[发明专利]复杂结构井井筒油气水三相流体变质量流动的模拟装置

说明书

技术领域

本发明涉及石油工业中的一种室内实验模拟装置，特别是一种复杂结构井井筒油气水三相流体变质量流动的大尺寸模拟装置。

背景技术

复杂结构井作为一种高效的油气开采技术，是20世纪末期世界油田开发迅速发展的一项新技术，使用该项技术通常可以较大程度的提高单井产能和最终采收率，尤其是对低渗透、多裂缝、薄产层等某些特殊的非常规油气藏，其开采效益更为显著。目前，世界已有很多国家都在使用复杂结构井技术进行油气藏的开采。虽然采用复杂结构井能够有效的开采油气资源，但关于此领域仍有诸多的问题亟待解决。其中，复杂结构井的完井优化设计技术是复杂结构井优化设计与控制技术的重要组成部分，是当前石油工程领域的国际性技术难题，是提高复杂结构井单井产能及油田整体开发经济效益的保证。

石油界于20世纪80年代后期才开始关注水平井等复杂结构井井筒动力学。此前，研究者通常认为水平井筒具有无限导流特性，当油藏渗透率较低且水平井生产段长度较短时，这种假设近乎合理。直到1989年，Dikken首次指出，为准确预测水平井的生产动态，水平井目标井段流动压降不能忽略，即井筒无限导流假设具有狭隘性。至此以后，大量学者开始对水平井目标井段流体流动规律进行实验和理论研究。

为了对复杂结构井完井段多相流体复杂流动规律进行全面的研究，探索多相流体变质量流动的流型和压降规律。中国专利CN 102296946A，公开日期2011年12月28日，公开了一种《复杂结构井井筒固液两相变质量流动模拟系统》，该实验系统可以模拟疏松砂岩油藏开发中沙粒随产出液进入管路以及被携带至井口整个过程的变质量流动。但是该模拟系统在使用时也存在下述缺陷：1、所模拟的井筒尺寸偏小，小尺寸的实验管道无法真实模拟现场水平井的流动情况，尤其是油水或气液多相流体流动。2、所开展的系列流动实验是在3种射孔管道上面开展的，对于不同的射孔直径以及射孔相位角没有进行全面的实验研究。3、所开展的系列流动实验不包括气液两相流动实验，即管道泵气液两相混合流体沿射孔段壁面注射单相液体或气液两相液体的模拟实验。4、所开展的系列流动实验亦不包括油气水三相流动实验，即管道泵油气水三相混合流体沿射孔段壁面注射单相流体、两相流体或油气水三相流体的模拟实验。

对本发明中涉及的技术术语的解释如下：

复杂结构井：以水平井为基本特征，包括水平井、多分支井、大位移井、双水平井以及多功能组合井等系列井型。

油气水多相流：管道或井筒油气水三相流体并存的、以各相的空间分布状态为首要特征的复杂流动体系。其中，各相的空间分布状态亦称作流动型态，简称流型。

变质量流：沿管道或井筒流动方向，流体质量发生变化的流动体系。其中，流体质量发生变化是由壁面有流体注入导致的。

注入比：侧壁流体注入速度与管道或井筒中的流体流速的比值。其中，侧壁流体注入速度是指单位时间、单位管道或井筒内壁表面积的流体注入体积。

压降：管道或井筒流体流动时，沿流动方向的压力损失。

发明内容

为了解决现有技术中的模拟装置不能模拟井筒油气水三相流动实验的技术问题，本发明提供了一种复杂结构井井筒油气水三相流体变质量流动的模拟装置，该模拟装置能够全面真实的模拟原油、天然气及地层水开采过程中水平井目标井段油气水三相流体复杂流动过程，研究水平井井筒多相流体变质量流动的压降规律及其主要影响参数，为进一步开展复杂结构井的完井段单相、油水两相、气液两相及油气水三相流动复杂流动模型研究提供可靠的数据支持。