[发明专利]复杂结构井井筒固液两相变质量流动模拟系统

说明书

技术领域

本发明是关于石油工业中一种室内模拟试验装置，尤其涉及一种复杂结构井井筒固液两相变质量流动模拟系统。

背景技术

在疏松砂岩油藏开发过程中，适度出砂技术的应用提高了油井产能，但与传统防砂方法相比，适度出砂技术允许一定粒径的地层砂进入防砂筛管，并通过保持一定的产量，使进入防砂管路的砂粒被携带出井筒。在垂直和井斜角较小的井中，可在Stokes准则理论基础上建立理论模型。但在定向井、水平井和近于水平的井中，砂粒间的相互作用使得原有的理论模型不再适用，定量描述仍处于理论研究阶段，并限于理论模型中的部分参数是由前人通过实验结果回归得到，并不一定适用。

2006年，中国石油大学(北京)邓金根、王治中等人设计了井筒砂粒运移规律室内模拟实验装置9(如图9所示)，该室内模拟实验装置9由水箱91、泵体92、垂直设置的实验管体93以及水管94、流量计95、多个阀体96构成，所述实验管体93的长度为4.2m、内径为63mm，在实验管体93入口处设置一承托盘97，固相为预先放在实验管体底部的承托盘97中的砂粒。该室内模拟实验装置存在的缺点是：(1)由于在实验段管体的管壁上没有设计入流孔，故该实验过程实际为定质量流动，不能模拟实际生产过程中产层变质量流动规律；(2)由于固相为预先放在实验管体底部的承托盘中的砂粒，所以在该实验过程中，固相砂粒为后混合式，通过实验流体流动以使固相砂粒流动，势必会造成液固掺混的不均匀，对实验结果会产生一定影响。

2001年，上海理工大学胡寿根、白晓宁等人设计并制作了固液管道输送实验装置8(如图8所示)，该实验装置8由贮浆桶801、泥浆泵802、清水桶803、压力表804、阀门805、软管806、观测管807、快卸接头808、测试管809、系统管810、差压变送器811、压差信号数字显示仪812、计算机813、电磁流量计814、流量信号数字显示仪815和分流换向器816等构成。其中，实验管路总长50m，工作台为水平布置的金属台架，长8m、宽1m，整个工作台靠设置在中间部位的主支座来支撑重量，由销轴进行连接，通过螺旋变坡机构工作台可在0°到16°范围内作任意角度的调整。但是该实验装置存在的缺点是：(1)该实验装置在实验过程中可通过螺旋变坡机构改变管路倾角，但由于螺旋变坡机构特性和支撑点位于管路中间部位等结构方面限制，该实验装置只能模拟0°到16°倾角下流体流动情况；(2)该实验过程中，采用预混合压力输送方式，但由于动力泵采用离心式渣浆泵，在输送过程中，由于离心泵的运动方式，必然引起动力泵出口固液掺混不均匀；(3)该实验装置的实验段也未设置入流孔，故只能模拟定质量流动，不能模拟存在壁面入流情况下壁面入流对圆管固液两相流流动的影响规律。

有鉴于此，为了进一步深入研究疏松砂岩油藏开发过程中砂粒随产出液进入管路以及被携带至井口的整个过程，模拟固液两相变质量流的流动情况，本发明人提出一种复杂结构井井筒固液两相变质量流动模拟系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复杂结构井井筒固液两相变质量流动模拟系统，可模拟油气开采过程中地层砂粒随产出液(石油)进入井筒的固液两相变质量流动过程，以及地层砂粒与产出液在井筒中的固液两相定质量流动过程，由此可进一步深入研究疏松砂岩油藏开发中砂粒进入管路以及被携带至井口的整个过程。

本发明的另一目的在于提供一种复杂结构井井筒固液两相变质量流动模拟系统，可实现模拟井筒的0°-90°的调节，以模拟不同角度的目标井段。

本发明的目的是这样实现的，一种复杂结构井井筒固液两相变质量流动模拟系统，该模拟系统包括一模拟井筒，所述模拟井筒是由多段两端设有法兰盘的管体固定连通构成；该模拟井筒的入口端通过入口管路连接有主流固液两相流体供给装置，该模拟井筒的出口端通过出口管路连接有固液两相流体分离装置；所述模拟井筒上由入口端至出口端依次设为入口段、实验测量段和出口段，所述入口段长度大于出口段长度；所述实验测量段的管体由内管和外管套设构成，所述内管和外管之间形成环形密闭空腔，所述内管的管壁上均布有多个渗流孔，所述外管的管壁上设有多个入流孔，所述多个入流孔通过入流管路连接有入流固液两相流体供给装置；在所述入口管路、出口管路和入流管路上设有流体流量、压力采集及处理装置。

在本发明的一较佳实施方式中，所述主流固液两相流体供给装置由第一储浆桶和连接在该第一储浆桶出口的第一螺杆泵构成；所述入流固液两相流体供给装置由第二储浆桶和连接在该第二储浆桶出口的第二螺杆泵构成。