[实用新型]含蜡油井关井再开井顶挤压力的实验装置

说明书

技术领域

本实用新型有关于一种顶挤压力的实验装置，尤其有关于一种油井开采领域中的含蜡油井关井再开井顶挤压力的实验装置。

背景技术

油井开采出的原油大多数属于高含蜡、高凝点原油。若遇异常情况，油井可能出现紧急关断。生产井停产一段时间之后，井筒和地层内的流体将不再流动，逐渐达到静止状态。井筒内的原油温度逐渐降低，蜡在原油中的溶解度大幅下降，当油温低于析蜡点时，蜡将不断结晶析出，使得原油成为以蜡晶为主要分散相的胶体体系或固液悬浮体系。当原油中蜡晶浓度增大到一定程度时，蜡晶之间形成复杂的三维空间网络结构，使原油被包裹在结构中，整体上失去流动性，成为胶凝原油（也即，凝油段），随着停输时间的增加，凝油段部分油温甚至可低于凝点以下十几度。再开井时，若所需顶挤压力超过泵能提供的压力或钢管所能承受的强度，则无法实现再开井。

如何准确判断关井再开井的安全性，一直是含蜡油井运行的关键问题。一方面用数学方法描述复杂的停井再开井过程时，需要进行较多的简化处理；另一方面影响停输再启动的因素众多，其中一些因素又具有一定的随机性和模糊性，因此难以建立关井再开井顶挤压力的数学描述模型。受油井安全运行条件的限制，也难以在现场开展试验。

目前围绕地面长距离含蜡原油输油管道的停输再启动进行了较多的研究。石油大学储运教研室在20世纪70年代曾建造小型模型管道；中国石油天然气管道科学研究院于1985年开始建造了一套管流试验装置，该装置测试管段长66m，内径48.9mm，以螺杆泵为动力源，采用套管控温，实现了原油在管道中的循环流动；1992年石油大学（北京）储运教研室研制一套小型管流试验装置，该试验装置以螺杆泵或空气压缩机作为动力源，测试管段有两套，通过阀门控制可实现测试管段长度的变化，使用水浴控温；新疆石油设计院也建造了一套管流试验装置，仍采用螺杆泵作为动力源，并利用水套控制油温；艾慕阳等人建造了小型圆环形的管流装置并对原油进行了管流模拟研究，该装置利用磁场作用力以非接触方式驱动流体在环形管内循环流动；石油大学（华东）储运教研室于1995年建造了一套管流模拟试验装置，可以模拟管道正常运行、停输和再启动过程。

尽管围绕长距离含蜡原油输油管道的停输再启动进行了较多的研究，但长距离输油管道与油井油管及长距离输油管道停输再启动与油井关井再开井存在诸多不同之处，也导致二者出现以下不同的结果：

1）与垂直的油井油管相比，输油管道基本属水平管道；2）与长距离输油管道相比，油井的油管属短管道；3）与使用于高压环境的油井油管相比，长距离输油管道的许用压力较低；4）与关井后油可接受管内凝油温度降至凝点十几度以下相比，长距离输油管道停输后只可接受原油温度降至凝点附近；5）与长距离输油管道沿线地温基本不变不同，沿井筒地层温度随着地层深度增加而上升。

由于沿井筒的地层温度随着地层深度增加而上升，因此油井关井后只有靠近地面的数百米油管内的原油受低地温影响可能出现凝油段，接近地面处凝油温度可降到凝点以下十几度，显现出较强的结构强度。因油管承压能力较高，凝油长度相对较短，依然还是有可能通过较大的顶挤压力将其顶出的。但长距离输油管道的站间距为数十公里，且管道承压能力相对较低，因此长距离输油管道停输后管内原油温度只可接受降至凝点附近，具有较弱的结构强度，否则导致管道无法再启动。

长距离输油管道停输后管内原油降温收缩，导致原油并非充满整个管道截面，管段内原油存在孔隙，即冷却作用产生了疏松性，油中孔隙降低了原油的结构强度，对管道的整个启动过程是有利的；但垂直的生产井停井后，管内原油在自身重力的作用下不断补偿温降收缩产生的空间，可认为井筒内胶凝原油连续无孔隙。故油井内凝原油所处的状态与长距离输油管内凝原油所处的状态不同。

因此无法用水平实验环道模拟井筒问题，因此，有必要提供一种针对油井的实际情况设计的确定关井再开井顶挤压力的实验装置，以解决生产实际问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种含蜡油井关井再开井顶挤压力的实验装置，通过该实验装置可测试油井关井后不同位置井筒内相应温度顶挤胶凝原油所需的压力，为后续判断再开井所需要的顶挤压力提供重要的依据，其可用于指导油井的安全生产。

本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本实用新型提供一种含蜡油井关井再开井顶挤压力的实验装置，所述含蜡油井关井再开井顶挤压力的实验装置包括：