[发明专利]一种雾化器和速度管柱组合排水采气模拟实验装置

说明书

本发明提供一种雾化器和速度管柱组合的排水采气模拟实验装置，其主要包括实验回路、配套系统和测控系统。实验介质为空气和水，气体由空气压缩机提供，储存在储气罐中，水由离心泵从蓄水池抽取，气体和水由气液混合段迸入雾化器后，进入速度管段和垂直管段，再经导管回收至气液分离器。各管段为有机玻璃管，两端压力分别由压力传感器测量。雾化器和速度管柱均可灵活拆卸，通过一定时间内气液分离器中的液面高度、压力传感器所记录的压差及高速摄像仪拍摄到的流型来评价排液效果。本发明可以模拟气井积液过程，可进行单一速度管柱排液效果评价实验、单一雾化器排液效果评价实验和雾化器加多种速度管柱的组合排液效果对比评价实验。

技术领域

本发明属于气藏排水采气领域，尤其涉及一种雾化器和速度管柱组合排水采气模拟实验装置。

背景技术

有水气藏在开发过程中，随着气体的持续产出，地层压力不断下降，气井产能也会逐渐降低。当气井产量降低到一定程度时，气体将不能够将液体带出，导致液体在井筒中聚集，形成积液，导致井筒中重力降迅速增加，产气量急剧下降。因此，实施合理的排水采气工艺措施及时排出井底积液，对延长气井正常生产时间至关重要。

速度管柱工艺是一种经济有效的排水采气措施，其原理是通过减小油管尺寸来增加气体流速，从而提高气体携液能力，将井筒积液排出。但对于大液量产气井而言，管径较小易于形成液体段塞，造成生产波动。此外，赵彬彬等人对长庆气田积液气井采用速度管柱工艺的应用表明，当气井产量小于某一临界值时，速度管柱效果明显下降。究其原因，速度管柱通过改变流通面积增加气流速的同时会带动贴附于油管壁的液膜速度大幅增加，从而增大井筒流动摩阻，使得合理的速度管尺寸提高气体流速有限。因此，对速度管柱入口气井产出液进行雾化处理以减小流动摩阻，可进一步提高气井排液能力。

雾化器工艺技术能够有效改善井筒气液流态。该工艺是将雾化器安装到井下一定位置，当气井产出气液两相时，气体流过雾化器喷嘴会形成将压能转换为动能，从而获得高速气流。高速气体会瞬间冲击液膜使其破碎雾化形成液滴。经过喷嘴后流动面积突然扩张使得雾化更加充分，从而增加气液作用面积，使气体更容易携液。但气体流过雾化器后速度并未增加，气体携液能力增加幅度有限。

故雾化器与速度管柱组合的排水采气工艺具有其优势互补的效益，且单一雾化器工具的喷嘴尺寸和下入深度范围很难确定，同时单一速度管的尺寸界限也不明确，将雾化器与速度管柱组合的排水采气工艺参数范围将更难被确定。此外，在气藏排水采气领域，也未见到有雾化器和速度管柱组合的排水采气工艺研究的相关报道。

因此，本发明提供一种雾化器和速度管柱组合排水采气模拟实验装置，该装置可模拟气井积液过程，可进行单一速度管柱排液效果评价实验、单一雾化器排液效果评价实验和雾化器加多种速度管柱的组合排液效果对比评价实验，为现场排水采气新工艺的发展提供参考依据。该实验装置是以现场积液井为基础所研制的。

发明内容

本发明的目的是提供一种雾化器和速度管柱组合的排水采气模拟实验装置，旨在降低积液井井底气液混合物密度，排出积液，恢复气井正常生产。

本发明是这样实现的，一种雾化器和速度管柱组合排水采气模拟实验装置，主要包括实验回路，配套系统和测控系统，可以模拟气井积液过程，可进行单一速度管柱排液效果评价实验、单一雾化器排液效果评价实验和雾化器加多种速度管柱的组合排液效果对比评价实验。

其中，实验回路包括蓄水池、液体离心泵、气体压缩机、储气管、气液混合段、雾化器、速度管段、垂直油管段等。整个气液混合段、速度管段和垂直油管段为透明有机玻璃管，便于观察雾化现象和混合物流型。实验介质为空气和水，水由离心泵从蓄水池抽取，气体由空气压缩机提供，气体和水通过气、液流量计进入气液混合段。油田现场气、水被注入井筒之前存在一段气液混合段，气液混合段是以此为依据而研制的。气、水通过气液混合段流经井底气液混合段、雾化器、速度管段、垂直油管段，最后进入气液分离器，气由顶部排气阀排出，水由底部排水阀进入蓄水池循环利用，再由离心泵再次泵送进入气液混合段形成一个完整的实验回路；