[发明专利]高温高压井筒结盐物理模拟装置及其模拟方法

说明书

本发明提供一种高温高压井筒结盐物理模拟装置及其模拟方法，包括天然气瓶、减压阀、增压泵、第一至第四数字压力计、第一至第四闸阀、第一耐高压活塞式中间容器、第二耐高压活塞式中间容器、第一恒速恒压泵、第二恒速恒压泵、耐高压中间容器、第一四通阀、第二四通阀、第一试管、第二试管、第一天平、第二天平、第一气体计量器、第二气体计量器、真空压力计、真空泵、六通阀、废液回收罐、恒温箱、固相分离器、量筒和计算机。本发明能够较好地模拟井筒沿程压力和温度变化，以及天然气对地层水蒸发能力的变化；同时，该物理模拟装置还能够模拟不同井深、不同井底温度与压力、不同流体流量以及不同气液比条件下对气井井筒结盐的影响。

技术领域

本发明属于石油、天然气工程技术领域，更为具体地，涉及一种适用于涉及一种适用于高矿化度地层水气井的井筒内结盐条件、结盐规律及结盐机理的物理模拟装置及其模拟方法。

背景技术

天然气是化石燃料中最为清洁的能源，高热值、无杂质，可有效改善大气雾霾等问题，具有显著的环境友好性。对于存在高矿化度地层水的气藏，在生产过程中，高矿度地层水会侵入气藏，进而通过气井被采出地面。在天然气和地层水从气井井底被举升到地面的过程中，由于气井井筒内流体温度、压力沿井筒沿程均降低，致使不同井筒沿程的天然气—地层水动态平衡也发生着剧烈变化。从井底到地面，液相地层水被不断蒸发到气相中，高矿化度的地层水中水量减少、盐浓度升高，导致气井出现井筒结盐现象，甚至盐堵现象。这将导致气井产能降低及停产，严重影响气藏开发的经济效益和对下游用户的平稳供气。此外，井筒结盐和盐堵后，需要采用大量的清水清洗井筒，洗井后的污水必须经过严格处理直至达标才能回注地层。这将造成大量的水资源和能源浪费，进一步加大企业生产成本。因此，通过物理模拟实验弄清气井井筒的结盐规律，明确气井井筒结盐条件，揭示气井井筒结盐机理对气井井筒结盐防控治理和实现油气企业的节能降耗减排至关重要。由于气井的实际井深一般在都千米级，因此实现井筒物理模拟是当前研究的一大难点，特别是对井筒压力降(包括水头和摩阻)以及井筒温度降的物理模拟。因此，亟待设计建立一种高温高压井筒结盐物理模拟装置，以正确反映井筒内气-液-固三相流动、地层水蒸发和盐沉积的规律。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种高温高压井筒结盐物理模拟装置及其模拟方法，特别适用于研究气井井筒的结盐规律、结盐条件及结盐机理。

本发明提供的高温高压井筒结盐物理模拟装置，包括六通阀，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，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，第二恒速恒压泵通过数据线与计算机连接；六通阀的b阀门与第一四通阀的b阀门连通，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，第一试管连接有第一气体计量器，第一四通阀的d阀门与第二数字压力计连接，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，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，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，第一恒速恒压泵通过数据线与计算机连接；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；六通阀的c阀门依次连接有真空压力计和真空泵；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；六通阀的e阀门与废液回收罐连通；六通阀的f阀门与第三数字压力计连接；恒温箱依次通过第四闸阀、固相分离器与量筒连通，量筒与第二四通阀的a阀门连通，第二四通阀的c阀门与第四数字压力计连接，第二四通阀的d阀门连接有第二气体计量器，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，第二试管连接有第三气体计量器。

此外，优选的结构是，在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，在线性滑动导轨上滑动连接有滑块，在滑块上固定有与计算机连接的高速摄像机，恒温箱的每一层通过温度控制器进行温度调节，恒温箱的每一层配有一个观察窗，模拟井筒穿过每一层的观察窗后进入到另一层，且模拟井筒的一端与六通阀的d阀门连通，模拟井筒的另一端与第四闸阀连通。