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专利号: 2021113057421
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种深水油气生产井筒模拟试验装置,其特征在于,包括:测试管段系统(10),包括:测试管(11)和电‑磁‑超声波场加载器(12),其中,测试管(11)具有进口端(11A)和出口端(11B),所述电‑磁‑超声波场加载器(12)配置在所述进口端(11A)处,用于在所述进口端(11A)形成电场、磁场和超声波场;

气液循环系统(20),包括:气液混合器(21)、气体循环泵(22)和液体循环泵(23),其中,所述气液混合器(21)具有进气端(211)、进液端(212)和混合出口端(213),所述混合出口端(213)与所述进口端(11A)相连通;所述气体循环泵(22)的排气端(222)与所述进气端(211)相连通,所述所述液体循环泵(23)的排液端(232)与所述进液端(212)相连通;

多相分离系统(30),包括:重力分离器(31),其中,所述重力分离器(31)具有入口端(311)、出气端(312)和出液端(313),所述入口端(311)与所述出口端(11B)相连通,所述出液端(313)与所述液体循环泵(23)的入液端(231)相连通,所述出气端(312)与所述气体循环泵(22)的入气端(221)相连通;

加料系统(40),与所述进口端(11A)相连通,用于向所述测试管(11)输入试验液体;

温度控制系统(50),与所述测试管(11)相连接,用于调节所述测试管(11)的温度。

2.根据权利要求1所述的深水油气生产井筒模拟试验装置,其特征在于,所述测试管(11)包括:内管(110A)和套设于所述内管(110A)外端的外管(110B),所述内管(110A)内形成有用于测试流体流动的第一通道(110C),所述外管(110B)与所述内管(110A)之间形成用于调节所述测试流体温度的第二通道(110D),且所述第一通道(110C)的两端配置有第一进口端和第一出口端,所述第二通道(110D)的两端配置有第二进口端和第二出口端;

其中,所述第一进口端与所述混合出口端(213)和加料系统(40)相连通,所述第一出口端与所述入口端(311)相连通;所述第二进口端和第二出口端与所述温度控制系统(50)相连通。

3.根据权利要求2所述的深水油气生产井筒模拟试验装置,其特征在于,所述测试管(11)包括两个相互平行的第一直管(111)和第二直管(112)以及连通第一直管(111)和第二直管(112)的辅助管(113);其中,所述进口端(11A)形成在所述第一直管(111)上,所述出口端(11B)形成在所述第二直管(112)上。

4.根据权利要求2所述的深水油气生产井筒模拟试验装置,其特征在于,所述温度控制系统(50)包括:加热装置(51)和降温装置(52),所述加热装置(51)和所述降温装置(52)彼此并联,且在其并联的两端具有第一端口(501)和第二端口(502),其中,所述第一端口(501)与所述第二进口端相连通,所述第二端口(502)与所述第二出口端相连通,用于通过调节所述第二通道(110D)的温度来调节所述第一通道(110C)的温度。

5.根据权利要求1所述的深水油气生产井筒模拟试验装置,其特征在于,所述气液循环系统(20)还包括:散热器(223),所述散热器(223)配置在所述气体循环泵(22)的排气端(222)与气液混合器(21)的进液端(212)之间,用于降低由所述排气端(222)排出的气体流的热量。

6.根据权利要求1所述的深水油气生产井筒模拟试验装置,其特征在于,所述多相分离系统(30)还包括:旋风分离器(32),所述旋风分离器(32)具有进气口(321)和排气口(322),所述进气口(321)与所述出气端(312)相连通,所述排气口(322)与所述入气端(221)相连通。

7.根据权利要求1所述的深水油气生产井筒模拟试验装置,其特征在于,所述加料系统(40)包括:配制罐(41)和螺杆泵(42),其中,所述配制罐(41)与所述螺杆泵(42)的入料端相连接,所述螺杆泵(42)的出料端与所述进口端(11A)相连通。

8.根据权利要求1所述的深水油气生产井筒模拟试验装置,其特征在于,所述试验装置还包括:辅助系统(60),所述辅助系统(60)包括:真空泵组件(61),设置在所述混合出口端(213)与所述进口端(11A)之间;

气瓶(62),与所述气体循环泵(22)的入气端(221)和所述重力分离器(31)的出气端(312)相连通。

9.一种深水油气生产井筒模拟试验方法,其特征在于,包括如下步骤:S10:打开气液循环系统(20)中的气体循环泵(22),在该试验装置(100)内泵入空气并使空气在试验装置(100)内流动,干燥试验装置(100);

S20:试验装置(100)干燥后,密闭试验装置(100),并打开辅助系统(60)的真空泵组件(61),排空试验装置(100)内的空气并保持真空状态;

S30:将该试验装置(100)静置一段时间,确定无泄漏发生后,打开气瓶(62)向该装置通入试验气体,并在试验装置(100)内气压略高于大气压后停止注气;

S40:打开温度控制系统(50),其中,当该试验装置(100)进行水合物相关的试验时,打开降温装置(52);当该试验装置(100)进行蜡和垢相关的试验时,打开加热装置(51);

S50:调节加料系统(40)的配制罐(41)内的试验液体的温度,并在试验液体的温度调节至试验目标温度附近后,打开气瓶(62)通入试验气体,待试验装置(100)内的压力达到试验压力的一半左右时,开启加料系统(40)的螺杆泵(42),由测试管(11)向重力分离器(31)中泵入试验液体;在此过程中,泵入的试验液体会压缩环路内气体,使得试验装置(100)内压力升高,最终达到试验压力;

S60:待该试验装置(100)内的温度和压力均达到试验要求时,先开启气体循环泵(22),等到气体流速在试验装置(100)内恒定后,再打开液体循环泵(23),并达到试验要求的气液流速;

S70:该试验装置(100)进行相应的试验操作:当进行水合物和结蜡相关试验时,持续降低测试管(11)温度,并保持压力不变,当温度低于水合物和蜡相平衡温度时,水合物和蜡开始生成,水合物和蜡生成试验开始,在此过程中,实时记录试验中的温度、压力、压降、气液流速、流型参数;随着水合物和蜡浓度的持续升高,水合物和蜡改变多相流形态,并开始形成沉积,水合物和蜡沉积的流动试验开始,直至水合物和蜡堵塞测试管(11),试验停止;

当进行结垢相关试验时,持续升高测试管(11)的温度,并保持压力不变;当温度高于垢相平衡温度时,垢开始生成,垢生成试验开始,在此过程中,实施记录试验中的温度、压力、压降、气液流速、流型参数;垢浓度持续升高,垢改变多相流形态,并开始形成沉积,垢沉积的流动规律试验开始,直至垢堵塞测试管(11)或者垢停止生成,试验停止。

10.根据权利要求9所述的深水油气生产井筒模拟试验方法,其特征在于,在试验装置(100)进行试验操作过程中,还包括如下步骤:当需要评价抑制剂对固相颗粒生成沉积作用机制时,在固相颗粒生成、沉积和堵塞的各个阶段均可开启加料系统(40),模拟深水油气开发过程中抑制剂注入过程,评价不同种类的抑制剂对水合物、蜡和垢的防治效果。