[发明专利]用于产水气井井筒结垢风险评价的实验装置与方法

说明书

本发明涉及一种用于气井井筒结垢风险评价的实验装置与方法。实验装置包括井筒模拟及保温系统和流体注入及收集系统；井筒模拟及保温系统用于模拟地层中的井筒，为气水两相流提供流动通道，并将井筒保持在地层温度；流体注入及收集系统用于地层水和气体的注入以及产出地层水的收集。本发明能够模拟井筒中的气水两相流动，在不同气水比条件下地层水在井筒中的动态结垢过程；可以分段测定金属管中附着在管壁上的结垢量，观察结垢的形貌、判断堵塞状况，绘制沿金属管壁附着垢量和垢层厚度剖面；可以测量总结垢量、附着垢量、未附着垢量中滞留在金属管中部分和未附着垢量中随地层水产出部分，分析不同形式结垢物在井筒中的分配比例；该装置除了可以用于评价井筒内结垢及堵塞风险，也可以用于评价防垢剂的防垢效果；设备简单、操作方便、可行性高。

技术领域

本发明属于油气开采技术领域，具体地，涉及一种用于产水气井井筒结垢风险评价的实验装置与方法。

背景技术

气井开采过程常常伴随着地层水产出，沿井筒温度压力变化以及地层水向气相中的蒸发，可以引起地层水结垢趋势增强，导致井筒结垢以及堵塞风险。井筒中结垢包括三个动力学过程，一是水中结垢离子向管壁扩散，在管壁上直接生成析晶垢；二是结垢离子先在水相中生成颗粒垢，部分颗粒垢将向管壁堆积并附着在管壁上；三是在管壁上吸附或堆积的垢物发生剥离，重新进入地层水中。综合作用下来，井筒中生成的结垢物将分为两部分，一部分附着在管壁上，一部分将分散于地层水中，其中附着在管壁上的垢粒将形成垢层，使得井筒内径逐渐减小，最终可能导致井筒堵塞、产能降低。因此，准确掌握结垢颗粒在井筒管壁上的附着比例、附着区域、附着厚度对于准确评价结垢风险并采取经济有效的防垢措施具有重要意义。而目前，针对井筒的结垢风险预测，主要还是依据过饱和度指数计算的单位体积地层水结垢趋势来进行分析，只能笼统判断结垢风险的大小，无法量化给出井筒结垢厚度以及堵塞对产能的影响；室内实验评价主要是采用盘管进行动态结垢实验或采用反应釜进行静态结垢实验，这些实验方法主要适用于防垢剂的筛选评价，目前暂未见用于模拟气井井筒流动状态下的动态结垢过程以及评价结垢附着比例、附着区域以及附着厚度的实验装置及方法。

发明内容

本发明提供了一种用于气井井筒结垢风险评价的实验装置与方法，可以模拟气井井筒流动状态下的动态结垢过程。该装置操作简单，方法易实施，可以评价不同气水比例及流动条件下，地层水的总结垢量、随地层水产出垢量、滞留在井筒中的未附着垢量、以及附着在管壁上的垢量，进而可计算结垢附着比例，还可以计量沿井筒不同井段内的附着垢量，分析结垢附着区域和附着厚度等，进而系统分析井筒结垢动力学以及附着结垢物堵塞井筒风险，为含水气井井筒防垢措施制定提供实验基础。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种用于产水气井井筒结垢风险评价的实验装置，包括：井筒模拟及保温系统和流体注入及收集系统，其特征在于：井筒模拟及保温系统用于模拟地层中的井筒，为气水两相流提供流动通道，并将井筒保持在地层温度；流体注入及收集系统用于地层水和气体的注入以及产出地层水的收集。

用于产水气井井筒结垢风险评价的实验方法，采用上述的实验装置，其特征在于，进行产水气井井筒结垢风险评价时，将气泵与气源连通，将地层水结垢阴阳离子溶液分别盛放于两个烧杯中，将金属管末端的塑料软管没入地层水收集烧杯的液面之下，然后打开气泵和蠕动泵，将气体和地层水预热后按照一定比例注入到金属管中形成气液两相流动并结垢，一定时间或判断结垢物完全堵塞金属管后，拆开金属管，观察各金属管短节堵塞以及管壁结垢情况，收集管内未附着的颗粒垢，根据结垢前后金属管短节质量变化计算附着垢量以及平均结垢厚度，收集随地层水产出的颗粒垢，并对产出地层水的结垢离子进行滴定，计算总结垢量，综合评价金属管内的结垢风险。