CN109441435A - 一种监测水平井气液两相流井筒温度变化的室内实验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种监测水平井气液两相流井筒温度变化的室内实验装置及方法，本发明通过底板、主管、第一高精度温度传感器、第一高精度压力传感器、第二高精度温度传感器、第二高精度压力传感器、第三高精度温度传感器、第三高精度压力传感器、第四高精度温度传感器、第四高精度压力传感器、第一流体控制结构、支管、第五高精度温度传感器、第五高精度压力传感器、第二流体控制结构、支撑柱、操作台、计算机和温度采集电路板的设置，使不同相分数流体流入水平井筒内会引起井筒内流体温度变化这一问题可以得到实验证明，给该问题提供数据支持，同时解决了现有该技术只是通过理论研究而并没有数据支持的问题。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开发技术领域，具体为一种监测水平井气液两相流井筒温度变化的室内实验装置及方法。
背景技术
近些年，以分布式光纤温度传感器为代表的井底永久传感器技术得到长足发展，通过分布式光纤传感技术可以获得连续、准确的温度压力数据，解释DTS实时测量的数据有助于还原流体在水平井井底流动的真实状态，特别是获得水平段不同位置的产液情况，研究水平井井筒温度模型是正确解释水平井温度与压力监测数据的基础。
但由于水平井井筒受到的地层温度变化非常微小，微量热效应的存在对井筒温度的变化十分重要，目前主要是通过数学模型进行理论研究，没有建立相关的室内模拟实验，缺少实际室内数据的验证和支持，对实际产液剖面解释的指导意义受到限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种监测水平井气液两相流井筒温度变化的室内实验装置及方法，具有可以通过实验证明不同相分数流体流入水平井筒内会引起井筒内流体温度变化这一问题，解决了现有该技术只是通过理论研究而并没有数据支持的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种监测水平井气液两相流井筒温度变化的室内实验装置，包括底板，所述底板的顶部固定连接有主管，所述主管的顶部依次安装有第一高精度温度传感器、第一高精度压力传感器、第二高精度温度传感器、第二高精度压力传感器、第三高精度温度传感器、第三高精度压力传感器、第四高精度温度传感器、和第四高精度压力传感器，所述主管的右端连通有第一流体控制结构，所述主管顶部的右侧连通有支管，所述支管的右侧依次安装有第五高精度温度传感器和第五高精度压力传感器，所述支管的顶部连通有第二流体控制结构，所述底板的顶部固定连接有支撑柱，所述支撑柱的顶部固定连接有操作台，所述操作台的顶部固定连接有计算机，所述计算机的右侧设置有温度采集电路板；
所述第一高精度温度传感器的输出端与温度采集电路板的输入端单向电性连接，所述第二高精度温度传感器的输出端与温度采集电路板的输入端单向电性连接，所述第三高精度温度传感器的输出端与温度采集电路板的输入端单向电性连接，所述第四高精度温度传感器的输出端与温度采集电路板的输入端单向电性连接，所述第五高精度温度传感器的输出端与温度采集电路板的输入端单向电性连接，所述温度采集电路板的输出端与计算机的输入端单向电性连接，所述第一高精度压力传感器的输出端与计算机的输入端单向电性连接，所述第二高精度压力传感器的输出端与计算机的输入端单向电性连接，所述第三高精度压力传感器的输出端与计算机的输入端单向电性连接，所述第四高精度压力传感器的输出端与计算机的输入端单向电性连接，所述第五高精度压力传感器的输出端与计算机的输入端单向电性连接。
优选的，所述第一流体控制结构的内部包括进气管、第一流量泵、第一连通管、第一流量计、第一变频控制器和气瓶，所述进气管的左端与主管的右端连通，所述进气管的右端与第一流量泵的左侧连通，所述第一流量泵的右侧与第一连通管连通，所述第一流量计安装在第一连通管的顶部，所述第一连通管的右端与第一变频控制器的左侧连通，所述第一变频控制器的右侧与气瓶的左侧连通，所述第一流量计的输出端与计算机的输入端单向电性连接，所述计算机的输出端与第一流量泵的输入端单向电性连接，所述计算机的输出端与第一变频控制器的输入端单向电性连接。
优选的，所述第二流体控制结构的内部包括进水管、第二流量泵、第二连通管、第二流量计、第二变频控制器和水瓶，所述进水管的底部与支管的顶部连通，所述进水管的左端与第二流量泵的右侧连通，所述第二流量泵的左侧与第二连通管连通，所述第二流量计安装在第二连通管的顶部，所述第二连通管的左端与第二变频控制器的右侧连通，所述第二变频控制器的左侧与水瓶的右侧连通，所述第二流量计的输出端与计算机的输入端单向电性连接，所述计算机的输出端与第二流量泵的输入端单向电性连接，所述计算机的输出端与第二变频控制器的输入端单向电性连接。
优选的，所述支撑柱的内部开设有放置槽，所述放置槽的内部安装有蓄电池，所述蓄电池的输入端与计算机的输出端双向电性连接。
优选的，所述主管与支管的连接处安装有陶瓷渗透膜，所述气瓶中的气体为已进行PVT实验的天然气，所述水瓶中的液体为已测定基本性质的地层水。在主管尾部(一端进液体，一端排液体)连接有排水管，排水管与流体回收容器相连，用于回收实验流体，避免流体直接向外界排放引起环境污染。
优选的，其操作方法包括以下步骤：
A、在长7.2m的水平主管上等间距布置第一高精度温度传感器、第二高精度温度传感器、第三高精度温度传感器和第四高精度温度传感器，及第一高精度压力传感器、第二高精度压力传感器、第三高精度压力传感器和第四高精度压力传感器，在第四高精度压力传感器的右侧安置支管，在支管上布置第五高精度温度传感器和第五高精度压力传感器；
B、将已进行PVT实验的天然气气瓶通过第一流体控制结构与主管连接，将以测定基本性质的地层水加入水瓶中，通过第二流体控制结构与支管连接；
C、开启蓄电池并通过计算机打开与主管相连的第一流量泵，调节气体流量为2L/s，天然气进入主管中；
D、待计算机显示温度稳定后，打开与支管连接的第二流量泵，将水瓶中的地层水通过支管加入主管中，形成气液混合流体；实验流体通过排水管(35)排出，并进行统一回收处理；
E、调节支管的第二变频控制器，通过计算机分别连续记录支管流量0.2L/s、0.8L/s和1L/s时主管和支管上各温度传感器和压力传感的数据；
F、将第E中采集数据上传入计算机中进行分析。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明通过底板、主管、第一高精度温度传感器、第一高精度压力传感器、第二高精度温度传感器、第二高精度压力传感器、第三高精度温度传感器、第三高精度压力传感器、第四高精度温度传感器、第四高精度压力传感器、第一流体控制结构、支管、第五高精度温度传感器、第五高精度压力传感器、第二流体控制结构、支撑柱、操作台、计算机和温度采集电路板的设置，使不同相分数流体流入水平井筒内会引起井筒内流体温度变化这一问题可以得到实验证明，给该问题提供数据支持，同时解决了现有该技术只是通过理论研究而并没有数据支持的问题。
2、本发明通过进气管、第一流量泵、第一连通管、第一流量计、第一变频控制器和气瓶的配合使用，可以对进入主管的气体进行调节和流量统计，方便实验的进行，通过进水管、第二流量泵、第二连通管、第二流量计、第二变频控制器和水瓶的配合使用，可以对进入支管的流体进行调节和统计，方便实验的进行，通过放置槽和蓄电池的配合使用，可以给实验装置提供电力支持，通过陶瓷渗透膜的使用，用此来模拟地层向井筒的流入过程，使实验的条件更加趋于实际情况，提高实验数据的真实性。
附图说明
图1为本发明结构局部剖视示意图；
图2为本发明图1中A处的局部放大图；
图3为本发明系统示意图。
图中：1底板、2主管、3第一高精度温度传感器、4第一高精度压力传感器、5第二高精度温度传感器、6第二高精度压力传感器、7第三高精度温度传感器、8第三高精度压力传感器、9第四高精度温度传感器、10第四高精度压力传感器、11第一流体控制结构、12支管、13第五高精度温度传感器、14第五高精度压力传感器、15第二流体控制结构、16支撑柱、17操作台、18计算机、19温度采集电路板、20进气管、21第一流量泵、22第一连通管、23第一流量计、24第一变频控制器、25气瓶、26进水管、27第二流量泵、28第二连通管、29第二流量计、30第二变频控制器、31水瓶、32放置槽、33蓄电池、34陶瓷渗透膜。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，一种监测水平井气液两相流井筒温度变化的室内实验装置，包括底板1，底板1的顶部固定连接有主管2，主管2的顶部依次安装有第一高精度温度传感器3、第一高精度压力传感器4、第二高精度温度传感器5、第二高精度压力传感器6、第三高精度温度传感器7、第三高精度压力传感器8、第四高精度温度传感器9、和第四高精度压力传感器10，主管2的右端连通有第一流体控制结构11，第一流体控制结构11的内部包括进气管20、第一流量泵21、第一连通管22、第一流量计23、第一变频控制器24和气瓶25，气瓶25中的气体为已进行PVT实验的天然气，进气管20的左端与主管2的右端连通，进气管20的右端与第一流量泵21的左侧连通，第一流量泵21的右侧与第一连通管22连通，第一流量计23安装在第一连通管22的顶部，第一连通管22的右端与第一变频控制器24的左侧连通，第一变频控制器24的右侧与气瓶25的左侧连通，第一流量计23的输出端与计算机18的输入端单向电性连接，计算机18的输出端与第一流量泵21的输入端单向电性连接，计算机18的输出端与第一变频控制器24的输入端单向电性连接，通过进气管20、第一流量泵21、第一连通管22、第一流量计23、第一变频控制器24和气瓶25的配合使用，可以对进入主管2的气体进行调节和流量统计，方便实验的进行，主管2顶部的右侧连通有支管12，主管2与支管12的连接处安装有陶瓷渗透膜34，通过陶瓷渗透膜34的使用，用此来模拟地层向井筒的流入过程，使实验的条件更加趋于实际情况，提高实验数据的真实性，在主管尾部(一端进液体，一端排液体)连接有排水管35，排水管与流体回收容器相连，用于回收实验流体，避免流体直接向外界排放引起环境污染。支管12的右侧依次安装有第五高精度温度传感器13和第五高精度压力传感器14，支管12的顶部连通有第二流体控制结构15，第二流体控制结构15的内部包括进水管26、第二流量泵27、第二连通管28、第二流量计29、第二变频控制器30和水瓶31，水瓶31中的液体为已测定基本性质的地层水，进水管26的底部与支管12的顶部连通，进水管26的左端与第二流量泵27的右侧连通，第二流量泵27的左侧与第二连通管28连通，第二流量计29安装在第二连通管28的顶部，第二连通管28的左端与第二变频控制器30的右侧连通，第二变频控制器30的左侧与水瓶31的右侧连通，第二流量计29的输出端与计算机18的输入端单向电性连接，计算机18的输出端与第二流量泵27的输入端单向电性连接，计算机18的输出端与第二变频控制器30的输入端单向电性连接，通过进水管26、第二流量泵27、第二连通管28、第二流量计29、第二变频控制器30和水瓶31的配合使用，可以对进入支管12的流体进行调节和统计，方便实验的进行，底板1的顶部固定连接有支撑柱16，支撑柱16的内部开设有放置槽32，放置槽32的内部安装有蓄电池33，蓄电池33的输入端与计算机18的输出端双向电性连接，通过放置槽32和蓄电池33的配合使用，可以给实验装置提供电力支持，支撑柱16的顶部固定连接有操作台17，操作台17的顶部固定连接有计算机18，计算机18的右侧设置有温度采集电路板19；
第一高精度温度传感器3的输出端与温度采集电路板19的输入端单向电性连接，第二高精度温度传感器5的输出端与温度采集电路板19的输入端单向电性连接，第三高精度温度传感器7的输出端与温度采集电路板19的输入端单向电性连接，第四高精度温度传感器9的输出端与温度采集电路板19的输入端单向电性连接，第五高精度温度传感器13的输出端与温度采集电路板19的输入端单向电性连接，温度采集电路板19的输出端与计算机18的输入端单向电性连接，第一高精度压力传感器4的输出端与计算机18的输入端单向电性连接，第二高精度压力传感器6的输出端与计算机18的输入端单向电性连接，第三高精度压力传感器8的输出端与计算机18的输入端单向电性连接，第四高精度压力传感器10的输出端与计算机18的输入端单向电性连接，第五高精度压力传感器14的输出端与计算机18的输入端单向电性连接，通过底板1、主管2、第一高精度温度传感器3、第一高精度压力传感器4、第二高精度温度传感器5、第二高精度压力传感器6、第三高精度温度传感器7、第三高精度压力传感器8、第四高精度温度传感器9、第四高精度压力传感器10、第一流体控制结构11、支管12、第五高精度温度传感器13、第五高精度压力传感器14、第二流体控制结构15、支撑柱16、操作台17、计算机18和温度采集电路板19的设置，使不同相分数流体流入水平井筒内会引起井筒内流体温度变化这一问题可以得到实验证明，给该问题提供数据支持，同时解决了现有该技术只是通过理论研究而并没有数据支持的问题。
其操作方法包括以下步骤：
A、在长7.2m的水平主管2上等间距布置第一高精度温度传感器3、第二高精度温度传感器5、第三高精度温度传感器7和第四高精度温度传感器9，及第一高精度压力传感器4、第二高精度压力传感器6、第三高精度压力传感器8和第四高精度压力传感器10，在第四高精度压力传感器10的右侧安置支管12，在支管12上布置第五高精度温度传感器13和第五高精度压力传感器14；
B、将已进行PVT实验的天然气气瓶25通过第一流体控制结构11与主管2连接，将以测定基本性质的地层水加入水瓶31中，通过第二流体控制结构15与支管12连接；
C、开启蓄电池33并通过计算机打开与主管2相连的第一流量泵21，调节气体流量为2L/s，天然气进入主管2中；
D、待计算机18显示温度稳定后，打开与支管12连接的第二流量泵27，将水瓶31中的地层水通过支管12加入主管2中，形成气液混合流体；实验流体通过排水管(35)排出，并进行统一回收处理；
E、调节支管12的第二变频控制器30，通过计算机18分别连续记录支管12流量0.2L/s、0.8L/s和1L/s时主管2和支管12上各温度传感器和压力传感的数据；
F、将第E中采集数据上传入计算机18中进行分析。
Claims (6)
1.一种监测水平井气液两相流井筒温度变化的室内实验装置，包括底板(1)，其特征在于：所述底板(1)的顶部固定连接有主管(2)，所述主管(2)的顶部依次安装有第一高精度温度传感器(3)、第一高精度压力传感器(4)、第二高精度温度传感器(5)、第二高精度压力传感器(6)、第三高精度温度传感器(7)、第三高精度压力传感器(8)、第四高精度温度传感器(9)、和第四高精度压力传感器(10)，所述主管(2)的右端连通有第一流体控制结构(11)，所述主管(2)顶部的右侧连通有支管(12)，所述支管(12)的右侧依次安装有第五高精度温度传感器(13)和第五高精度压力传感器(14)，所述支管(12)的顶部连通有第二流体控制结构(15)，所述底板(1)的顶部固定连接有支撑柱(16)，所述支撑柱(16)的顶部固定连接有操作台(17)，所述操作台(17)的顶部固定连接有计算机(18)，所述计算机(18)的右侧设置有温度采集电路板(19)；
所述第一高精度温度传感器(3)的输出端与温度采集电路板(19)的输入端单向电性连接，所述第二高精度温度传感器(5)的输出端与温度采集电路板(19)的输入端单向电性连接，所述第三高精度温度传感器(7)的输出端与温度采集电路板(19)的输入端单向电性连接，所述第四高精度温度传感器(9)的输出端与温度采集电路板(19)的输入端单向电性连接，所述第五高精度温度传感器(13)的输出端与温度采集电路板(19)的输入端单向电性连接，所述温度采集电路板(19)的输出端与计算机(18)的输入端单向电性连接，所述第一高精度压力传感器(4)的输出端与计算机(18)的输入端单向电性连接，所述第二高精度压力传感器(6)的输出端与计算机(18)的输入端单向电性连接，所述第三高精度压力传感器(8)的输出端与计算机(18)的输入端单向电性连接，所述第四高精度压力传感器(10)的输出端与计算机(18)的输入端单向电性连接，所述第五高精度压力传感器(14)的输出端与计算机(18)的输入端单向电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种监测水平井气液两相流井筒温度变化的室内实验装置，其特征在于：所述第一流体控制结构(11)的内部包括进气管(20)、第一流量泵(21)、第一连通管(22)、第一流量计(23)、第一变频控制器(24)和气瓶(25)，所述进气管(20)的左端与主管(2)的右端连通，所述进气管(20)的右端与第一流量泵(21)的左侧连通，所述第一流量泵(21)的右侧与第一连通管(22)连通，所述第一流量计(23)安装在第一连通管(22)的顶部，所述第一连通管(22)的右端与第一变频控制器(24)的左侧连通，所述第一变频控制器(24)的右侧与气瓶(25)的左侧连通，所述第一流量计(23)的输出端与计算机(18)的输入端单向电性连接，所述计算机(18)的输出端与第一流量泵(21)的输入端单向电性连接，所述计算机(18)的输出端与第一变频控制器(24)的输入端单向电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种监测水平井气液两相流井筒温度变化的室内实验装置，其特征在于：所述第二流体控制结构(15)的内部包括进水管(26)、第二流量泵(27)、第二连通管(28)、第二流量计(29)、第二变频控制器(30)和水瓶(31)，所述进水管(26)的底部与支管(12)的顶部连通，所述进水管(26)的左端与第二流量泵(27)的右侧连通，所述第二流量泵(27)的左侧与第二连通管(28)连通，所述第二流量计(29)安装在第二连通管(28)的顶部，所述第二连通管(28)的左端与第二变频控制器(30)的右侧连通，所述第二变频控制器(30)的左侧与水瓶(31)的右侧连通，所述第二流量计(29)的输出端与计算机(18)的输入端单向电性连接，所述计算机(18)的输出端与第二流量泵(27)的输入端单向电性连接，所述计算机(18)的输出端与第二变频控制器(30)的输入端单向电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种监测水平井气液两相流井筒温度变化的室内实验装置，其特征在于：所述支撑柱(16)的内部开设有放置槽(32)，所述放置槽(32)的内部安装有蓄电池(33)，所述蓄电池(33)的输入端与计算机(18)的输出端双向电性连接。
5.根据权利要求1所述的一种监测水平井气液两相流井筒温度变化的室内实验装置，其特征在于：所述主管(2)与支管(12)的连接处安装有陶瓷渗透膜(34)，所述气瓶(25)中的气体为已进行PVT实验的天然气，所述水瓶(31)中的液体为已测定基本性质的地层水；主管尾部连接有排水管(35)，排水管与流体回收容器相连，用于回收实验流体，避免流体直接向外界排放引起环境污染。
6.根据权利要求1至5所述的一种监测水平井气液两相流井筒温度变化的室内实验方法，其特征在于：其操作方法包括以下步骤：
A、在长7.2m的水平主管(2)上等间距布置第一高精度温度传感器(3)、第二高精度温度传感器(5)、第三高精度温度传感器(7)和第四高精度温度传感器(9)，及第一高精度压力传感器(4)、第二高精度压力传感器(6)、第三高精度压力传感器(8)和第四高精度压力传感器(10)，在第四高精度压力传感器(10)的右侧安置支管(12)，在支管(12)上布置第五高精度温度传感器(13)和第五高精度压力传感器(14)；
B、将已进行PVT实验的天然气气瓶(25)通过第一流体控制结构(11)与主管(2)连接，将以测定基本性质的地层水加入水瓶(31)中，通过第二流体控制结构(15)与支管(12)连接；
C、开启蓄电池(33)并通过计算机打开与主管(2)相连的第一流量泵(21)，调节气体流量为2L/s，天然气进入主管(2)中；
D、待计算机(18)显示温度稳定后，打开与支管(12)连接的第二流量泵(27)，将水瓶(31)中的地层水通过支管(12)加入主管(2)中，形成气液混合流体，实验流体通过排水管(35)排出，并进行统一回收处理；
E、调节支管(12)的第二变频控制器(30)，通过计算机(18)分别连续记录支管(12)流量0.2L/s、0.8L/s和1L/s时主管(2)和支管(12)上各温度传感器和压力传感的数据；
F、将第E中采集数据上传入计算机(18)中进行分析。
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