[实用新型]煤层气井井筒煤粉沉降可视化实验装置及系统

说明书

技术领域

本实用新型是有关于一种煤层气井井筒煤粉沉降可视化实验装置及系统。

背景技术

在气田的开发过程中，井筒积液是制约气井稳产与高产的主要问题之一。气井中的液体主要来自气态烃类的凝析作用、地层中储集层的地层水或层间水。气井中的液体通常以液滴的形式分布在气相中。气体是连续相而液体是非连续相流动，液体以液滴的形式由气体携带到地面。当气相不能提供足够的能量来使井筒中的液体连续流出井口时，就会在气井井底形成积液，积液的形成将增加气层的回压。高压井中的液体以段塞流的形式存在，它会损耗更多的地层能量，限制气井的生产能力；在低压井中的积液可完全压死气井，造成气井水淹关井，使气井减产。为了保证气井的正常生产，需要及时的排出井底积液，对产水气井一般采取排液采气的方法。

煤层气井排液采气过程中，由于煤层地质条件、排采方式以及措施作业等各种因素造成煤层和井底附近的煤岩结构变化，导致煤层自由煤粉和骨架脱落煤粉随流体运移至井筒和泵筒中并携带至地面。煤层产出煤粉是煤层气井排采遇到的重要问题之一，已成为困扰煤层气商业开发的主要因素。在抽排过程中，当井筒流体携煤粉能力小于煤层的煤粉产出量时，部分煤粉颗粒在煤层下部井筒或者泵筒中堆积，一定程度后容易引发埋泵或卡泵现象，从而缩短了检泵周期，提高了煤层气井作业费用和生产成本；当流体携煤粉能力大于出煤粉量时，煤粉颗粒将被流体顺利携带至地面，而不会发生沉积。因此，及时排出产出的煤粉成为煤层气井高产、稳产的关键，防煤粉技术的研究和发展对煤层气开发具有重要意义。

井筒防煤粉是煤层气井生产系统防煤粉的一个主要途径。煤层气井排液采气时，在排采泵的抽吸作用下套管环空中小粒径的煤粉通过滤煤粉管进入井筒中。理论分析表明：煤粉颗粒在流动井液中的沉降速度应为沉降末速与井液实际流速的矢量和，即在井液流速小于煤粉沉降末速时，煤粉沉降；反之，煤粉被携带上升。然而，实际井筒中煤粉沉降受井液速度场的影响而趋于复杂，为此，需要研究井筒中煤粉颗粒的沉降规律，得到流场中煤粉沉降的特性，从而为井筒防煤粉的设计提供依据。

基于上述事实，开展关于煤层气井井筒煤粉沉降规律的物理模拟实验研究就显得非常必要。

实用新型内容

本实用新型的目的是，提供一种煤层气井井筒煤粉沉降可视化实验装置，其实验结果的可靠性较高。

本实用新型的另一目的是，提供一种煤层气井井筒煤粉沉降可视化实验系统。

本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种煤层气井井筒煤粉沉降可视化实验装置，所述实验装置包括：主井筒，其由透明材料制成，所述主井筒上沿纵向设有多个平行的注入孔转接口，所述注入孔转接口的轴线与主井筒的轴线垂直；带压煤粉添加器，在至少其中一个注入孔转接口上连接有所述带压煤粉添加器；清理系统，其设置在所述主井筒的底端。

如上所述的煤层气井井筒煤粉沉降可视化实验装置，所述带压煤粉添加器包括注入套筒和设置在注入套筒内部的注入推杆，在注入套筒上设置有截止阀，所述注入套筒的一端连接所述注入孔转接口，另一端连接可水平移动的注入推杆。

如上所述的煤层气井井筒煤粉沉降可视化实验装置，所述带压煤粉添加器与所述注入孔转接口之间通过硅胶软管相连接。

如上所述的煤层气井井筒煤粉沉降可视化实验装置，所述实验装置还包括回收系统，其设置在所述主井筒的顶端。

如上所述的煤层气井井筒煤粉沉降可视化实验装置，所述清理系统包括一层布筛网；所述回收系统包括多个按一定顺序上下叠置在一起的筛网，各筛网的目数不同。

一种煤层气井井筒煤粉沉降可视化实验系统，所述实验系统包括：如上述煤层气井井筒煤粉沉降可视化实验装置；标尺，其设置在所述主井筒的一侧；流体注入装置，其包括液体注入装置和气体注入装置，所述液体注入装置的一端通过煤粉过滤分离设备与所述主井筒的上端相连，液体注入装置的另一端与气体注入装置相连接，形成共结点，所述共结点通过气液两相混合器和第一节流阀与主井筒的下端相连。

如上所述的煤层气井井筒煤粉沉降可视化实验系统，所述液体注入装置包括依序连接的储水罐，离心泵，第二节流阀，液体流量计和第一单向阀，所述储水罐通过所述煤粉过滤分离设备与所述主井筒的上端相连；所述气体注入装置包括依序连接的空气压缩机，储气罐，减压阀，第三节流阀，气体流量计和第二单向阀。