[发明专利]一种高温高压井筒模拟装置

说明书

技术领域

本发明涉及采油工程技术领域，是有关一种井筒模拟装置，特别适用于模拟原油从油藏储层到井口的生产过程的一种高温高压井筒模拟装置；亦可应用于不同注气条件时的井筒生产情况模拟。

背景技术

目前，油气水三相混合物的流动广泛应用于石油、化工及其他相关工业中，尤其在石油工业中，油气水三相混合物的流动相当普遍，使得对其流动规律的研究尤其重要。在油藏开采过程中，边底水的存在是相当普遍的现象，而且到了开采的中后期，常常会采用注水、注气的方式来补充地层能量继续开采油田。原油在地层中运移并到达井底的过程中，当地层压力降至泡点压力以下，将出现油气或油气水的多相渗流；地层水、注入水、注入气以及原油中溶解气的大量存在，使得流体从井底向地面流动的过程中，油气水三相混合物存在于井筒中，因此无论哪种举升方式的油井，其井筒中流动的大多数都是油气或油气水多相混合物，使得研究多相流体混合物在垂直井筒中的流动是非常必要的。

但是，多相流的研究具有相当的复杂性：1、相界面的存在增加了研究的复杂性；2、各相间存在质量和能量的交换；3、多相管流中流型的多样性和难确定性；4、流动过程中各相的温度、组分的浓度都是不均匀的，相与相之间有传热和传质发生；5、气液界面的不稳定性；6、多相管流中流动参数的难测性。由于上述的复杂性，使得多相流的测量迄今为止在国际上都未得到满意的解决方法，被称为“难测流体”，多相流的测量也因此成为国内外科技工作者争相探索的热点课题。

多相流体在管内的流动区别于单相流体流动的一个重要特征就是各相流体之间存在着明显的相界面，并且相界面的形状以及各相在流动体系中的分布状况也随着空间和时间的变化而变化。多相流体流动中相的分布状态称为多相流的“流型”。在垂直井筒中的油气水三相流，由于三相的比例不同以及沿着垂直井筒压力逐渐地降低，油气水三相混合物的流动形态、相分布及压降沿着管道不断地变化，所以若要较为准确的计算总的压力降，就必须研究油气水三相流不同流型间的转变界线以及在某种流型下三相流体的流速、截面含气率、压力梯度变化规律等方面的内容。

现有的多相管流的研究主要集中在油水或油气两相流体流动的方面，油气水三相混合物的流动规律研究大部分也都集中在水平管道流动部分。而在垂直井筒中，三相流动规律的研究主要从气液两相流动理论出发，通过建立各种数学模型来计算垂直井筒的压降以及摩阻，缺乏实质性的物理模型实验装置来验证理论，如果计算长井筒的流动压降，误差将不可避免地出现，且会对实际工业发展造成阻碍。因此，建立一套模拟实际井筒的模型装置，对垂直井筒中的油气水三相混合物流动规律进行研究，已成为目前迫切需要解决的难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高温高压井筒模拟装置，用于模拟高温高压井下环境和实际生产过程中采出液在井筒中的流动情况，并通过实时监测油、气、水及其混合物在垂直井筒中的流动规律与摩阻变化，研究不同生产条件对原油举升过程中摩阻以及流动形态的影响。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供一种高温高压井筒模拟装置，其包括：循环机构，其包括往复循环泵、循环油管和配样转样器，所述往复循环泵与所述循环油管的入口端和出口端相连，所述配样转样器与所述循环油管的入口端相连，所述循环油管具有与所述入口端相连的上升段和与所述出口端相连的下降段，所述上升段与所述下降段之间通过过渡段相连；控温控压机构，其包括油浴循环套管、油浴控温器和调压泵，所述油浴循环套管套设在所述循环油管外，所述油浴循环套管与所述油浴控温器相连，所述调压泵与所述配样转样器相连；数据测量采集机构，其包括多个传感器，多个所述传感器连接于所述循环油管。

在优选的实施方式中，所述循环机构还包括搅拌器，所述搅拌器的上下两端分别通过连接油管连接于所述循环油管的上升段。

在优选的实施方式中，所述循环机构还包括凡尔器，所述凡尔器与所述搅拌器并联设置，所述凡尔器的上下两端分别与所述连接油管相连。

在优选的实施方式中，所述循环机构还包括加药泵和加药囊，所述加药囊套设在所述循环油管的上升段开设有加药孔的位置处，所述加药囊通过加药泵管连接所述加药泵。

在优选的实施方式中，所述数据测量采集机构还包括能测量相含率的电阻率仪，所述电阻率仪与所述搅拌器并联设置，所述电阻率仪的上下两端分别与所述连接油管相连。