井筒动态装置-气举试验基地多相流研究室

科研设备Equipment of Laboratory

气井井筒动态模拟实验装置

该装置是在长江大学于2008年建设的第一套多相管流实验装置基础上升级改造而成。管径为DN30、DN40、DN60，可以从0-90度角度任意倾斜；以水和空气为实验介质，系统耐压0.8MPa，液体流量1000m3/d，气体流量8640m3/d：2012年为了完成涩北气藏气井携液能力模拟实验，进行了第一次升级改造，将常规的气水多相流实验装置改造气井携液携砂模拟实验装置（图1），该装置可以进行任意角度井筒携液携砂能力模拟实验；为了开展水平井积液及携液模拟实验，2017年进行了第二次改造，专门增加了一套可以模拟水平气井从水平段导垂直段全井筒的气井携液模拟实验装置（图2）。

图1 气井动态模拟实验装置（气井携液携砂模拟实验装置）

图2 气井动态模拟实验装置(水平气井模拟实验装置)

水平井筒变质量流模拟实验装置

（1）实验原理

考虑水平井井筒筛管或均匀射孔完井，水平井筒变质量流流动物理模型和井筒内流体动力学，按相似原理，建立水平井产液模型的相似准则，采用较小的实验模型尺寸模拟对应真实水平井尺寸的水平井筒流动，研究分析水平井井筒变质量流流动规律。

（2）实验装置组成

实验装置四大系统组成，如图2-14所示，分别是：水平井筒模拟实验段、实验流体供给和测控系统、实验流体流量、压力采集系统、实验流体后处理系统。

根据实验要求，对实验装置进行了设计，设计流程和实验装置如图2-15（a）和（b）所示。

实验设备参数及使用范围：

①流量范围

主管：

内径:28mm

液的最大流量：6m3 /h ；

气的最大流量：10m3 /min。

侧管：

内径:12.4mm

单管液的最大流量：1.2m3 /h ；

单管气的最大流量：2m3 /min。

②流量计测量范围及精度

主管：

液体流量计采用涡轮流量计，流量范围：0～6m3/h 准确度： ±0.5%；

测试管段沿程损失压差测量准确度：±0.1%，差压测量分辨率≤1KPa.；

气体流量计采用质量流量计，流量范围： 0～10m3/min 准确度： ±1%。

侧管：

液体流量计采用涡轮流量计，流量范围：0～1.2m3/h 准确度： ±0.5%；

测试管段沿程损失压差测量准确度：±0.1%，差压测量分辨率≤1KPa，量程15KPa；

气体流量计采用热式质量流量计，流量范围：0～2m3/min 准确度：±1%。

③气液工作压力范围：0～2MPa.。

④压力计测量精度：普通压力信号：±0.1% 介质温度：常温～90℃。温度传感器测量精度±0.5%。

图1 实验装置系统图

Fig.1 The diagram of the experiment equipment system

图2 设计流程和实验装置图

Fig.2 The diagram of the design process and the experiment apparatus

（3）实验步骤

①调整水平实验段端部入口处轴向主流控制阀门控制轴向主流流量使其达到预定值，开启数据采集系统，记录并保存供分析整理所需流量、压力、压差数据；

②开启并调整壁面入流控制阀门控制壁面入流流量使其达到不同的预定值；

③待水平实验段中流动达到稳定状态后，开始运用数据采集系统对当前壁面入流流量与轴向主流流量比值条件下的各流量、压差数据进行记录并保存以备整理分析；

④改变实验步骤①中水平实验段端部入口处轴向主流的流量值，重复步骤②，③的实验内容。