[发明专利]一种光纤振动监测井筒流态模拟实验装置及其实验方法

权利要求书

1.一种光纤振动监测井筒流态模拟实验装置，其特征在于：包括气液高压注入系统、光纤振动井筒监测系统和数据采集系统，

所述气液高压注入系统包括氮气瓶组、气体增压泵、高压储气罐、液体增压泵、储液罐和气液混拌器，所述氮气瓶组与所述气体增压泵的进气口相连，所述气体增压泵的排气口通过高压气体输送管线与所述高压储气罐的进气口相连，所述高压储气罐的排气口与所述气液混拌器的气体入口相连，所述液体增压泵的进液口与所述储液罐的出液口相连，所述液体增压泵的出液口通过高压液体输送管线与所述气液混拌器的液体入口相连；

所述光纤振动井筒监测系统包括内模拟井筒、外模拟井筒、可调节支撑座、可控电子流量计、流体回收管和控制柜，在所述内模拟井筒的轴向均匀螺旋布置18个通孔，在所述内模拟井筒的左端设置有旁通结构，所述旁通结构通过气液混合输送管线与所述气液混拌器的气液出口相连，所述内模拟井筒套接在所述外模拟井筒内，所述内模拟井筒和所述外模拟井筒通过法兰扣进行密封连接，所述外模拟井筒的两端安置在所述可调节支撑座上，可调节支撑座的高度可调，以实现不同井斜角度井段的室内模拟，在所述外模拟井筒的轴向均匀开设有19个排液孔，各个排液孔分别通过高压排液管路与所述液体回收管的进液口相连，所述液体回收管的出液口通过回液管路与所述储液罐的进液口相连，在所述高压排液管路上均设置所述可控电子流量计，所述可控电子流量计、所述气体增压泵和所述液体增压泵分别通过仪表控制线与所述控制柜相连，在所述外模拟井筒的出液口通过回压管线与所述储液罐的进液口相连；

所述数据采集系统包括终端显示器、光缆和光纤振动监测解调仪，所述光缆贯穿所述内模拟井筒，所述光缆的尾端自内模拟井筒的右端穿出，所述光缆的首端与所述光纤振动监测解调仪相连，所述光纤振动监测解调仪与所述终端显示器相连。

2.根据权利要求1所述的一种光纤振动监测井筒流态模拟实验装置，其特征在于：所述外模拟井筒的长度为1000mm，外径为114.3mm，内径为100.3mm，相邻的排液孔的间隔为0.5m，排液孔的孔径为6.35mm，排液孔在外模拟井筒的径向交叉对称分布。

3.根据权利要求2所述的一种光纤振动监测井筒流态模拟实验装置，其特征在于：所述内模拟井筒的长度为1100mm，外径为73mm，内径为62mm，在内模拟井筒0-1000mm的长度范围内，每间隔10mm开设一个通孔，通孔的孔径为3mm。

4.根据权利要求1所述的一种光纤振动监测井筒流态模拟实验装置，其特征在于：所述内模拟井筒的左端采用带光缆穿越孔的密封结构，所述内模拟井筒的右端采用丝堵密封，在所述丝堵上开设有光缆穿越孔，光缆通过光缆穿越孔穿入内模拟井筒。

5.根据权利要求1所述的一种光纤振动监测井筒流态模拟实验装置，其特征在于：在所述排液孔和所述可控电子流量计之间的高压排液管路上还设置有针阀。

6.根据权利要求1所述的一种光纤振动监测井筒流态模拟实验装置，其特征在于：在所述高压储气罐的排气口与所述气液混拌器的气体入口之间的管路上设置有气体质量流量计。

7.根据权利要求1所述的一种光纤振动监测井筒流态模拟实验装置，其特征在于：在所述高压储气罐上设置有压力表。

8.根据权利要求1所述的一种光纤振动监测井筒流态模拟实验装置，其特征在于：所述高压储气罐采用304不锈钢材质罐体，用于储集高压气体，避免因为气体增压泵输出的气体不稳定而影响实验效果，所述高压储气罐的耐压等级为最高实验压力的3倍。

9.根据权利要求1所述的一种光纤振动监测井筒流态模拟实验装置，其特征在于：所述储液罐上还设置有排空管线。

10.一种光纤振动监测井筒流态模拟实验方法，其特征在于：按照下述步骤进行：

步骤1，将气液高压注入系统、光纤振动井筒监测系统和数据采集系统进行连接，再根据井下实际井筒段的倾斜角度，对可调节支撑座进行高度调节，使内模拟井筒和外模拟井筒的整体倾斜角度与实际井筒段角度相同；

步骤2，根据实验方案设定的气液混和比例，设定气体流量和液体流量数值，再利用控制柜对液体增压泵和气体增压泵进行输出控制；

步骤3，再根据实验要求利用控制柜对可控电子流量计进行调节，以模拟出不同的吸液剖面现象，再通过光纤振动监测解调仪对不同振动数据进行解调，在终端显示器上进行呈现。