用于产水气井井筒结垢风险评价的实验装置与方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108843314A(43)申请公布日2018.11.20(21)申请号201810705042.3(22)申请日2018.07.02(71)申请人中国石油大学（华东）地址266580山东省青岛市黄岛区长江西路66号(72)发明人张亮许素丹康俊白广毅张佳旋张攀峰任韶然(51)Int.Cl.E21B49/00(2006.01)E21B47/10(2012.01)E21B47/00(2012.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称用于产水气井井筒结垢风险评价的实验装置与方法(57)摘要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CN108843314A简单、操作方便、可行性高。CN108843314A权利要求书1/2页1.一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。2.根据权利要求1所述的用于产水气井井筒结垢风险评价的实验装置，其特征在于，井筒模拟及保温系统，包括模拟井筒金属管和温箱。3.根据权利要求1所述的用于产水气井井筒结垢风险评价的实验装置，其特征在于，流体注入及收集系统，包括气源、常压气体缓冲罐、气泵、注气管线、气体预热盘管、地层水结垢阴阳离子溶液、地层水盛放烧杯、蠕动泵、地层水预热盘管、地层水收集软管、地层水收集烧杯。4.根据权利要求1、2所述的用于产水气井井筒结垢风险评价的实验装置，其特征在于，模拟井筒的金属管由金属管短节构成，金属管短节分为四种类型，包括直短节、90度转弯短节、地层水注入短节、气体注入短节，为不锈钢材质；金属管短节长10cm，内径0.5cm，外径1.2cm，一端为公螺纹，一端为母螺纹，相邻金属管连接并采用橡胶圈密封，可模拟直井或水平井井筒，连接总长度视温箱空间而定；气体注入短节在最前端(入口端)，连接气体预热盘管和注气管线；地层水注入短节在气体注入短节之后，连接用于注入地层水结垢阴阳离子溶液的两个预热盘管，保证注入的地层水结垢阴阳离子溶液在金属管短节内有效混合并结垢，以及地层水和结垢颗粒能够受到入口端注入气体的吹扫作用；连接起来的金属管的入口端和出口端均位于温箱外部，金属管主体位于温箱内，使金属管处于地层温度环境。5.根据权利要求1、3所述的用于产水气井井筒结垢风险评价的实验装置，其特征在于，气泵将气源气体通过注气管线和预热盘管泵送进入模拟井筒的金属管中，注入的气体包括但不限于空气、氮气、CO2，注气速度在0～10L/min，预热盘管长3m，内径4mm，外径6mm；蠕动泵将地层水阴阳离子溶液按照1∶1体积比注入到模拟井筒的金属管中，在地层水阴阳离子溶液进入金属管混合前分别经金属盘管预热至地层温度，金属盘管长3m，内径1mm，外径3mm，地层水阳离子溶液中可以根据设计要求加入5～50ppm防垢剂和缓蚀剂，地层水总注入速度在0～300ml/min；产出的地层水经安装在金属管出口端的透明塑料软管冷凝后收集于烧杯中，塑料软管没入烧杯中水面以下(提前在烧杯中倒入一定量蒸馏水)，可以观察产出气泡，通过气泡大小判断金属管中的堵塞情况。6.根据权利要求1-5所述的用于产水气井井筒结垢风险评价的实验装置，其特征在于，金属管在常压下工作，金属管主体位于温箱中，最大工作温度不低于150℃。7.用于产水气井井筒结垢风险评价的实验方法，采用权利要求1-6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，