[发明专利]热水驱采油井筒环空介质隔热效果实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及石油开采井筒保温技术领域，特别涉及一种热水驱采油井筒环空介质隔热效果实验装置。

背景技术

热力采油是国内外稠油油藏开采的主要采油方式，热水驱属于热力采油中一种重要的方法。热水驱的驱油机理主要是通过注入热水升高地层内原油温度，降低原油的粘度，减小流动阻力，提高原油采收率。因此热水的温度是影响热水驱油开采效益的重要因素，而有效的井筒隔热措施对提高井底热水温度至关重要。

目前，石油采油井普通采用的是隔热油管加封隔器的井筒隔热方法。比如，一些油田采用向油管与套管的环形空间直接充入不同气体的井筒隔热技术，通过改变环空中的介质物性来改变环空的传热热阻，这在注蒸汽的井中取得了一定的效果。如专利号为“ZL 20042011524.X”、名称为“同心油管井筒注氮隔热界限实验装置”的中国实用新型专利公开了一种同心油管井筒注氮隔热界限实验装置，该装置的井筒模型与实际注蒸汽井几何相似，成本高，结构比较复杂。与注蒸汽井相比，注热水井中为单相流动，且井筒中温度比注蒸汽井低得多，因此注热水井筒环空中的隔热效果与注蒸汽井不同。

因为热水驱是热采中一种常见的工艺，然而目前对于热水驱井筒环空隔热措施效果还没有成熟的经验和能够肯定预见的实质效果；而且由于现场的情况复杂且成本高，若对环空隔热措施进行现场实验，不但投资大且难以分析不同环空介质对隔热效果的影响，因此通过室物理模拟得到注热水井筒环空隔热效果具有重要的工程意义和应用价值。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：现有采用隔热油管加封隔器的井筒隔热方法，其操作复杂、成本很高且只适用于新开采的井，对于已经存在的老井，即井筒结构已经确定的井，却并不适用。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种热水驱采油井筒环空介质隔热效果实验装置。该实验装置结构紧凑、成本低，能实现不同环空介质及注水工况下井筒隔热的效果，确定相关隔热措施的可行性、油套环空换热系数变化及影响隔热效果的因素。所述技术方案如下：

一种热水驱采油井筒环空介质隔热效果实验装置，所述实验装置包括：井筒模型，所述井筒模型具有外层钢管、套管和油管，所述套管套装在所述外层钢管内，所述油管套装在所述套管内，所述外层钢管和所述套管之间为冷水通道，所述套管和所述油管之间为环空介质区。所述外层钢管的两端分别用第一钢管法兰和第二钢管法兰固定，所述套管的两端分别用第一套管法兰和第二套管法兰固定，所述油管的两端分别用第一油管法兰和第二油管法兰固定。所述第一套管法兰和所述第二套管法兰分别套设在所述第一钢管法兰和所述第二钢管法兰内，所述第一油管法兰和所述第二油管法兰分别套设在所述第一套管法兰和所述第二套管法兰内。

进一步地，所述第一钢管法兰上设置有钢管注水孔，所述第一套管法兰上设置有套管注水孔，所述钢管注水孔和所述套管注水孔相互贯通；所述第二钢管法兰上设置有钢管出水孔，所述第二套管法兰上设置有套管出水孔，所述钢管出水孔和所述套管出水孔相互贯通。

进一步地，所述第一套管法兰上设置有套管注气孔，所述第一油管法兰上设置有油管注气孔，所述套管注气孔和所述油管注气孔相互贯通；所述第二套管法兰上设置有套管出气孔，所述第二油管法兰上设置有油管出气孔，所述套管出气孔和所述油管出气孔相互贯通。

进一步地，所述第二油管法兰的最大外径小于或者等于所述第一套管法兰的最小内径；所述第二套管法兰的最大外径小于或者等于所述第一钢管法兰的最小内径。

进一步地，在所述油管的管壁上焊设有热电偶丝，所述热电偶丝从所述油管的管内伸出到所述井筒模型外。

进一步地，所述井筒模型还具有保温层，所述保温层裹覆在所述外层钢管的外周，所述保温层的两端设置有保温层固定法兰，所述保温层固定法兰与所述第一钢管法兰和所述第二钢管法兰固定连接。

进一步地，所述实验装置还包括：热水循环系统、冷水循环系统和数据采集与处理系统，所述热水循环系统和所述冷水循环系统与所述井筒模型管道连接，所述井筒模型、所述热水循环系统和所述冷水循环系统与所述数据采集与处理系统数据连接。

进一步地，所述热水循环系统包括缓冲水箱、离心泵、热水流量计、预热器和冷却器，所述缓冲水箱经过所述冷却器与所述油管的出水端管道连接，所述缓冲水箱依次经过所述离心泵、所述热水流量计和所述预热器与所述油管的进水端管道连接。