一种模拟油管清防蜡剂动态评价装置及方法

技术领域

本发明涉及油气开发技术领域，尤其涉及一种模拟油管清防蜡剂动态评价装置及方法。

背景技术

油气开采过程中往往面临井筒、管道结蜡的问题，严重影响了气井的安全高效开采，常常需要使用清防蜡剂的进行清蜡和防蜡，现有的清防蜡剂效果评价方法有自动化清防蜡剂评价仪、石蜡沉积杯法、冷指法和环道法。

综上来看，现有清防蜡剂评价装置和评价方法主要立足与静态结蜡和地面集输管网结蜡设计的。不适合井筒清防蜡剂效果评价的要求，主要表现为：一、现有的方法很多是以静态评价为基本测试条件的，不满足油气井流动的要求；二、现有的清防蜡剂动态评价装置和方法很多是以地面管网结蜡评价为对象的，不满足高温高压的井下条件。

发明内容

本发明为了解决现有的评价装置在高温、高压、油气水蜡四相共存，油气水三相流动时对清防蜡剂的效果评价不足的问题，提出了一种模拟油管清防蜡剂动态评价装置及方法。

一种模拟油管清防蜡剂动态评价装置，包括设有金属杆的旋转配样器、活塞式中间容器组、模拟油管、分离器、驱替泵组、阀门、管线组、保温套、压力表组和恒温箱，所述旋转配样器通过所述金属杆与所述活塞式中间容器组连接，所述活塞式中间容器组通过所述管线组分别与所述驱替泵组和模拟油管连接，所述阀门则与所述管线组配合，所述分离器则与所述模拟油管连接，所述压力表组设置于所述模拟油管的两端，所述保温套套设于所述管线组的外周侧，所述恒温箱则设置于所述模拟油管和所述活塞式中间容器组的外周侧。

其中，所述管线组包括第一高压管线、第二高压管线、第三高压管线、第一连接管线、第二连接管线、第三连接管线、输入管线和输出管线，所述第一高压管线、所述第二高压管线和所述第三高压管线的两端均分别连接所述活塞式中间容器组和所述阀门，所述第一连接管线、所述第二连接管线和所述第三连接管线的两端则均分别连接所述驱替泵组和所述活塞式中间容器组，所述输入管线则连接所述阀门和所述模拟油管，所述输出管线则连接所述模拟油管和所述分离器。

其中，所述活塞式中间容器组包括第一中间容器、第二中间容器和第三中间容器，所述第一中间容器通过所述第一高压管线与所述阀门连接，所述第二中间容器通过所述第二高压管线与所述阀门连接，所述第三中间容器通过所述第三高压管线与所述阀门连接，且所述第一中间容器通过所述金属杆与所述旋转配样器连接。

其中，所述第一中间容器包括设有第一上孔的第一顶盖、设有第一下孔的第一底盖、第一活塞和第一筒体，所述第一顶盖、所述第一底盖和所述第一筒体从上至下相互拼接，所述第一活塞则设置于所述第一筒体的内部，并与所述第一筒体契合，所述第一上孔则设置于所述第一顶盖的中心处，且与所述第一高压管线连接，所述第一下孔设置于所述第一底盖的中心处，并分别与所述第一连接管线和所述驱替泵组连接。

其中，所述第二中间容器包括设有第二上孔的第二顶盖、设有第二下孔的第二底盖、第二活塞和第二筒体，所述第二顶盖、所述第二底盖和所述第二筒体从上至下相互拼接，所述第二活塞则设置于所述第二筒体的内部，并与所述第二筒体契合，所述第二上孔则设置于所述第二顶盖的中心处，且与所述第二高压管线连接，所述第二下孔设置于所述第二底盖的中心处，并分别与所述第二连接管线和所述驱替泵组连接。

其中，所述第三中间容器包括设有第三上孔的第三顶盖、设有第三下孔的第三底盖、第三活塞和第三筒体，所述第三顶盖、所述第三底盖和所述第三筒体从上至下相互拼接，所述第三活塞则设置于所述第三筒体的内部，并与所述第三筒体契合，所述第三上孔则设置于所述第三顶盖的中心处，且与所述第三高压管线连接，所述第三下孔设置于所述第三底盖的中心处，并分别与所述第三连接管线和所述驱替泵组连接。

其中，所述模拟油管包括设有流体出口的上盖、设有流体入口的下盖、管体和内衬片，所述上盖与所述下盖分别通过丝扣设置于所述管体的上下两侧，所述内衬片则卷为筒状，并与所述管体的内壁可拆卸连接。

其中，所述驱替泵组包括第一驱替泵、第二驱替泵和第三驱替泵，所述第一驱替泵通过所述第一连接管线与所述第一中间容器连接，所述第二驱替泵通过所述第二连接管线与所述第二中间容器连接，所述第三驱替泵通过所述第三连接管线与所述第三中间容器连接。

其中，所述阀门包括第一开闭阀、第二开闭阀、第三开闭阀、单相四通阀、流入压力调节阀和流出压力调节阀，所述第一开闭阀与所述第一连接管线配合，所述第二开闭阀与所述第二连接管线配合，所述第三开闭阀与所述第三连接管线配合，所述单相四通阀则分别连接所述第一高压管线、所述第二高压管线、所述第三高压管线和所述输入管线，所述流入压力调节阀和所述流出压力调节阀则分别与所述输入管线和所述输出管线连接，所述保温套仅设置于所述第一连接管线和所述单相四通阀外周侧。

采用如上述所述的一种模拟油管清防蜡剂动态评价装置的评价方法，包括如下步骤：

准备原油、天然气、地层水、清防蜡剂，配制地层原油；

准备内衬片材料，装配所述模拟油管；

连接实验装置，调节所述恒温箱温度；

注入地层原油，模拟所述模拟油管结蜡过程；

待所述模拟油管结蜡结束后，取出所述内衬片并称得第一重量以计算结蜡率；

将所述内衬片装回所述模拟油管，恒压注入一定量的清防蜡剂后，再次取出所述内衬片，并称得第二重量；

清洗内衬片，再次将所述内衬片装回所述模拟油管，保持与模拟结蜡过程相同的温度、注入压力、流速、流动时间，同时注入所述地层原油和清防蜡剂，取出所述内衬片并称量第三重量。

本发明的有益效果为：通过改进模拟油管清防蜡剂动态评价装置和评价方法，从而可用于单相原油、油气两相、油水两相、油气水多相共流时的清防蜡剂动态评价，又利用模拟油管内压力和流量的控制，从而实现不同工况下的清防蜡剂的动态效果评价。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种模拟油管清防蜡剂动态评价装置的结构示意图。

图2是本发明一种模拟油管清防蜡剂动态评价装置的模拟油管的结构示意图。

图3是本发明一种模拟油管清防蜡剂动态评价装置的模拟油管的剖面结构示意图。

图4是本发明一种模拟油管清防蜡剂动态评价装置的模拟油管的俯视结构示意图。

图5是本发明一种模拟油管清防蜡剂动态评价装置的评价方法的步骤示意图。

1-旋转配样器、2-金属杆、3-第一驱替泵、4-第一连接管线、5-第一开闭阀、6-第一下孔、7-第一底盖、8-第一活塞、9-第一筒体、10-第一中间容器、11-第一顶盖、12-第一上孔、13-第一高压管线、14-保温套、15-第二驱替泵、16-第二连接管线、17-第二开闭阀、18-第二下孔、19-第二底盖、20-第二活塞、21-第二筒体、22-第二中间容器、23-第二顶盖、24-第二上孔、25-第二高压管线、26-第三驱替泵、27-第三连接管线、28-第三开闭阀、29-第三下孔、30-第三底盖、31-第三活塞、32-第三筒体、33-第三中间容器、34-第三顶盖、35-第三上孔、36-第三高压管线、37-单相四通阀、38-输入管线、39-流入压力调节阀、40-进口压力表、41-模拟油管、42-流体出口、43-上盖、44-管体、45-内衬片、46-下盖、47-流体入口、48-蜡、49-出口压力表、50-流出压力调节阀、51-恒温箱、52-输出管线、53-流体进口、54-分离器、55-锥形瓶、56-橡胶塞、57-出气孔、58-测量管线、59-气体流量计、60-活塞式中间容器组、61-驱替泵组、62-阀门、63-管线组、64-压力表组。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1至图5，本发明提供一种技术方案：

一种模拟油管清防蜡剂动态评价装置，包括设有金属杆2的旋转配样器1、活塞式中间容器组60、模拟油管41、分离器54、驱替泵组61、阀门62、管线组63、保温套14、压力表组64和恒温箱51，所述旋转配样器1通过所述金属杆2与所述活塞式中间容器组60连接，所述活塞式中间容器组60通过所述管线组63分别与所述驱替泵组61和模拟油管41连接，所述阀门62则与所述管线组63配合，所述分离器54则与所述模拟油管41连接，所述压力表组64设置于所述模拟油管41的两端，所述保温套14套设于所述管线组63的外周侧，所述恒温箱51则设置于所述模拟油管41和所述活塞式中间容器组60的外周侧。

在本实施方式中，所述旋转配样器1用以油气混合物的高温高压配制和盛装，所述活塞式中间容器组60用以承装不同的流体，所述模拟油管41仅在需要模拟油管41中结蜡时使用，所述分离器54则用以油气水分离，所述驱替泵组61提供流体输送的动力，控制流体的流速和流入压力，所述阀门62用以控制各种流体的输送与停止，所述管线组63输送各种流体，所述保温套14用以防止流体沿管线散热，所述压力表组64用以检测流体压力，所述恒温箱51用以控制实验过程中油管内的温度。

进一步的，所述管线组63包括第一高压管线13、第二高压管线25、第三高压管线36、第一连接管线4、第二连接管线16、第三连接管线27、输入管线38和输出管线52，所述第一高压管线13、所述第二高压管线25和所述第三高压管线36的两端均分别连接所述活塞式中间容器组60和所述阀门62，所述第一连接管线4、所述第二连接管线16和所述第三连接管线27的两端则均分别连接所述驱替泵组61和所述活塞式中间容器组60，所述输入管线38则连接所述阀门62和所述模拟油管41，所述输出管线52则连接所述模拟油管41和所述分离器54。

在本实施方式中，所述第一高压管线13、所述第二高压管线25和所述第三高压管线36分别用于油气混合物、地层水、清防蜡剂的输送，所述第一连接管线4、所述第二连接管线16和所述第三连接管线27则均为所述驱替泵组61连接所述活塞式中间容器组60。

进一步的，所述活塞式中间容器组60包括第一中间容器10、第二中间容器22和第三中间容器33，所述第一中间容器10通过所述第一高压管线13与所述阀门62连接，所述第二中间容器22通过所述第二高压管线25与所述阀门62连接，所述第三中间容器33通过所述第三高压管线36与所述阀门62连接，且所述第一中间容器10通过所述金属杆2与所述旋转配样器1连接。

在本实施方式中，所述第一中间容器10、所述第二中间容器22和所述第三中间容器33分别用以承装油气混合物、地层水和清防蜡剂。

进一步的，所述第一中间容器10包括设有第一上孔12的第一顶盖11、设有第一下孔6的第一底盖7、第一活塞8和第一筒体9，所述第一顶盖11、所述第一底盖7和所述第一筒体9从上至下相互拼接，所述第一活塞8则设置于所述第一筒体9的内部，并与所述第一筒体9契合，所述第一上孔12则设置于所述第一顶盖11的中心处，且与所述第一高压管线13连接，所述第一下孔6设置于所述第一底盖7的中心处，并分别与所述第一连接管线4和所述驱替泵组61连接。

在本实施方式中，所述第一顶盖11、第一筒体9和第一活塞8配合，从而形成第一上部空间，第一上部空间内装有油气混合物，第一上部空间通过所述第一上孔12与所述第一高压管线13连接，所述第一底盖7、第一筒体9和第一活塞8配合，从而形成第一下部空间，第一下部空间内装有液压油，第一下部空间通过所述第一下孔6与所述第一连接管线4连接。

进一步的，所述第二中间容器22包括设有第二上孔24的第二顶盖23、设有第二下孔18的第二底盖19、第二活塞20和第二筒体21，所述第二顶盖23、所述第二底盖19和所述第二筒体21从上至下相互拼接，所述第二活塞20则设置于所述第二筒体21的内部，并与所述第二筒体21契合，所述第二上孔24则设置于所述第二顶盖23的中心处，且与所述第二高压管线25连接，所述第二下孔18设置于所述第二底盖19的中心处，并分别与所述第二连接管线16和所述驱替泵组61连接。

在本实施方式中，所述第二顶盖23、第二筒体21和第二活塞20配合，从而形成第二上部空间，第二上部空间内装有地层水，第二上部空间通过所述第二上孔24与所述第二高压管线25连接，所述第二底盖19、第二筒体21和第二活塞20配合，从而形成第二下部空间，第二下部空间内装有液压油，第二下部空间通过所述第二下孔18与所述第二连接管线16连接。

进一步的，所述第三中间容器33包括设有第三上孔35的第三顶盖34、设有第三下孔29的第三底盖30、第三活塞31和第三筒体32，所述第三顶盖34、所述第三底盖30和所述第三筒体32从上至下相互拼接，所述第三活塞31则设置于所述第三筒体32的内部，并与所述第三筒体32契合，所述第三上孔35则设置于所述第三顶盖34的中心处，且与所述第三高压管线36连接，所述第三下孔29设置于所述第三底盖30的中心处，并分别与所述第三连接管线27和所述驱替泵组61连接。

在本实施方式中，所述第三顶盖34、第三筒体32和第三活塞31配合，从而形成第三上部空间，第三上部空间内装有清防蜡剂，第三上部空间通过所述第三上孔35与所述第三高压管线36连接，所述第三底盖30、第三筒体32和第三活塞31配合，从而形成第三下部空间，第三下部空间内装有液压油，第三下部空间通过所述第三下孔29与所述第三连接管线27连接。

进一步的，所述模拟油管41包括设有流体出口42的上盖43、设有流体入口47的下盖46、管体44和内衬片45，所述上盖43与所述下盖46分别通过丝扣设置于所述管体44的上下两侧，所述内衬片45则卷为筒状，并与所述管体44的内壁可拆卸连接。

在本实施方式中，所述上盖43与所述下盖46的结构和尺寸相同，均用以封闭所述管体44，所述管体44由细长的厚钢筒制成，能够承受实际井筒内的高温高压，所述内衬片45卷为筒状紧贴模拟油管41内壁，所述内衬片45的材质和粗糙度根据实际油管进行选择和打磨，所述内衬片45可装卸，便于沉积在所述管体44的所述内衬片45上蜡48的取出与处理，所述流体入口47和所述流体出口42用以让流体的流入和流出。

进一步的，所述驱替泵组61包括第一驱替泵3、第二驱替泵15和第三驱替泵26，所述第一驱替泵3通过所述第一连接管线4与所述第一中间容器10连接，所述第二驱替泵15通过所述第二连接管线16与所述第二中间容器22连接，所述第三驱替泵26通过所述第三连接管线27与所述第三中间容器33连接。

在本实施方式中，所述第一驱替泵3、所述第二驱替泵15和所述第三驱替泵26分别与所述第一中间容器10、所述第二中间容器22和所述第三中间容器33相连，并用以给不同流体提供输送的动力，还用以控制流体的流速和流入压力。

进一步的，所述阀门62包括第一开闭阀5、第二开闭阀17、第三开闭阀28、单相四通阀37、流入压力调节阀39和流出压力调节阀50，所述第一开闭阀5与所述第一连接管线4配合，所述第二开闭阀17与所述第二连接管线16配合，所述第三开闭阀28与所述第三连接管线27配合，所述单相四通阀37则分别连接所述第一高压管线13、所述第二高压管线25、所述第三高压管线36和所述输入管线38，所述流入压力调节阀39和所述流出压力调节阀50则分别与所述输入管线38和所述输出管线52连接，所述保温套14仅设置于所述第一连接管线4和所述单相四通阀37外周侧。

在本实施方式中，所述第一开闭阀5、所述第二开闭阀17和所述第三开闭阀28分别用于控制所述第一驱替泵3、所述第二驱替泵15和所述第三驱替泵26内液压油的输送与停止，所述单相四通阀37用以控制所述活塞式中间容器组60中所述各种流体的输送与停止，所述流入压力调节阀39用于缓冲和调节所述第一中间容器10、所述第二中间容器22和所述第三中间容器33中的油气混合物、地层水和清防蜡剂流入所述模拟油管41入口端的压力，所述流出压力调节阀50用于调节所述模拟油管41出口端的压力。

进一步的，所述压力表组64包括进口压力表40和出口压力表49，所述进口压力表40和所述出口压力表49分别设置于所述模拟油管41的两端，且均与所述模拟油管41配合。

在本实施方式中，实施进口压力表40用于监测入口端注入流体压力，所述出口压力表49用于监测出口端注入流体压力。

进一步的，所述分离器54包括设有流体进口53和出气孔57的橡胶塞56、锥形瓶55和气体流量计59，所述锥形瓶55与所述橡胶塞56相互配合，且所述橡胶塞56设置于所述锥形瓶55的上侧，所述气体流量计59则与所述出气孔57连通，并设置于所述锥形瓶55的上侧，所述流体进口53和所述出气孔57均设置于所述橡胶塞56的中心处。

在本实施方式中，所述橡胶塞56和所述锥形瓶55组成油气水分离，分离出的油和水滞留于锥形瓶55中，所述流体进口53用以让流体进入，所述出气孔57则用以排出气体，所述气体流量计59用于计量所述分离器54分离出来的气体气量，所述出气孔57与所述气体流量计59通过测量管线58连接。

如图5所示，采用如上述所述的一种模拟油管清防蜡剂动态评价装置的评价方法，包括如下步骤：

S101：准备原油、天然气、地层水、清防蜡剂，配制地层原油；

S102：准备内衬片45材料，装配所述模拟油管41；

S103：连接实验装置，调节所述恒温箱51温度；

S104：注入地层原油，模拟所述模拟油管41结蜡过程；

S105：待所述模拟油管41结蜡结束后，取出所述内衬片45并称得第一重量以计算结蜡率；

S106：将内衬片45装回所述模拟油管41，恒压注入一定量的清防蜡剂后，再次取出内衬片45，并称得第二重量；

S107：清洗所述内衬片45，再次将所述内衬片45装回模拟油管41，保持与模拟结蜡过程相同的温度、注入压力、流速、流动时间，同时注入所述地层原油和清防蜡剂，取出所述内衬片45并称量第三重量。

在本实施方式中，准备原油、天然气、地层水、清防蜡剂等，配制地层原油：

按照一定的油气比例将原料放入配样器中，打开所述第一开闭阀5加压至地层压力，加热至地层温度，充分搅拌混合；同时将地层水、清防蜡剂分别放入所述第二中间容器22和所述第三中间容器33中，以备实验需要；

准备内衬片45材料，装配模拟油管41：

准备内衬片45材料，进行表面打磨粗糙度处理，以及表面润湿性处理，利用电子天平秤内衬片45的重量为m

连接实验装置，调节恒温箱51温度：

利用所述管线组63、所述阀门62、所述压力表组64等部件将各实验装备连接好，并调节所述恒温箱51至实验温度；

注入流体，模拟油管41结蜡过程：

恒定所述第一驱替泵3和实施第二驱替泵15的注入压力并保持一致，依次缓慢打开所述第一开闭阀5和所述第二开闭阀17，所述单相四通阀37的油气混合物和地层水出口阀门62，待所述进口压力表40压力与所述第一驱替泵3的注入压力一致时，再缓慢打开所述流出压力调节阀50，控制所述出口压力表49与所述进口压力表40的压差小于0.1MPa，利用所述分离器54记录流出来的油水体积，分别秤取油水的重量分别为m

结蜡评价：

所述模拟油管41结蜡结束后，关闭所有阀门62，打开所述模拟油管41的所述上盖43，取出所述内衬片45，秤得结蜡后内衬片45的第一重量为m

计算结蜡率大小：

式中：w为结蜡率，％；

m

m

m

清蜡评价：

将取出的所述内衬片45重新装回所述模拟油管41中，关闭所述单相四通阀37的油气混合物和地层水出口阀门62，同时打开所述单相四通阀37的清防蜡剂阀门62，恒压注入一定的体积，结束后关闭所有的阀门62，打开所述模拟油管41的所述上盖43，取出所述内衬片45，秤得第二重量为m

计算清蜡率大小：

式中：e为清蜡率，％；

m

m

m

防蜡评价：

清洗内衬片45，保持与模拟结蜡过程相同的温度、注入压力、流速、流动时间，恒定所述第一驱替泵3、所述第二驱替泵15和所述第三驱替泵26的注入压力并保持一致，依次缓慢打开所述第一开闭阀5、所述第二开闭阀17和所述第三开闭阀28，所述单相四通阀37的油气混合物、地层水和防蜡剂出口阀门62，待所述进口压力表40压力与所述第一驱替泵3的注入压力一致时，再缓慢打开所述流出压力调节阀50，控制所述出口压力表49与所述进口压力表40的压差小于0.1MPa，该流动过程持续10分钟；

实验结束后，关闭所有阀门62，打开所述模拟油管41的所述上盖43，取出所述内衬片45，秤得防蜡后的结蜡内衬片45的第三重量为m

计算防蜡率大小：

式中f为防蜡率，％；

m

m

m

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。