[实用新型]用于欠平衡钻井水平环空两相流对流传热系数测量的装置

说明书

技术领域：

本实用新型涉及的是主要应用于油气井工程、工程流体力学等领域的测量装置，具体涉及的是用于欠平衡钻井水平环空两相流对流传热系数测量的装置。

背景技术：

欠平衡钻井方式可以较好地解决泥浆漏失、油层污染及影响产能等要害问题，极有利于保护、发现和正确评价油气资源。在低压油气区内的详探井、扩边井应用欠平衡钻井工艺，效果十分明显。在欠平衡钻井过程中，井底压力控制技术是其关键技术之一，而温度是影响压力的主要的因素之一，因此研究大管径下的环空两相流对流传热系数是十分必要的。气液两相流体对流传热系数反映了流体与固体表面的换热能力,其物理意义为当流体与固体表面之间的温度差为1K时,单位壁面面积在单位时间所能传递的热量，单位为W/（m²·K）。因此，大管径下的水平环空两相流对流传热系数的测定装置对欠平衡钻井井底的控制有着重要的指导意义。

目前为止，实验室使用的气液两相流对流传热系数的测定设备主要针对于管内流动；有的是小管径（20mm-35mm），有的是微管径（小于1mm），但对于大管径下的欠平衡钻井水平环空两相流对流传热系数的测定设备还没有相关报道。

发明内容：

本实用新型的目的是提供用于欠平衡钻井水平环空两相流对流传热系数测量的装置，这种用于欠平衡钻井水平环空两相流对流传热系数测量的装置解决了现有测量两相流对流传热系数的实验装置都不适合欠平衡钻井环空气液两相流体对流传热系数的测量的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：这种用于欠平衡钻井水平环空两相流对流传热系数测量的装置包括内闭合环路和外闭合环路，内闭合环路由第一液相调控系统、第一气液混合装置、测试段内管、第一水槽通过管线依次首尾连接而成，第一气相调控系统通过管线连接至第一气液混合装置，测试段内管壁上安装若干个热电偶；外闭合环路由第二液相调控系统、第二气液混合装置、环空段、第二水槽通过管线依次首尾连接而成，第二气相调控系统通过管线连接至第二气液混合装置，环空段由前环空段、测试段外管、后环空段依次连接而成，前环空段包绕在第一水槽与测试段之间的管线外，后环空段包绕在第一气液混合装置外，测试段由测试段外管包绕在测试段内管外构成；第一液相调控系统和第二液相调控系统均由离心泵、分离器、热交换器、液体涡轮流量计通过管线连接而成；第一气相调控系统和第二气相调控系统均由空气压缩机、分离器、热交换器、气体流量计通过管线连接而成。

上述方案中测试段内管和测试段外管均由玻璃制成，测试段内管直径为120mm，测试段外管直径为200mm。

本实用新型具有以下有益效果：

经过对大量的中外专利及相关文献进行调研得知：以往测量两相流对流传热系数的实验装置都是管内流动，且都是小管径（20mm-35mm），或者是微管径（小于1mm），这些实验装置都不适合欠平衡钻井环空气液两相流体对流传热系数的测量。本实用新型设计出的实验装置适合欠平衡钻井所处的实际工况，考虑了大管径、水平环空两相流等实际欠平衡钻井条件，该装置对欠平衡钻井井底压力的控制有着重要的指导意义。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中液相调控系统的结构示意图；

图3是本实用新型中气相调控系统的结构示意图；

图4是本实用新型中测试段热电偶的布置图。

1第一液相调控系统， 2第一气相调控系统， 3第一气液混合装置，4测试段内管，5第一水槽，6第二液相调控系统，7第二气相调控系统，8第二气液混合装置，9测试段外管，10第二水槽，11热电偶，12离心泵，13分离器, 14热交换器，15液体涡轮流量计，16空气压缩机，17气体流量计。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

如图1所示，这种用于欠平衡钻井水平环空两相流对流传热系数测量的装置包括内闭合环路和外闭合环路，内闭合环路与外闭合环路二者的液流方向相反，内闭合环路由第一液相调控系统1、第一气液混合装置3、测试段内管4、第一水槽5通过管线依次首尾连接而成，第一气相调控系统2通过管线连接至第一气液混合装置3，如图4所示，测试段内管4壁上安装若干个热电偶11，气液两种流体同时进入第一气液混合装置3，混合充分后，混合流体进入测试段内管4。