一种智能井筒多相流实验装置及模拟方法

技术领域

本发明涉及油气田开发技术领域，具体涉及一种智能井筒多相流实验装置及模拟方法。

背景技术

钻井过程中钻井液在井筒中上返时，液体流速降低，致使粗砂颗粒不能有效带到地面，导致冲砂失败、造成井眼堵塞。由于形状不规则的砂粒在流体中沉降的轨迹随机性很大，而实际生产中井筒中液体的流动很复杂，现有的实验技术装置很难观测颗粒在井筒液体中的实际沉降情况。

目前针对井筒多相流的研究主要采用实验方法与数值模拟方法，其中实验方法主要集中于对气液固、气液或液固在垂直井筒中流动状态的研究。少部分针对不同井斜度，模拟井筒的搭建主要是利用不同角度的弯头，有机玻璃直管连接组成，不能实现对现场多种井斜角度的准确模拟，无法按照实验要求灵活调节井斜角度。针对钻井流体携砂能力研究，只能对井筒中的运移过程进行研究，无法模拟钻杆旋转过程中的流体携砂过程。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供一种智能井筒多相流实验装置及模拟方法，其可以模拟钻杆旋转过程中的流体携砂过程。

为实现上述目的，本发明可以采用以下技术方案进行：

第一方面，本发明提供一种智能井筒多相流实验装置，其包括：

实验主体单元，其包括携砂实验模拟井筒和两相流实验模拟井筒，所述携砂实验模拟井筒用于模拟钻井液、泥浆、清水在模拟钻杆旋转、偏心旋转的工况下的携砂运移和砂体堆积实验；所述两相流实验模拟井筒用于模拟井筒气液两相流模拟实验，压力和流体流量采集并进行井筒内气液两相压力分布计算；

气体供给单元、液体供给单元、固体物料供给单元，其分别与所述携砂实验模拟井筒和所述两相流实验模拟井筒连接，相互配合用于向所述携砂实验模拟井筒和所述两相流实验模拟井筒提供模拟实验所需要的气体、液体和固体物料；

控制单元，其分别与各执行单元控制信号连接；以及，

数据采集和处理单元，其通过布置在所述实验主体单元的各传感器采集实验过程中的数据并处理采集到的数据。

如上所述的智能井筒多相流实验装置，进一步的，所述实验主体单元还包括托架、拉杆、模拟钻杆、钻杆旋转装置和钻杆偏心调节组件，若干所述拉杆组装形成所述实验主体单元的固定架构，所述固定架构的底部安装所述托架，所述携砂实验模拟井筒安装在所述固定架构的中心位置，所述携砂实验模拟井筒由通过密封套连接固定的携砂实验模拟井口和携砂实验模拟井底组装而成，所述两相流实验模拟井筒安装在所述固定架构的侧面位置，所述两相流实验模拟井筒由通过密封套连接固定的两相流实验模拟井口和两相流实验模拟井底组装而成，所述模拟钻杆安装在所述携砂实验模拟井筒的内部，所述模拟钻杆的底端插入钻杆扶正组件，所述模拟钻杆的顶端安装钻杆旋转装置，所述钻杆旋转装置用于驱动所述模拟钻杆旋转；所述钻杆偏心调节组件用于调节所述模拟钻杆的偏心度。

如上所述的智能井筒多相流实验装置，进一步的，所述气体供给单元包括空气压缩机、减压阀和气体流量计，所述空气压缩机出口安装有所述减压阀和所述气体流量计，所述气体流量计的后端连接阀门，阀门出口管线与所述液体供给部分的管线相汇合后分成两路管线，一路经过阀门连接所述实验主体单元的两相流实验模拟井底，另一路管线经过阀门连接至所述实验主体单元的携砂实验模拟井底。

如上所述的智能井筒多相流实验装置，进一步的，所述液体供给单元包括水箱、离心泵、液体流量计，所述水箱的出口与所述离心泵的入口之间有管线相连，所述离心泵出口端安装有所述液体流量计，所述液体流量计的出口连接两路管线，一路管线经过阀门与所述固体物料供给单元的管线通过三通汇合后连接至所述实验主体单元的携砂实验模拟井口处连接模拟钻杆入口，另一路管线经过阀门与所述气体供给单元的管线相汇合后分成两路管线，一路经过阀门连接所述实验主体单元的两相流实验模拟井底，另一路管线经过阀门连接至所述实验主体单元的携砂实验模拟井底。

如上所述的智能井筒多相流实验装置，进一步的，所述固体物料供给单元包括砂罐、砂罐底座、加砂器和密封垫片，所述砂罐为筒体结构并固定在所述砂罐底座上，所述加砂器的入口与所述砂罐的出口通过螺栓连接并通过压紧所述密封垫片密封，砂体通过加砂器的入口进入加砂器的筒体，加砂器安装有伺服电机，伺服电机通过行星减速器驱动绞龙，绞龙旋转将加砂器的筒体内的砂子推进至加砂器的出口，在加砂器的出口处与液体供给单元的管线汇合，通过管路连接至所述实验主体单元的模拟钻杆入口。

如上所述的智能井筒多相流实验装置，进一步的，所述携砂实验模拟井口连接实验混合流体出口管线，所述携砂实验模拟井底连接实验气液入口管线，所述模拟钻杆入口连接固液混相入口管线，所述模拟钻杆出口与所述携砂实验模拟井筒相通，所述两相流实验模拟井底连接气液入口管线，所述两相流实验模拟井口连接气液出口管线。

如上所述的智能井筒多相流实验装置，进一步的，还包括升降装置，升降装置包括钢丝绳、滑轮机构、起升塔架、卷扬机构，所述起升塔架由槽钢、钢板焊接而成，所述滑轮机构固定在起所述升塔架上端，所述钢丝绳绕在所述卷扬机构的滚筒上，所述钢丝绳一端向上通过所述钢丝绳滑轮机构后向下，并固定在所述实验主体单元上，所述卷扬机构的伺服电机与谐波减速器连接，所述谐波减速器的另一端与传动轴相连接，所述传动轴带动所述卷扬机构的滚筒旋转，所述卷扬机构的滚筒固定在支架板上，所述钢丝绳一端缠绕在所述卷扬机构的滚筒上，另一端穿过所述滑轮机构连接所述实验主体单元的，所述卷扬机构的滚筒转动带动所述钢丝绳，以控制所述实验主体单元的起升和下放。

如上所述的智能井筒多相流实验装置，进一步的，所述控制单元包括变频器和驱动器，所述数据采集和处理单元包括控制机柜、计算机、气体流量计、差压传感器、液体流量计、压力传感器、高速摄像设备、信号转换传输模块及内置操作软件的可编程逻辑控制器，调节变频器上的旋钮以控制变频器的输出频率，从而调节电机的转速，驱动器由控制机柜和计算机通过控制相应的控制器件进行调控，其中，压力传感器安装于携砂实验模拟井底处，差压传感器安装于两相流实验模拟井筒内部，气体流量计安装于气路管线，位于减压阀和阀门之间，液体流量计安装于离心泵和阀门之间，高速摄像设备安装于主体实验装置侧面。

第二方面，本发明提供一种智能井筒多相流实验模拟方法，其利用上述的实验装置，包括如下步骤：

步骤一：按实验要求，调节实验管路阀门的开启或关闭，关闭气体流量计后端阀门、两相流实验模拟井底前端阀门、液体流量计后端阀门、携砂实验模拟井底前端阀门，打开三通前端阀门，使实验流体按设定的线路运行；

步骤二：启动高速摄像设备，进行录像，启动采集软件，使数据采集和处理单元正常运行，进行数据采集；

步骤三：开启离心泵，调节液体流量阀开度，控制流量，使流量达到实验所需，流体从水箱沿管线流动与固体物料供给单元管线汇合；

步骤四：启动加砂控制系统，设定加砂速度，利用加砂器将砂罐内的砂子向外推进与液体供给单元管线汇合；

步骤五：液体与砂子混合后，混砂流体通过管线连接到实验主体单元的模拟钻杆入口，混合物经过模拟钻杆内部腔体到达模拟钻杆出口，进入携砂实验模拟井筒，砂子随液体运移，高速摄像设备实时记录运移动态过程，数据采集和处理单元实时采集存储实验数据；

步骤六：启动钻杆旋转系统，调节伺服电机，使钻杆转速达到实验所需，研究钻井液、泥浆、清水在模拟钻杆旋转、偏心旋转的工况下的携砂运移和砂体堆积情况；

步骤七：如果进行气液携砂或进行井涌、井喷实验，开启空气压缩机，打开气体流量计后端阀门，调节减压阀，控制气体流量，气体流量计实时采集气体流量；打开液体流量计后端阀门，使液体随管线流动并与气路管线汇合；打开携砂实验模拟井底前端阀门，气液两相混合后，经过携砂实验模拟井底前端阀门沿管线直接从携砂实验模拟井底，注入携砂实验模拟井筒。

第三方面，本发明提供一种智能井筒多相流实验模拟方法，其利用上述的实验装置，包括如下步骤：

步骤一：气液两相流实验时，关闭气体流量计后端阀门、三通前端阀门和携砂实验模拟井底前端阀门，打开两相流实验模拟井底前端阀门和液体流量计后端阀门；

步骤二：开启离心泵，调节变频器上的旋钮，可控制变频器的输出频率，从而调节离心泵电机的转速，控制变频器调节离心泵的流量，液体沿管线经过液体流量计后端阀门和两相流实验模拟井底前端阀门从两相流实验模拟井底向两相流实验模拟井筒供液；

步骤三：模拟井筒内的水位上升到标定高度后，打开气路气体流量计后端阀门开关，开启空气压缩机，根据实验要求调节合适的工作压力，调节减压阀，控制气体流量，气体沿管线经过气体流量计后端阀门与液体管线汇合，此时可通过气体压力精密调节器调节控制气体流量和压力，来观察两相流实验模拟井筒内的流型变化；

步骤四：实验过程中机柜面板上的显示仪表可以实时显示气液流量、井筒底部的压力值，可编程逻辑控制器(PLC)内置的操作软件可以利用实时采集的数据完成井筒压力分布计算。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

1、本发明实施例可选择流体介质，可控制流体流量，可控制携砂量，能模拟水平井、斜井及直井，能调整模拟钻杆的偏心，可模拟不同气液比、流速、液相粘度条件下气液两相流模拟试验。

2、本发明实施例通过透明的有机玻璃井筒，可以真实直观的模拟钻井状态，可直观地观察井筒内流动形态及砂床分布形态，可观察气液两相的各种流型。

3、本发明实施例通过数据采集和处理软件，建立砂粒沉降速度与流体速度的统计关系式，为优化钻井参数设计提供理论依据，从而达到更好的携砂效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进行简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本发明实施例的智能井筒多相流实验装置的整体结构的结构示意图；

图2为本发明实施例的智能井筒多相流实验装置的具体结构的结构示意图；

图3为本发明实施例的智能井筒多相流实验装置的实验主体单元的结构示意图。

其中：1、控制机柜；2、计算机；3、空气压缩机；4、减压阀；5、气体流量计；6、第一阀门；7、第三阀门；8、两相流实验模拟井底；9、差压传感器；10、两相流实验模拟井筒；11、两相流实验模拟井口；12、钢丝绳；13、滑轮机构；14、水箱；15、离心泵；16、液体流量计；17、第二阀门；18、第四阀门；19、钻杆偏心调节组件；20、固定法兰；21、携砂实验模拟井底；22、托架；23、拉杆；24、携砂实验模拟井口；25、起升塔架；26、第五阀门；27、压力传感器；28、钻杆扶正组件；29、模拟钻杆出口；30、模拟钻杆；31、携砂实验模拟井筒；32、模拟钻杆入口；33、钻杆旋转系统；34、砂罐；35、密封垫片；36、加砂器伺服电机；37、绞龙；38、加砂器；39、加砂器出口；40、砂罐底座；41、三通；42、高速摄像设备；43、传动轴；44、滚筒；45、卷扬机构；46、卷扬机构伺服电机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例：

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参见图1至图3，本发明提供一种智能井筒多相流实验装置，其可以包括：实验主体单元、气体供给单元、液体供给单元、固体物料供给单元、控制单元以及数据采集和处理单元，其中实验主体单元包括携砂实验模拟井筒31和两相流实验模拟井筒10，携砂实验模拟井筒31用于模拟钻井液、泥浆、清水在模拟钻杆30旋转、偏心旋转的工况下的携砂运移和砂体堆积实验；两相流实验模拟井筒10用于模拟井筒气液两相流模拟实验，压力和流体流量采集并进行井筒内气液两相压力分布计算；气体供给单元、液体供给单元、固体物料供给单元分别与携砂实验模拟井筒31和两相流实验模拟井筒10连接，相互配合用于向携砂实验模拟井筒31和两相流实验模拟井筒10提供模拟实验所需要的气体、液体和固体物料；控制单元分别与各执行单元控制信号连接；数据采集和处理单元通过布置在实验主体单元的各传感器采集实验过程中的数据并处理采集到的数据。

具体的，实验主体单元的携砂实验模拟井筒31可进行钻井液、泥浆、清水等液体在模拟钻杆30旋转、偏心旋转等多因素工况下的携砂运移、砂体堆积等实验；实验主体单元的两相流实验模拟井筒10可开展井筒气液两相流模拟实验，压力及流体流量采集并进行井筒内气液两相压力分布计算。通过数据采集和处理单元的闭环控制，可以自动完成数据采集、计算工作，借助混合编程数据处理技术解决了图像处理、压力分布计算等问题，大大提高了图像识别精度，解决了多设备测量耗时、费力的问题，有力地支持现场钻井技术的开展。

参见图1，图1展示了一种智能井筒多相流实验装置，其可以包括：控制单元、数据采集和处理单元、气体供给单元、液体供给单元、固体物料供给单元、实验主体单元以及升降装置。

具体的，参见图2，控制单元包括变频器和驱动器，通过调节变频器上的旋钮，可控制变频器的输出频率，从而调节电机的转速。驱动器由控制机柜1和计算机2通过控制相应的控制器件进行调控。

再次参见图2，数据采集和处理单元可以包括控制机柜1、计算机2、气体流量计5、差压传感器9、液体流量计16、压力传感器27、高速摄像设备42、信号转换传输模块及内置操作软件的可编程逻辑控制器(PLC)。其中，控制机柜1的机柜面板或内部安装有控制开关、数显仪表、PLC、线性电源、信号采集模块以及信号转换传输模块。气体流量计5、液体流量计16、压力传感器27和高速摄像设备42通过电缆连接至实验主体单元采集数据和图像，并通过串口数据线连接至计算机2，以记录数据。压力传感器27安装于携砂实验模拟井底21处，以测量井底压力。差压传感器9安装于两相流实验模拟井筒10内部，以测量套管内的压力变化。气体流量计5安装于气路管线，位于减压阀4和第一阀门6之间。液体流量使用电磁流量计计量并现场显示，液体流量计16安装于离心泵15和第二阀门17之间。高速摄像设备42安装于实验主体单元侧面，以输出信号送入采集系统，经模数转换后由计算机2采集。控制柜显示仪表实时显示实验采集的参数值，实验数据由实验软件采集并存储，既实现对设备的工作和运行状态实时监视与控制，又能将采集的数据进行记录，分析计算，建立砂粒沉降速度与流体速度的统计关系式，形成相应的各类图形，为优化钻井参数设计提供理论依据。

再次参见图2，气体供给单元可以包括空气压缩机3、减压阀4和气体流量计5，空气压缩机3的出口安装有减压阀4和气体流量计5，其用于控制和监测气体流量。气体流量计5后端连接第一阀门6，第一阀门6的出口管线与液体供给单元的管线相汇合后分成两路管线，一路经过第三阀门7连接至实验主体单元的两相流实验模拟井底8，另一路管线经过第四阀门18连接至实验主体单元的携砂实验模拟井底21。

再次参见图2，液体供给单元可以包括水箱14、离心泵15以及液体流量计16，其中，水箱14用于储存实验流体，水箱14出口与离心泵15入口之间有管线相连，离心泵15出口端安装有液体流量计16，以监测液体流量。液体流量计16的出口连接两路管线，一路管线经过第五阀门26与固体物料供给单元的管线通过三通41汇合后连接至实验主体单元的携砂实验模拟井口24处连接模拟钻杆入口32，另一路管线经过第二阀门17与气体供给单元的管线相汇合后分成两路管线，一路经过第三阀门7连接实验主体单元的两相流实验模拟井底8，另一路管线经过第四阀门18连接至实验主体单元的携砂实验模拟井底21。

再次参见图2，固体物料供给单元可以包括砂罐34、砂罐底座40、加砂器38和密封垫片35，其中砂罐34为筒体结构，其固定在砂罐底座40上，加砂器38的入口与砂罐34的出口通过螺栓连接，通过压紧密封垫片35密封。砂体通过加砂器38的入口进入加砂器38筒体，加砂器38安装有加砂器伺服电机36，加砂器伺服电机36通过行星减速器驱动绞龙37，绞龙37旋转将加砂器38筒体内的砂子推进至加砂器出口39，在出口处与液体供给单元的管线汇合，通过管路连接至实验主体单元的携砂实验的模拟钻杆入口32。

再次参见图2-图3，实验主体单元可以包括：托架22、拉杆23、携砂实验模拟井筒31、两相流实验模拟井筒10、模拟钻杆30以及钻杆旋转系统33，拉杆23通过螺纹连接固定在固定法兰20上组成实验主体单元的固定架构，固定架构底部安装托架22，实验主体单元包含两个有机玻璃井筒，携砂实验模拟井筒31安装在固定架构中心位置；携砂实验模拟井口24、携砂实验模拟井底21通过密封套连接固定，组成携砂实验模拟井筒31。两相流实验模拟井筒10安装在拉杆23组成固定架构侧面位置，模拟钻杆30安装在携砂实验模拟井筒31内部，钻杆底端插入钻杆扶正组件28，钻杆顶端安装钻杆旋转系统33，通过伺服电机带动钻杆旋转，通过钻杆偏心调节组件19可以调节钻杆的偏心度。携砂实验模拟井口24连接实验混合流体出口管线，携砂实验模拟井底21连接实验气液入口管线，模拟钻杆入口32连接固液混相入口管线，模拟钻杆出口29与携砂实验模拟井筒31相通，两相流实验模拟井底8连接气液入口管线，两相流实验模拟井口11连接气液出口管线，实验主体单元通过钢丝绳12与起升装置相连接。本实施例中，通过透明的有机玻璃井筒，可以真实直观的模拟钻井状态，可直观地观察井筒内流动形态及砂床分布形态，可观察气液两相的各种流型。

参见图2，升降装置可以包括钢丝绳12、滑轮机构13、起升塔架25和卷扬机构45，其中起升塔架25可以由槽钢、钢板焊接而成，滑轮机构13固定在起升塔架25上端，钢丝绳12绕在卷扬机构45的滚筒44上，一端向上通过滑轮机构13后向下，并固定在主体实验单元上。卷扬机构伺服电机46与谐波减速器连接，谐波减速器另一端与传动轴43相连接，传动轴43带动滚筒44旋转，卷扬机构45滚筒44固定在支架板上，钢丝绳12一端缠绕在滚筒44上，另一端穿过滑轮机构13连接主体实验单元，滚筒44转动带动钢丝绳12控制主体实验单元的起升和下放。本实施例中，通过设置升降装置，可以调整实验主体单元达到所需的角度，从而能模拟出水平井、斜井及直井的实验状况。

基于同一原理，本发明还提供一种智能井筒多相流实验模拟方法，其利用上述的智能井筒多相流实验装置完成，其可以模拟水平井、斜井及直井，能调整模拟钻杆30的偏心，控制流体流量及流体种类，能模拟井喷、井涌，可进行井控方面的研究，可直观地观察流动形态及砂床形态，其可以包括以下步骤：

(1)实验准备；

步骤一：检查配电柜内空气开关、控制柜各开关按钮是否处于关断状态，以保证各开关处于关断状态；检查变频器，将调速旋钮调至最低转速位置；检查管线流程，关闭所有阀门。

步骤二：打开砂罐34顶部阀门，加入足量的实验用砂，关闭阀门；若需预制砂床，则拆下携砂实验模拟井底21处的法兰接头，用行车升高携砂实验模拟井筒31，加入砂子，清理干净残留的砂子，随后将模拟井筒底部法兰接头复位，放下模拟井筒。

步骤三：确定实验主体单元状态，可模拟水平井、斜井或竖直井。若模拟水平井，则实验主体单元不作调整；若模拟竖直井或斜井，则操作控制柜面板上的起升控制系统控制升降装置，通过控制卷扬机构伺服电机46，使实验主体单元的携砂实验模拟井口24端沿起升塔架25上升，调整实验主体单元达到所需的角度。

(2)实验实施；

步骤一：按实验要求，调节实验管路阀门的开启或关闭，关闭第一阀门6、第三阀门7、第二阀门17、第四阀门18，打开第五阀门26，使实验流体按设定的线路运行。

步骤二：启动高速摄像设备42，进行录像，启动采集软件，使数据采集和处理单元正常运行，以进行数据采集。

步骤三：开启离心泵15，调节液体流量阀开度，控制流量，使流量达到实验所需，流体从水箱14沿管线流动与固体供给单元管线汇合。

步骤四：启动加砂控制系统，设定加砂速度，利用加砂器38将砂罐34内的砂子向外推进与液体供给单元管线汇合。

步骤五：液体与砂子混合后，混砂流体通过管线连接到实验主体单元的模拟钻杆入口32，混合物经过模拟钻杆30内部腔体到达模拟钻杆出口29，进入携砂实验模拟井筒31，砂子随液体运移，高速摄像设备42实时记录运移动态过程，数据采集和处理单元实时采集存储实验数据。

步骤六：启动钻杆旋转系统33，调节伺服电机，使钻杆转速达到实验所需，研究钻井液、泥浆、清水等液体在模拟钻杆30旋转、偏心旋转等多因素工况下的携砂运移和砂体堆积情况。

步骤七：如果进行气液携砂或进行井涌、井喷实验，开启空气压缩机3，打开第一阀门6，调节减压阀4，控制气体流量，气体流量计5实时采集气体流量；打开第二阀门17，使液体随管线流动并与气路管线汇合；打开第四阀门18，气液两相混合后，经过第四阀门18沿管线直接从携砂实验模拟井底21，注入携砂实验模拟井筒31。

本发明实施例中，可视化模拟井筒可直观地观察井筒内混合物的运移流动形态及砂床分布形态，通过高速摄像机记录的视频影像，结合实验采集数据分析砂粒运移规律。实验软件可以对实验数据进行实时采集、记录，绘制压力变化曲线，分析计算，建立砂粒沉降速度与流体速度的统计关系式，形成相应的各类图形，为优化钻井参数设计提供理论依据。

基于同一原理，本发明还提供一种智能井筒多相流实验模拟方法，其通过液体流量及气体流量，能进行管道流体气液流态方面的研究，其可以包括如下步骤：

步骤一：气液两相流实验，关闭第一阀门6、第五阀门26和第四阀门18，打开第三阀门7和第二阀门17。

步骤二：开启离心泵15，调节变频器上的旋钮，可控制变频器的输出频率，从而调节离心泵15电机的转速，控制变频器调节离心泵15的流量，液体沿管线经过第二阀门17和第三阀门7从两相流实验模拟井底8向两相流实验模拟井筒10供液。

步骤三：模拟井筒内的水位上升到标定高度后，打开气路第一阀门6开关，开启空气压缩机3，根据实验要求调节合适的工作压力，调节减压阀4，控制气体流量，气体沿管线经过第一阀门6与液体管线汇合，此时可通过气体压力精密调节器调节控制气体流量和压力，来观察两相流实验模拟井筒10内的流型变化。

步骤四：实验过程中机柜面板上的显示仪表可以实时显示气液流量、井筒底部的压力值，可编程逻辑控制器(PLC)内置的操作软件可以利用实时采集的数据完成井筒压力分布计算。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。