стенд для моделирования процесса солеотложения в газовых скважинах

Формула изобретения

СТЕНД ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА СОЛЕОТЛОЖЕНИЯ В ГАЗОВЫХ СКВАЖИНАХ, включающий колонку с трубкой во внутренней полости с термостатической камерой в нижней ее части и холодильником, связанным с сепаратором, - в верхней части, емкость с жидкостью, связанную с баллоном со сжатым газом, термостатической камерой и колонкой посредством системы трубопроводов с вентилями, и контрольно-измерительные приборы, отличающийся тем, что, с целью приближения условий работы стенда к реальным условиям скважины за счет обеспечения учета термодинамических процессов, протекающих в призабойной зоне пласта и в забое скважины, стенд дополнительно снабжен макетом модели пласта, выполненным в виде камеры высокого давления, ограниченной верхней и нижней крышками с уплотнительными прокладками и разделенной на верхнюю и нижнюю полости перегородкой с перфорационными каналами для их сообщения между собой, в верхней и нижней полостях установлены насадки, имитирующие пласт из естественного кернового материала, причем верхняя крышка выполнена с входными каналами, а нижняя крышка имеет канал контроля забойного давления и перфорационные отверстия для сообщения его с нижней полостью.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к исследованию в газовой промышленности и может быть использовано, в частности, для экспериментального изучения в стендовых условиях процесса солеотложения в призабойной зоне пласта и в оборудовании газовых скважин.

Известен стенд для моделирования процесса солеотложения в газовых скважинах, включающий колонку с трубой во внутренней полости, емкость с жидкостью, снабженную газожидкостным эжектором, баллон со сжатым газом, сепаратор и контрольно-измерительные приборы.

Недостатком данного стенда является то, что он моделирует процесс солеотложения лишь в лифтовой трубе.

Известен также стенд для моделирования процесса солеотложения в газовых скважинах (прототип), включающий колонку с трубкой во внутренней полости, емкость с жидкостью, снабженную газожидкостным эжектором, баллон со сжатым газом, сепаратор, узел трения, вмонтированный в лифтовую трубу (в нижней части башмака) и контрольно-измерительные приборы.

Недостатком известного стенда является то, что он не моделирует термодинамические процессы, происходящие в призабойной зоне пласта и в забое скважины, имеющие место в реальных условиях; в призабойной зоне пласта осуществляется совместное движение газа и пластовой воды с последующим их дросселированием в пласте и в перфорационных отверстиях. Причиной выпадения солей является изменение термодинамических условий в призабойной зоне пласта, в перфорационных отверстиях и башмаке лифтовых труб, сопровождающееся снижением давления и температуры.

Цель изобретения - приближение условий работы стенда к реальным условиям скважины за счет обеспечения учета термодинамических процессов, происходящих в призабойной зоне пласта и в забое скважины.

Указанная цель достигается тем, что стенд для моделирования процесса солеотложения в газовых скважинах, включающий термостат и макет скважины с колонкой, вмонтированной в емкость, состоящую из корпуса и крышки и снабженную электронагревателем, а во внутренней части колонки размещены трубка и холодильник, снабжен макетом модели пласта, имитирующего неоднородный коллектор.

На фиг. 1 изображена схема стенда; на фиг. 2 - макет пласта.

Стенд представляет собой макет скважины, состоящий из колонки 1, во внутренней полости которой размещен подъемный лифт 2, а в верхней части установлен холодильник 3, предназначенный для конденсации водяных паров и создания гидравлического сопротивления газожидкостному потоку. Скважинная колонка герметично соединена с макетом пласта 4.

Для обогрева модели пласта служит термостатируемая камера 5, снабженная обогревательным элементом 6. Стенд снабжен газовым баллоном 7, контейнером 8, заполняемым хлористым кальцием (СаСl₂) для осушки газа, подаваемого из газового баллона в камеру 9 подогрева газа. Устройство 10 предназначено для насыщения газа парами жидкости, подаваемыми из наполнительных емкостей 11, 12. Дозировка жидкости регулируется с помощью штуцеров 13, 14. Температурный режим поддерживается с помощью термостатов 15, 16. Для отделения капельной влаги газа от газожидкостного потока служит сепаратор 17, из которого она периодически сбрасывается в емкость 18. Расход подаваемого газа определяется ротаметром 19, влажность - влагометром 20. Давление в системе контролируется манометрами 21, 22, 23, температура подогретого газа и жидкости контролируется термометрами, установленными в термостатах, а температура отработанного газа - термометром 24.

Макет пласта 4 представляет собой камеру высокого давления, ограниченную нижней 27 и верхней 28 крышками с уплотнительными прокладками 29 (фиг. 2). Нижняя крышка имеет перфорационные отверстия 30 и измерительный канал 31 для контроля забойного давления. Верхняя крышка снабжена четырьмя входными каналами 32 для подачи газа и жидкости.

Камера высокого давления разделена перегородкой 33 на две камеры 34, 35, где устанавливаются насадки, изготовленные из естественного кернового материала, которые имитируют пласт (неоднородный коллектор). Связь между камерами 34 и 35 осуществляется перфорационными каналами 36. Колонка 1 (фиг. 1) выполняет роль эксплуатационной колонны.

Выходящий из баллона 7 через редукторы высокого 25 и низкого давлений сжатый природный газ через манифольд 26 одновременно поступает в наполнительные емкости 11, 12, где происходит вытеснение жидкости газом, и контейнер 8, заполненный СаСl₂ для осушки газа. Осушенный газ подогревают до заданной температуры в камере 9. С помощью ротаметра 19 замеряется расход газа, поступающего в камеру 35 макета пласта 4. Подаваемый раствор (минерализованная вода) предварительно подогретый в наполнительных емкостях до заданной температуры, под давлением поступает в камеру 34 макета пласта 4. Расход подаваемого раствора регулируется с помощью штуцера 14.

Минерализованная вода, поступая в камеру 34, насыщая поровое пространство кернового материала, через каналы 36 поступает в камеру 35, где происходит насыщение газовой фазы жидкостью. При этом часть жидкости переходит в паровую фазу, т. е. происходит испарение. В результате этого нарушается ионное равновесие компонентного состава раствора, что влечет за собой выпадение перенасыщенных солей в поровых каналах.

Далее газожидкостный поток движется через перфорационные отверстия 30 к забою скважины. На выходе газожидкостный поток дросселируется, что сопровождается падением давления и температуры. С падением давления газовая фаза донасыщается влагой, т. е. будет происходить частичное испарение раствора. В результате этого вновь нарушается ионное равновесие компонентного состава раствора. Оставшаяся в виде мелких капель пластовая вода становится перенасыщенной, часть раствора будет выноситься в дисперсном состоянии потоком газа, а из оставшейся на забое жидкости будут выпадать нерастворимые осадки, которые будут откладываться на стенках трубки.

Далее газожидкостный поток движется по трубке в нестабильном состоянии, т. е. с падением давления и температуры, как и в реальных условиях.

Водяные пары, находящиеся в газожидкостном потоке, в холодильнике 3 конденсируются, а змеевик создает гидравлическое сопротивление.

Отработанный газожидкостный поток в сепараторе 17 разделяется. Отсепарированная влага периодически сбрасывается в емкость 18, а газ уходит на свечу.