一種測量油氣井井筒流體、油井管熱力學(xué)參數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于研宄測量油氣井井筒流體、油井管(油井管是指:石油天然氣行業(yè)用鉆桿、油管和套管)熱力學(xué)參數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，尤其涉及一種測量油氣井井筒流體、油井管熱力學(xué)參數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在高溫高產(chǎn)油氣井開采過程中，井筒溫度升高幅度較大，熱膨脹導(dǎo)致的環(huán)空壓力對套管的密封性以及安全生產(chǎn)帶來非常嚴(yán)重的影響。在測試和生產(chǎn)過程中，由于溫度大幅度升高而引起的環(huán)空壓力上升，會導(dǎo)致內(nèi)外層套管抗內(nèi)壓/外擠強(qiáng)度問題；同時，隨著溫度升高軸向壓力增加，會造成套管彎曲乃至上頂井口，甚至造成油氣井報廢。因此，對油氣井井筒流體、油井管熱力學(xué)參數(shù)的研宄尤為重要突出。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種測量油氣井井筒流體、油井管熱力學(xué)參數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的測量油氣井井筒流體、油井管熱力學(xué)參數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置的主要部件為:主體部分、恒溫流體循環(huán)系統(tǒng)一熱源、恒溫流體循環(huán)系統(tǒng)一冷源、測溫測壓系統(tǒng)、顯示和采集系統(tǒng)及溫度控制系統(tǒng)；主體部分采用同軸三層管子，依次包括油管、里層套管和外層套管，同軸三層管子長度與其半徑之比均大于10，端部用法蘭密封連接，構(gòu)成一個絕對密封的套筒，在油管內(nèi)持續(xù)流動著模擬溫度I的恒溫流體，里層套管內(nèi)充填待測流體并安置熱電偶，外層套管內(nèi)持續(xù)流動著模擬溫度2的恒溫流體；恒溫流體循環(huán)系統(tǒng)包括攪拌器，水槽，制冷回路，加熱控溫系統(tǒng)，水泵，閥門和水溫顯示器；通過溫度控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對油管和外層套管內(nèi)流體的溫度進(jìn)行實(shí)時控制，對溫度、壓力的測試和采集由測溫測壓系統(tǒng)及顯示和采集系統(tǒng)完成，并通過通訊接口與電腦連接。
[0005]進(jìn)一步的是，在油管的輸入口端和油管的輸出口端分別與恒溫流體循環(huán)系統(tǒng)一熱源連接成回路，在外層套管的輸入口端和外層套管的輸出口端分別與恒溫流體循環(huán)系統(tǒng)一冷源相連成回路。
[0006]進(jìn)一步的是，在里層套管內(nèi)安置多組熱電偶，每組兩只熱電偶分別緊貼油管外壁和里層套管內(nèi)壁，熱電偶與測溫測壓系統(tǒng)、顯示和采集系統(tǒng)及溫度控制系統(tǒng)相連。在油管的輸入口端和油管的輸出口端及外層套管的輸入口端和外層套管的輸出口端也分別安置熱電偶，其熱電偶采用K型熱電偶。
[0007]進(jìn)一步的是，在里層套管頂部放置壓力傳感器，連接到測溫測壓系統(tǒng)，直接測量出由溫度效應(yīng)產(chǎn)生的熱膨脹壓力。
[0008]進(jìn)一步的是，在外層套管的底部可充填固態(tài)水泥來模擬實(shí)際井下固井水泥段。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0010](I)靜態(tài)實(shí)驗(yàn)只能測量流體在靜態(tài)條件下的導(dǎo)熱系數(shù)，本實(shí)用新型采用流動法測量流體的導(dǎo)熱系數(shù)，能夠較好的模擬油井管材現(xiàn)場環(huán)境，裝置具有耐高溫、耐高壓、結(jié)構(gòu)簡單、易于拆卸、密封效果好的特點(diǎn)。
[0011](2)通過有效的絕熱措施，有效降低了自然對流換熱熱損失和輻射熱損失。
[0012](3)本實(shí)用新型可采用溫度恒定、流速穩(wěn)定的循環(huán)流體加熱，適合于耐高溫流體。
[0013](4)該裝置適用于油氣井井筒流體、油井管熱力學(xué)參數(shù)的研宄，可簡單有效的測量出在油氣運(yùn)移的過程中井筒流體、油井管的導(dǎo)熱能力及熱膨脹壓力，且測試的準(zhǔn)確度較高。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型提供的測量油氣井井筒流體、油井管熱力學(xué)參數(shù)的裝置圖；
[0015]圖2為本實(shí)用新型中測試裝置的主體部分示意圖；
[0016]圖3為恒溫流體循環(huán)系統(tǒng)示意圖；
[0017]圖中標(biāo)記為:測試裝置主體部分1、恒溫流體循環(huán)系統(tǒng)一熱源2、恒溫流體循環(huán)系統(tǒng)一冷源3、測溫測壓系統(tǒng)4、顯示和采集系統(tǒng)5、溫度控制系統(tǒng)6、絕緣材料7、油管8、里層套管9、外層套管10、法蘭11、模擬溫度I的恒溫流體12、待測流體13、熱電偶14、模擬溫度2的恒溫流體15、油管的輸入口端16、油管的輸出口端17、外層套管的輸入口端18、外層套管的輸出口端19、固態(tài)水泥20、攪拌器21、水槽22、制冷回路23、加熱控溫系統(tǒng)24、水泵25、閥門26、水溫顯示器27。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0019]測量油氣井井筒流體、油井管熱力學(xué)參數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，包括主體部分1、恒溫流體循環(huán)系統(tǒng)一熱源2、恒溫流體循環(huán)系統(tǒng)一冷源3、測溫測壓系統(tǒng)4及顯示和采集系統(tǒng)5與溫度控制系統(tǒng)6組成。裝置的主體部分I由同軸三層管子構(gòu)成，依次包括油管8、里層套管9和外層套管10，端部用法蘭11密封，構(gòu)成一個絕對密封的套筒，在油管8內(nèi)持續(xù)流動著模擬溫度I的恒溫流體12，里層套管9內(nèi)充填待測流體13并安置熱電偶14，外層套管10內(nèi)持續(xù)流動著模擬溫度2的恒溫流體15，底部通過絕緣材料7絕緣密封。油管的輸入口端16和油管的輸出口端17與恒溫流體循環(huán)系統(tǒng)2連接成回路，外層套管的輸入口端18和外層套管的輸出口端19分別與恒溫流體循環(huán)系統(tǒng)3連接成回路；二套恒溫流體循環(huán)系統(tǒng)均由攪拌器21、水槽22，制冷回路23，加熱控溫系統(tǒng)24，水泵25，閥門26和水溫顯示器27組成；通過溫度控制系統(tǒng)6來實(shí)現(xiàn)對管內(nèi)流體的溫度進(jìn)行實(shí)時控制，對溫度、壓力的測試和采集由測溫測壓系統(tǒng)4及顯示和采集系統(tǒng)5完成，并通過通訊接口與電腦連接。
[0020]水泵25、加熱控溫系統(tǒng)24和制冷回路23可以分別改變油管內(nèi)的流體12和外層套管內(nèi)的流體15的流速和溫度，從而可以模擬實(shí)際井下工作環(huán)境的各種參數(shù)變化，探宄各因素對井筒流體、油井管導(dǎo)熱能力的影響程度。為測量各參數(shù)值，可以設(shè)置相應(yīng)的傳感器并連接顯示裝置將傳感器信號顯示出來便于觀察和記錄，例如設(shè)置壓力傳感器和熱電偶14與顯示和采集系統(tǒng)5連接，分別檢測管內(nèi)流體的壓力、溫度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種測量油氣井井筒流體、油井管熱力學(xué)參數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:包括主體部分(I)、恒溫流體循環(huán)系統(tǒng)一熱源(2)、恒溫流體循環(huán)系統(tǒng)一冷源(3)、測溫測壓系統(tǒng)(4)、顯示和采集系統(tǒng)(5)及溫度控制系統(tǒng)(6);主體部分(I)采用同軸三層管子，依次包括油管(8)、里層套管(9)和外層套管(10)，同軸三層管子長度與其半徑之比均大于10，端部用法蘭(11)密封連接，構(gòu)成一個絕對密封的套筒，在油管(8)內(nèi)持續(xù)流動著模擬溫度I的恒溫流體(12)，里層套管(9)內(nèi)充填待測流體(13)并安置熱電偶(14)，外層套管(10)內(nèi)持續(xù)流動著模擬溫度2的恒溫流體(15);恒溫流體循環(huán)系統(tǒng)(2)包括攪拌器(21)，水槽(22)，制冷回路(23)，加熱控溫系統(tǒng)(24)，水泵(25)，閥門(26)和水溫顯示器(27);通過溫度控制系統(tǒng)(6)來實(shí)現(xiàn)對油管(8)和外層套管(10)內(nèi)流體的溫度進(jìn)行實(shí)時控制，對溫度、壓力的測試和采集由測溫測壓系統(tǒng)(4)及顯示和采集系統(tǒng)(5)完成，并通過通訊接口與電腦連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種測量油氣井井筒流體、油井管熱力學(xué)參數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:在油管的輸入口端(16)和油管的輸出口端(17)分別與恒溫流體循環(huán)系統(tǒng)(2)連接成回路，在外層套管的輸入口端(18)和外層套管的輸出口端(19)分別與恒溫流體循環(huán)系統(tǒng)(3)相連成回路。
3.如權(quán)利要求1所述的一種測量油氣井井筒流體、油井管熱力學(xué)參數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:在里層套管內(nèi)安置多組熱電偶，每組兩只熱電偶分別緊貼油管外壁和里層套管內(nèi)壁，熱電偶與測溫測壓系統(tǒng)⑷、顯示和采集系統(tǒng)(5)及溫度控制系統(tǒng)(6)相連，在油管的輸入口端(16)和油管的輸出口端(17)及外層套管的輸入口端(18)和外層套管的輸出口端(19)也分別安置熱電偶，其熱電偶采用K型熱電偶。
4.如權(quán)利要求1所述的一種測量油氣井井筒流體、油井管熱力學(xué)參數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:在外層套管的底部可充填固態(tài)水泥(20)來模擬實(shí)際井下固井水泥段。
5.如權(quán)利要求3所述的一種測量油氣井井筒流體、油井管熱力學(xué)參數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:在里層套管頂部放置壓力傳感器，連接到測溫測壓系統(tǒng)(4)，直接測量出由溫度效應(yīng)產(chǎn)生的熱膨脹壓力。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種測量油氣井井筒流體、油井管熱力學(xué)參數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置。所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠有效測量井筒流體、油井管熱力學(xué)參數(shù)的裝置，指導(dǎo)高溫高產(chǎn)油氣井的設(shè)計。本實(shí)用新型采用同軸三層管子(油管、里層套管、外層套管)，同軸三層管子長度與其半徑之比均大于10，端部用法蘭密封連接。模擬溫度1的恒溫流體在設(shè)定排量下在油管內(nèi)持續(xù)流動，里層套管內(nèi)充填待測流體，模擬溫度2的恒溫流體在設(shè)定排量下在外層套管內(nèi)持續(xù)流動。本實(shí)用新型可以測量流體、油井管的熱力學(xué)參數(shù)，還可以直接測量出溫度效應(yīng)產(chǎn)生的熱膨脹壓力。
【IPC分類】G01N25-20
【公開號】CN204536240
【申請?zhí)枴緾N201520176873
【發(fā)明人】張智, 張琳琳, 王本成, 鄭鈺山
【申請人】西南石油大學(xué)
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年3月27日