[实用新型]一种气流携液携砂可视化实验装置

说明书

技术领域

本实用新型属于试验器具技术领域，具体涉及一种气流携液携砂可视化实验装置。

背景技术

天然气开采生产过程中常伴随着液体或砂粒的产出，井下这些液体或砂粒可能被气流带出井筒，也可能在井底沉积。液体聚集在井底会形成井筒积液，积液一方面会造成井底压力的增大，造成天然气产量下降甚至停产，另一方面会增加近井地带储层的含水量，降低气相渗透率。砂粒聚集在井底，随着砂埋深度的增加有可能砂埋储层，造成气井产量下降甚至停产。为了使气井达到稳产的目的，必须对气井的工作制度进行合理的设计，保证气井能够正常的携带液体或砂粒，这就取决于气流流量是否大于临界携液或携砂流量。但是，如果气井在产液的同时伴随的砂粒的产出，那么砂粒对临界携液流量的影响、液体对临界携砂流量的影响，现有实验装置无法完成上述的研究。

专利号为CN103397876A的复杂结构井携液机理可视化模拟实验装置既可以进行垂直井气井携液理论的研究，也可以进行水平段携液理论的研究；专利号为CN202383121U的一种气体携液模拟实验装置在气体携液过程中采用喷头向气流中喷雾或直接用气流穿过一定量的液体来进行实验，研究气体携液的临界流量；专利号为CN202946125U的一种井筒携液助采可视化实验装置，该装置的垂直携液管柱设有中心助采管、观察窗和加热温控系统，能够实现高温高压或低温低压的环境条件，实现高温高压井筒起泡剂稳定性、携液能力及泡沫排水采气工艺过程的评价；专利号为CN202383121U的一种气体携液模拟装置，由注气系统、注水系统和井筒组成，能够实现在各种状态的气液混合下研究气液混合时及气液上升过程中各阶段气体携液及其临界流量。专利号为CN102817564A的流体携砂实验装置，主要由水箱、离心泵、试验管、加砂漏斗、管线组成，运用该设备能够在井筒流动模拟实验的基础上，研究砂粒沉降速度与井液平均速度的数学关系式；专利号为CN203835304U的泡排井筒携砂可视化实验装置，该装置用于可视化井筒携砂实验，模拟井筒中液体、气体携砂或泡沫携砂过程，研究携砂效果，并且通过推导得到其临界携砂速度。

目前实验装置主要集中在单一的研究气体携液或携砂的能力上，如果气体携液过程中流体系统存在固体颗粒，固体颗粒对临界携液流量是否存在影响，影响多大；如果气体携砂过程中流体系统存在液体，液体对临界携砂流量是否存在影响，影响多大，仍然是一个较少涉足的研究领域。本实用新型的目的是能够进行气体携液过程中砂粒影响以及气体携砂过程中液体影响的研究，除此之外，实验管柱是放置在可以改变角度的实验台架上，还能够进行不同角度气体临界携液、临界携砂流量的研究。运用该实验装置得到的实验数据可以推导不同角度临界携液流量、临界携砂流量的计算公式，分析砂粒对气体临界携液流量影响以及液体对临界携砂流量的影响，推导影响的量化模型。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种气流携液携砂可视化实验装置，本实验装置能够进行气流同时携带液体和砂粒的实验，研究液体对气流携砂临界携液流量的影响以及砂粒对气流携液临界携液流量的影响。

本实用新型所采用的技术方案是，一种气流携液携砂可视化实验装置，包括倾斜放置的实验台架、支架和PC机，支架为L形支架，实验台架一端设置于支架的水平段，另一端设置于支架的竖直段，实验台架上设置有实验管段，实验管段的侧面上自下而上依次设置有进气口、进液口、砂粒器、压力传感器、温度传感器和压差传感器；实验管段的底部设置有闸阀，支架的竖直段的顶部设置有定滑轮，实验台架的顶部连接有钢丝绳，钢丝绳绕过定滑轮与卷扬机相连接，进气口通过管道依次连接有质量流量计机构、气路闸阀机构和空气压缩机，实验管段通过管道依次连接有三相分离器、水罐、离心泵、液路闸阀机构、涡轮流量计机构和进液口；PC机通过导线分别与质量流量计机构、液路闸阀机构、压力传感器、温度传感器和压差传感器相连接。

本实用新型的特点还在于，

质量流量计机构包括第一质量流量计、第二质量流量计和第三质量流量计，气路闸阀机构包括第一气路闸阀、第二气路闸阀和第三气路闸阀，第一质量流量计与第一气路闸阀相连接，第二质量流量计与第二气路闸阀相连接，第三质量流量计与第三气路闸阀相连接；第一质量流量计、第二质量流量计和第三质量流量计均与进气口相连接；第一气路闸阀、第二气路闸阀和第三气路闸阀均与空气压缩机相连接。

第一质量流量计、第二质量流量计和第三质量流量计的量程依次增大。