[发明专利]高温高压井筒结盐物理模拟装置及其模拟方法

权利要求书

1.一种高温高压井筒结盐物理模拟装置，其特征在于，包括六通阀，所述六通阀的a阀门通过第三闸阀与装满地层水的第二耐高压活塞式中间容器连通，所述第二耐高压活塞式中间容器的活塞通过第二恒速恒压泵进行驱替，所述第二恒速恒压泵通过数据线与计算机连接；所述六通阀的b阀门与第一四通阀的b阀门连通，所述第一四通阀的a阀门与放置在第一天平上的装有干燥剂的第一试管连通，所述第一试管连接有第一气体计量器，所述第一四通阀的d阀门与第二数字压力计连接，所述第一四通阀的c阀门与用于装蒸馏水的耐高压中间容器连通，所述耐高压中间容器通过第二闸阀与用于装天然气的第一耐高压活塞式中间容器连通，所述第一耐高压活塞式中间容器的活塞通过第一恒速恒压泵进行驱替，所述第一恒速恒压泵通过数据线与计算机连接；所述第一耐高压活塞式中间容器依次通过第一闸阀、第一数字压力计、增压泵、减压阀与装有天然气的天然气瓶连通；所述六通阀的c阀门依次连接有真空压力计和真空泵；所述六通阀的d阀门与具有至少两层通过绝热板隔开的恒温箱连通；所述六通阀的e阀门与废液回收罐连通；所述六通阀的f阀门与第三数字压力计连接；所述恒温箱依次通过第四闸阀、固相分离器与量筒连通，所述量筒与第二四通阀的a阀门连通，所述第二四通阀的c阀门与第四数字压力计连接，所述第二四通阀的d阀门连接有第二气体计量器，所述第二四通阀的b阀门与放置在第二天平上的装有干燥剂的第二试管连通，所述第二试管连接有第三气体计量器。

2.如权利要求1所述的高温高压井筒结盐物理模拟装置，其特征在于，在所述恒温箱内设置有穿过每一层的模拟井筒，在每一层的边缘共同连接一条线性滑动导轨，在所述线性滑动导轨上滑动连接有滑块，在所述滑块上固定有与所述计算机连接的高速摄像机，所述恒温箱的每一层通过温度控制器进行温度调节，所述恒温箱的每一层配有一个观察窗，所述模拟井筒穿过每一层的观察窗后进入到另一层，且所述模拟井筒的一端与所述六通阀的d阀门连通，所述模拟井筒的另一端与所述第四闸阀连通。

3.如权利要求2所述的高温高压井筒结盐物理模拟装置，其特征在于，在每一层的模拟井筒上设置有井筒水头模拟装置和压力传感器，所述井筒水头模拟装置包括压力跟踪泵和动力阀，所述压力跟踪泵与所述压力传感器分别通过信号转接器与所述计算机连接，所述动力阀的一端与所述压力跟踪泵连接，另一端与所述压力传感器连接。

4.如权利要求2所述的高温高压井筒结盐物理模拟装置，其特征在于，所述模拟井筒为内壁粗糙化的哈氏合金管。

5.一种高温高压井筒结盐物理模拟装置的模拟方法，包括：

步骤S1：气瓶中天然气通过减压阀恒压进入增压泵，并增压至初始实验压力p1储存在中间容器中待用；中间容器装满蒸馏水待用；中间容器装满地层水，并利用恒速恒压泵增压至初始实验压力p1；

步骤S2：连接如权利要求1所述的高温高压井筒结盐物理模拟装置中的各结构，并检验气密性，将第一天平、第二天平、第一气体计量器、第二气体计量器、第三气体计量器调零，通过温度控制器设置恒温箱内各层的温度，底层为初始实验温度T1，每上升一层温度降低3℃；

步骤S3：打开第一四通阀的a、b阀门，打开六通阀的b、c、d阀门，通过真空泵抽真空，确保实验过程隔绝空气；

步骤S4：关闭第一四通阀的b阀门，打开第一四通阀的d阀门、第二闸阀，通过第一恒速恒压泵在初始实验压力p1下驱替第一耐高压活塞式中间容器的活塞，在驱替1min后，通过第一天平记录第一试管内蒸馏水的质量m1以及通过第一气体计量器记录第一试管内天然气的体积V1，计算初始实验压力p1下初始水气比WGR1，测试完成后停泵关闭所有阀门；

步骤S5：设置压力传感器和水头模拟装置间的压差，压差计算公式为：

压差Δp＝ρ_m×G×100；

ρ_m＝ρ_g×β+ρ_w×(1-β)；

β＝G_g/(G_w+G_g)；

式中，G为重力加速度，ρ_m气水混合物密度，kg/m³；ρ_g初始实验条件天然气密度，kg/m³；ρ_w初始实验条件地层水密度kg/m³；β气水混合物质量含气率；G_g天然气质量流量，g/s；G_w地层水质量流量，g/s；

步骤S6：打开第一四通阀的b、c、d阀门，打开第二四通阀的a、b、c阀门，打开六通阀的a、b、d、f阀门，打开第二闸阀、第三闸阀、第四闸阀，分别采用第一恒压恒速泵、第二恒压恒速泵以初始实验压力将第一耐高压活塞式中间容器中的天然气、第二耐高压活塞式中间容器中的地层水泵入到恒温箱的模拟井筒内，通过高速摄像机实时监测记录观察窗中的结盐情况，待实验压力较稳定时，关闭第二四通阀的d阀门同时打开b阀门，按照步骤S4中方法测试井筒流体举升恒温箱的顶层后的水气比WGR2；

步骤S7：停止该阶段实验，打开六通阀的d阀门，放空该阶段实验流程中的流体；

步骤S8：以井筒水头模拟装置处的温度、压力为基础，设置第二阶段实验初始压力和恒温箱内各层的温度，重复步骤S5、S6、S7，直至实验条件达到井口条件，结束实验，放空、清洗管线。