[发明专利]一种模拟钻采双工况井筒携砂多相流动实验装置及方法

摘要

本发明涉及一种模拟钻采双工况井筒携砂多相流动实验装置及方法，实验装置由供气系统、供液系统、注砂系统、测试管段、分离回收系统及监测系统组成，测试管段由透明的内筒、外筒组成，内筒可拆卸，置于外筒中构成同心环空。利用该实验装置可满足钻、采两种工况下六种不同实验的测试需求，包括气体钻井携砂气流、泥浆钻井携砂流体、泡沫钻井携砂多相流、出砂气井携砂气流、出砂油井携砂油流、出砂气井地层出水时的携砂多相流在水平及垂直井筒中的流动测试与沉砂规律测试，功能全面，经济实用。

主权项

1.一种模拟钻采双工况井筒携砂多相流动实验装置，由供气系统、供液系统、注砂系统、测试管段、分离回收系统及监测系统组成；供气系统由气泵(1)、稳压气罐(2)及气流调节阀(4)组成，气泵(1)通过管路与稳压气罐(2)连接，稳压气罐(2)顶部安装有气罐压力表(3)，稳压气罐(2)顶部与Y型三通(12)之间的管路上安装有气流调节阀(4)，气流调节阀(4)后设有输气管压力表(5)及输气管流量计(6)；注液系统由储液池(7)、潜水泵(8)、液流调节阀(9)组成，潜水泵(8)安置于储液池(7)底部，潜水泵(8)出口与Y型三通(12)之间的管路上安装有液流调节阀(9)，液流调节阀(9)后设有输液管压力表(10)及输液管流量计(11)；注砂系统由加砂漏斗(15)、混砂腔(13)、加砂阀(14)组成，加砂漏斗(15)安装于混砂腔(13)顶部，两者之间设加砂阀(14)；测试管段由透明的内筒(19)、外筒(18)组成，内筒(19)连接顺序与外筒(18)一致，内筒(19)两端及弯头接头端均布有支撑架(17)，使内筒(19)放置于外筒(18)中，构成同心环空；分离回收系统由分离器(23)与砂箱(28)组成，分离器(23)入口与外筒(18)短水平段相连，分离器(23)入口处设垂置分离挡板(24)；分离器(23)顶部设排气口，安有排气阀(26)；分离器(23)中下部设斜置滤网(25)，在滤网(25)坡底端头处设管路连至砂箱(28)，滤网(25)坡底端头与砂箱(28)之间的管路上安装排砂阀(27)；分离器(23)底部设排液口，安有排液阀(29)，排液口经管路回接储液池(7)；其特征在于：所述供气系统的稳压气罐(2)顶部通过管路连至Y型三通(12)；所述供液系统的潜水泵(8)出口由管路连至Y型三通(12)；所述注砂系统的混砂腔(13)为一直径大于上下游管路的圆管，混砂腔(13)一端通过管路与Y型三通(12)相连，另一端连接管路调节阀(16)；所述测试管段的内筒(19)与外筒(18)均由长水平段、垂直段、短水平段及两个90°弯头段组成，在管路调节阀(16)下游通过螺纹依次连接外筒(18)的长水平段、垂直向上放置的90°弯头段、垂直段、垂直向下放置的90°弯头段及短水平段，整体成倒“乙”字型，内筒(19)两端端头封堵；所述的监测系统由三个压力传感器和两台高速摄像机组成，三个压力传感器分别安装于外筒(18)长水平段末端、外筒(18)垂直段中部和外筒(18)短水平段入口端，对应为垂直井筒入口压力传感器(20)、垂直井筒中部压力传感器(21)、垂直井筒出口压力传感器(22)；两台高速摄像机分别架设于外筒(18)长水平段和垂直段正前方，对应为水平段高速摄像机(31)和垂直段高速摄像机(30)。