[发明专利]现场尺度水合物开采井井筒流动安全保障模拟实验系统及方法

说明书

本发明涉及石油、天然气等非常规能源开发工程技术领域，具体涉及一种现场尺度水合物开采井井筒流动安全保障模拟实验系统及方法，包括试验井、水砂注入系统、气注入系统和数据采集与处理系统。本发明的现场尺度水合物开采井井筒流动安全保障模拟实验系统，能实现真实人工举升分离后的多相流流动监测，在现场尺度下揭示井筒内水合物的形成富集模式以及流动堵塞情况，能够测试实现不同抑制剂对井筒内水合物形成的影响以及不同曲率拐角对水合物形成与堵塞的影响，可以有效地为实地水合物开采流动安全保障提供有效的设计方案，为井筒安全防治方案设计提供参考，更好地为海域水合物开采提供技术支撑，具有现实和科学意义。

技术领域

本发明涉及石油、天然气等非常规能源开发工程技术领域，具体涉及一种现场尺度水合物开采井井筒流动安全保障模拟实验系统及方法。

背景技术

天然气水合物作为一种笼型化合物，是甲烷气与水在低温、高压条件下形成的固体化合物。在实际的水合物开采过程中，无论利用降压法、注热法抑或新型开采方法，产物气体与水通常都是经过分离后，分别由气体、水各自管线产出。然而，往往由于气、水分离效率有限，通常在产气油管或产水管线内又参杂少量游离水或气体，在产物从井下运输至地面过程中，当井筒内遇到合适温度、压力条件时又容易导致二次水合物的生成。在实际开采中，水合物是否会生成？在什么条件下生成？以及生成二次水合物后是直接附着在管壁还是随着流体一起流动？在不采取任何措施条件下，形成的二次水合物最终是否会堵塞井筒，造成水合物开采的安全隐患？这些都是在实际海域水合物开采过程中需要注意的问题，也是保证水合物有效开采的关键。

因此，本发明在实际井筒内设计模拟真实水合物开采过程中产物输送管道流动，在现场尺度揭示井筒内水合物的形成富集模式以及流动堵塞情况，以期为井筒安全防治方案设计提供参考，更好地为海域水合物开采提供技术支撑，具有现实和科学意义。

发明内容

为了设计模拟真实水合物开采过程中产物输送管道流动，揭示井筒内水合物的形成富集模式以及流动堵塞情况，本发明提供一种现场尺度水合物开采井井筒流动安全保障模拟实验系统，在现场尺度下揭示井筒内水合物的形成富集模式以及流动堵塞情况，以期为井筒安全防治方案设计提供参考，更好地为海域水合物开采提供技术支撑，具有现实和科学意义

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：现场尺度水合物开采井井筒流动安全保障模拟实验系统，包括试验井、水砂注入系统、气注入系统和数据采集与处理系统；

所述试验井内设置有油管、电潜泵机组和气液分离器，所述试验井的井口通过密封板密封，所述试验井内部中心处设置有油管，所述油管与试验井的内壁之间形成环空，所述油管的下端与电潜泵机组的出口相连，所述油管的上端与密封板密封连接，并通过穿设在密封板上的三相流产出管线与地面上的气水砂分离器相连，所述电潜泵机组的入口与气液分离器相连；所述环空上方的密封板上穿设有排气管线，所述排气管线连接到气体收集器；

所述水砂注入系统包括水砂注入油管，所述气注入系统包括气注入油管，所述水砂注入油管和气注入油管通入到试验井的环空内；

所述数据采集与处理系统包括DTS系统，所述DTS系统包括两根DTS电缆，两根DTS电缆分别穿过密封板进入到油管内以及环空内，DTS电缆的外侧均匀设置有探测点，探测点上设置有探头。

进一步地，所述试验井的井口半径为50cm，深200m。

进一步地，所述油管为加厚油管。

进一步地，所述水砂注入系统包括水冷系统、砂配注器和水砂混合箱，所述水冷系统包括水冷管，所述水冷管的出口和砂配注器分别连接到水砂混合箱，所述水砂混合箱通过水砂注入油管通入到试验井的环空内，所述水砂注入油管上设置有渣浆泵。

进一步地，所述水冷系统还包括水浴箱，所述水冷管盘绕在水浴箱内，所述水浴箱内，水冷管的外侧充满了冷却液，冷却液由制冷机制冷。