流量控制器。[0034]泡沫接收罐11為圓筒形，上端有罐頂12，下端有罐底14，使泡沫接收罐11的 兩端密閉。在泡沫接收罐11上部的罐頂12上有一個(gè)排氣口 13，排氣口 13通過(guò)氣體管線(xiàn) 與回壓調(diào)節(jié)閥17連接。在泡沫接收罐11上部的罐頂12上有一個(gè)排空口 16，排空口 16 連接有閥門(mén)；在泡沫接收罐11的罐底14上固定有一個(gè)排液口 15，排液口 15連有閥門(mén)；[0035]模擬高溫井筒1的頂部通過(guò)連接彎管3與泡沫接收罐11頂部連通，并且連接彎 管3插入到泡沫接收罐11內(nèi)的下部，連接彎管3的下端距離泡沫接收罐11底部60mm。 連接彎管3的內(nèi)徑為40mm，并且連接彎管3最高點(diǎn)與模擬高溫井筒1的筒頂2內(nèi)平面的 高度為120mm。[0036]氣體流量計(jì)10的進(jìn)氣端通過(guò)管線(xiàn)連接氣源22，在氣體流量計(jì)10到氣源22的管 線(xiàn)上連接有一個(gè)減壓閥B23和一個(gè)壓力表BM;回壓調(diào)節(jié)閥17通過(guò)管線(xiàn)連接氣源22，在 回壓調(diào)節(jié)閥17到氣源22的管線(xiàn)上連接有個(gè)壓力表A18和一個(gè)減壓閥A20。
權(quán)利要求1.一種高溫氣井泡沫排水室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)裝置，主要由模擬高溫井筒(1)、連接彎管 (3)、溫控加熱器(9)、氣體流量計(jì)(10)、泡沫接收罐(11)、回壓調(diào)節(jié)閥(17)、壓力表、 閥門(mén)和減壓閥組成，其特征在于模擬高溫井筒(1)為圓筒形，上端有筒頂0)，下端有筒底(5)；在模擬高溫井筒 (1)壁上連接有壓力表COe)；在模擬高溫井筒(ι)壁上有電加熱器，電加熱器連接溫控 加熱器(9)，并且溫控加熱器(9)連接固定在模擬高溫井筒(1)筒底( 上的溫度傳感器 (7)，模擬高溫井筒(1)上部的筒頂( 上有進(jìn)氣口 G)，進(jìn)氣口(4)通過(guò)高壓氣體管線(xiàn) 與氣體計(jì)量計(jì)(10)連通，在高壓氣體管線(xiàn)上有閥門(mén)C 0 ；模擬高溫井筒(1)下部的筒 底(5)上固定有氣體分散頭(6)，氣體分散頭(6)通過(guò)高壓氣體管線(xiàn)與氣體計(jì)量計(jì)(10)連 通，在高壓氣體管線(xiàn)上有閥門(mén)BQl)；模擬高溫井筒⑴的筒底(5)上固定出液口(8)， 出液口(8)連有閥門(mén)；泡沫接收罐(U)為圓筒形，上端有罐頂(1 ，下端有罐底(14)，在泡沫接收罐(11) 上部的罐頂(12)上有排氣口(13)，排氣口(13)通過(guò)氣體管線(xiàn)與回壓調(diào)節(jié)閥(17)連接； 在泡沫接收罐(11)上部的罐頂(12)上有排空口(16)，排空口(16)連接有閥門(mén)；在泡沫 接收罐(11)的罐底(14)上固定有排液口(15)，排液口(15)連接有閥門(mén)；模擬高溫井筒(1)的頂部通過(guò)連接彎管C3)與泡沫接收罐(11)頂部連通，并且連接 彎管C3)插入到泡沫接收罐(11)內(nèi)的下部；氣體流量計(jì)(10)的進(jìn)氣端通過(guò)管線(xiàn)連接氣源0 ，在氣體流量計(jì)(10)到氣源02) 的管線(xiàn)上連接有減壓閥B23和壓力表B 04)；回壓調(diào)節(jié)閥(17)通過(guò)管線(xiàn)連接氣源02)， 在回壓調(diào)節(jié)閥(17)到氣源02)的管線(xiàn)上連接有壓力表A(18)和減壓閥AO0)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫氣井泡沫排水室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是模擬高 溫井筒(1)的內(nèi)徑在50 IOOmm之間，高度在300 600mm之間；連接彎管(3)的內(nèi) 徑在20 50mm之間，并且連接彎管(3)最高點(diǎn)與模擬高溫井筒⑴的筒頂(2)內(nèi)平面 的高度在50 150mm之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高溫氣井泡沫排水室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是所述 的電加熱器采用電加熱套，在電加熱套外部包有石棉保溫層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高溫氣井泡沫排水室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是氣體 計(jì)量計(jì)(10)采用的是數(shù)字式質(zhì)量流量控制器。
專(zhuān)利摘要高溫氣井泡沫排水室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)裝置，應(yīng)用于高溫條件下測(cè)試氣井起泡劑泡沫性能。在模擬高溫井筒壁上有電加熱器，模擬高溫井筒上部的筒頂上進(jìn)氣口連接氣體計(jì)量計(jì)；模擬高溫井筒下部固定氣體分散頭，氣體分散頭連接氣體計(jì)量計(jì)；泡沫接收罐的罐頂排氣口連接回壓調(diào)節(jié)閥；模擬高溫井筒的頂部通過(guò)連接彎管與泡沫接收罐頂部連通，并且連接彎管插入到泡沫接收罐內(nèi)的下部；氣體流量計(jì)連接氣源，回壓調(diào)節(jié)閥通過(guò)管線(xiàn)連接氣源。效果是能模擬井底溫度在室溫至180℃范圍內(nèi)的氣井泡沫排水過(guò)程，評(píng)價(jià)起泡劑在高溫條件下的泡沫動(dòng)態(tài)性能，為氣井泡沫排水設(shè)計(jì)和施工提供可靠的理論依據(jù)。
文檔編號(hào)E21B47/00GK201810294SQ20102057075
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月14日
發(fā)明者劉友權(quán), 劉爽, 熊穎, 范波, 蔣澤銀 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司