[发明专利]海洋天然气水合物生产井井筒携砂规律仿真系统及方法

摘要

本发明公开一种海洋天然气水合物生产井井筒携砂规律仿真系统及方法，仿真系统包括试验井子系统、水气注入子系统、分离子系统及井筒监测子系统；试验井子系统包括模拟井筒以及安装在模拟井筒内的模拟套管、模拟油管、气液混合器、防塌孔板、导流器、气体注入管路和水注入管路，模拟井筒的井口设置有井口防喷器；水气注入子系统包括高压气瓶组和水箱，水气注入子系统分别与分离子系统和井口防喷器连接，井筒内安装有电阻成像仪和电容成像仪，配合温压测试数据和测试电磁阀的开闭，实现天然气水合物开采井携砂规律与流型之间的定量仿真测量，能够全尺寸进行天然气水合物开采井不同气水比条件下井筒携砂规律间接可视化研究，可为海域天然气水合物开采井井筒流动保障注水方案的设计提供依据，满足粉砂质天然气水合物开采过程中出砂管理措施对井筒携砂能力分析的需求。

主权项

1.海洋天然气水合物生产井井筒携砂规律仿真系统，其特征在于，包括试验井子系统、水气注入子系统、分离子系统以及井筒监测子系统；所述试验井子系统包括模拟井筒以及安装在模拟井筒内的模拟套管、模拟油管、气液混合器、防塌孔板、导流器、气体注入管路和水注入管路；所述模拟井筒为全尺寸天然气水合物开采模拟井，模拟井筒的井口设置有井口防喷器；模拟油管设置在模拟套管内，采用实际现场尺寸规格的普通油管，模拟油管的管鞋处安装有油套环空封隔器，座封实现模拟套管与模拟油管环空的封隔；气液混合器为环形结构，设置在模拟井筒的底部，其上端安装有测试电磁阀，下端与导流器连通；模拟套管与气液混合器连接，且其外径与气液混合器的环形内径相等；防塌孔板为圆形金属多孔板，其外径与模拟套管内径相同，安装在模拟套管内壁管鞋处；防塌孔板、导流器及气液混合器环空所形成的空间为模拟地层砂的填装空间；模拟套管的管鞋处还安装有油管穿越封隔器，以密封模拟套管与模拟井筒井壁之间的环空，且沿模拟套管的圆周方向均匀设置有多个通孔，所述通孔位于防塌孔板上方且位于油管穿越封隔器的下方；气体注入管路和水注入管路穿过所述油管穿越封隔器与气液混合器连接，且在气体注入管路和水注入管路与气液混合器连接处分别安装有单向阀；所述水气注入子系统分别与分离子系统和井口防喷器连接，水气注入子系统包括设置在地面上的高压气瓶组和水箱，分离子系统包括设置在地面上的气液固分离器，水箱通过一注入泵与水注入管路相连，且水箱与气液固分离器的液路出口相连接，用于向模拟井筒内注水并回收返出的循环水；高压气瓶组与气体注入管路及气液固分离器的气路出口相连接，用于向模拟井筒内注气并回收返出的气体，实现气、液循环，在高压气瓶组与气体注入管路之间安装有阀门F1，注入泵与水注入管路之间安装有阀门F2，气液固分离器与模拟油管、高压气瓶组和水箱之间分别安装有阀门F3、阀门F4和阀门F5；所述井筒监测子系统包括电阻成像仪、电容成像仪以及相对设置在模拟油管内壁上的温度传感器和压力传感器；电阻成像仪为内径与模拟油管内径一致的环状结构，电阻成像仪两端分别为与模拟油管配合的公扣和母扣，作为模拟油管的连接件连接在模拟油管上；电容成像仪为内径与模拟油管内径一致的环状结构，电容成像仪两端分别为能够与模拟油管配合的公扣和母扣，作为模拟油管的连接件连接在模拟油管上；电阻成像仪和电容成像仪通过连接接箍串接在模拟油管上，且温度传感器和压力传感器分别安装在连接接箍内壁等高部位处。