一种用于组合调流控水阀的实验装置及方法

技术领域

本发明涉及井下作业检测技术领域，具体涉及一种用于组合调流控水阀的实验装置及方法。

背景技术

近年来,水平井技术逐步大量应用,但水平井产量递减快,底水上升快,找水、堵水困难等问题也成为影响水平井长期稳产的关键问题。如何最大程度地保证水平段的各个部分能够均衡生产,实现控水已成为水平井开发中极其重要的课题之一。

目前，为控水一般选用控水阀，其原理是通过一定形状的节流阀片产生附加压力降，来调节流体流入水平井井筒的流入剖面，这种控水通道结构能调节水平井的流入剖面，能稳定油水界面，延缓底水突破时间，延长油井无水采油期，提高油井开采经济效益，适用于多种水平井施工现场，安全可靠，可满足油田开发过程中调节水油平衡的需要，但是，现场作业时选择控水阀只能参考标注的规格，然而不同井况的含水、含油比例不同，这就导致使用效果与标注相差甚远，甚至会出现无效的情况，因此发明人想设计一种用于组合调流控水阀的实验装置，通过模拟现场井况的方式，来筛选出最适合作业现场使用的控水阀或控水阀组合。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种结构合理，其通过对单油相、单水相、单气相以及不同比例的油水混合相模拟生产对比试验，测定调流控水阀在不同流量、不同压力、不同粘度、不同含水率等参数条件下产生的附加压降，深入研究调流阀对油、水节流特性的影响规律，从而能够选择出最合适现场井况的调流控水阀。

本发明的技术方案是：

一种用于组合调流控水阀的实验装置，包括混合器、动力泵和储液箱，所述混合器上安装有搅拌机构和加热机构；

所述混合器的入口并联有供油管路和供水管路；

所述供油管路上依次连接有油箱、油路净化器和油路定量泵，所述供水管路上依次连接有水箱、水路净化器和水路定量泵；

所述混合器的出口与动力泵的入口通过第一管路连通，所述动力泵的出口和储液箱的入口通过第二管路连通；

所述第一管路上连接有单向调流阀，所述第二管路上依次连接有进气接头、流量计和管束；

所述进气接头上通过导管连接有压力罐，所述压力罐上安装有压力表和气体调节阀；

所述管束包括多条支路，其中一条支路连接有安全阀，其余支路上连接有试件接头和取样接头，并且位于试件接头的两端还分别连接有压力检测机构。

优选的，所述第一管路上位于单向阀和调流阀之间安装有过滤器。

优选的，所述加热机构为加热套，所述搅拌机构为电动搅拌器。

优选的，所述水箱上安装有水浴加热器。

优选的，所述油箱内安装有加热盘管，所述加热盘管与水浴加热器串联，并且串联的管路上还连接有循环泵。

优选的，所述压力检测机构为机械压力表或压力传感器。

优选的，还包括终端机构，所述终端机构包括PLC模块和工控机，所述压力传感器与PLC模块电连接，所述PLC模块与工控机电连接，所述PLC模块用于将接收压力传感器的信号，并且发送给工控机进行处理。

优选的，所述工控机上连接有打印机。

一种用于组合调流控水阀的实验装置的实验方法，包括以下步骤：

（1）在一个或多个试件接头上连接控水阀；

（2）向油箱内注入油液，向水箱内注入水或泥浆；

（3）根据作业现场井况的含水和含油比例，配比实验用混合液；

通过油路定量泵和水路定量泵向混合器内泵入液体，然后利用搅拌机构混合，以及通过加热机构将配制的混合液升温至与井下相同的温度；

（4）开启动力泵将混合液自混合器泵入储液箱，与此同时根据作业现场井况的压力，开启压力罐对管路内增压；

（5）待管路内压力和流速稳定后，分别在取样接头以及储液箱内取样，对取样测含水率和含油率；

（6）停止动力泵，更换不同规格的控水阀，进行多次实验。

本发明与现有技术相比较，具有以下优点：

本发明采用动态调节流量、压力、温度以及油水比例等数据，模拟出不同井况下的压力、温度和流量等，使实验更加接近真实的井况，从而实验数据的准确性更高，从而能够更好的选择适合现场井况的调流控水阀。

采用多条支路设计，可以实现对单个阀以及组合阀的各项试验，并通过在支路上并联安全阀，在控水阀选择不当，造成管路内压力过高时，安全阀主动开启泄压，从而对管路和设备起到主动保护的作用。

另外本发明还可对单油相、单水相、单气相以及不同比例的混合相进行模拟生产对比试验。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图中：1、水浴加热器，2、油箱，3、油路净化器，4、油路定量泵，5、循环泵，6、水箱，7、水路净化器，8、水路定量泵，9、加热机构，10、混合器，11、搅拌机构，12、第一管路，13、动力泵，14、第二管路，15、过滤器，16、单向调流阀，17、压力罐，18、进气接头，19、流量计，20、管束，21、压力检测机构，22、安全阀，23、取样接头，24、控水阀，25、试件接头，26、储液箱。

具体实施方式

下面是结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1

参见图1所示，一种用于组合调流控水阀24的实验装置，包括混合器10、动力泵13和储液箱26。

混合器10上安装有搅拌机构11和加热机构9，其中加热机构9可以为电加热套或蒸汽加热套，搅拌机构11为电动搅拌器。

混合器10的入口并联有供油管路和供水管路。

供油管路上依次连接有油箱2、油路净化器3和油路定量泵4，供水管路上依次连接有水箱6、水路净化器7和水路定量泵8，其中油箱2和水箱6均是由1.5m3封闭式常压储液箱，定量泵选用变频电机带动齿轮泵。

混合器10的出口与动力泵13的入口通过第一管路12连通，动力泵13的出口和储液箱26的入口通过第二管路14连通。

第一管路12上连接有单向调流阀16，第二管路14上依次连接有进气接头18、流量计19和管束20。

进气接头18上通过导管连接有压力罐17，压力罐17上安装有压力表和气体调节阀。

管束20包括多条支路，其中一条支路连接有安全阀22，其余支路上连接有试件接头25和取样接头23，并且位于试件接头25的两端还分别连接有压力检测机构21。

实施例2

应用实施例1中的一种用于组合调流控水阀24的实验装置的实验方法，包括以下步骤：

（1）在一个或多个试件接头25上连接控水阀24。

（2）向油箱2内注入油液，向水箱6内注入水。

（3）根据作业现场井况的含水和含油的比例，配比实验用混合液。

通过油路定量泵4和水路定量泵8向混合器10内泵入液体，然后利用搅拌机构11混合成混合液，通过加热机构9对混合液升温至与井下相同的温度。

（4）开启动力泵13，将混合液自混合器10泵入储液箱26，与此同时根据作业现场井况的压力，开启压力罐17对管路内增压。

（5）待管路内压力和流速稳定后，分别在取样接头23以及储液箱26内取样，对取样测含水率和含油率。

（6）停止动力泵13，更换不同规格的控水阀24，进行多次实验。

本发明采用动态调节流量、压力、温度以及油水比例等数据，模拟出不同井况下的压力、温度和流量等，使实验更加接近真实的井况，从而实验数据的准确性更高，从而能够更好的选择适合现场井况的调流控水阀24。

采用多条支路设计，可以实现对单个阀以及组合阀的各项试验，并通过在支路上并联的安全阀22，在控水阀24选择不当，造成管路内压力过高时，安全阀22主动开启泄压，从而对管路和设备起到主动保护的作用。

另外本发明还可对单油相、单水相、单气相以及不同比例的混合相进行模拟生产对比试验。

实施例3

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，具体是：

第一管路12上还安装有过滤器15，以便于进一步对管路内的混合液过滤净化。

水箱6上安装有水浴加热器1，油箱2内安装有加热盘管，加热盘管与水浴加热器1串联，并且串联的管路上还连接有循环泵5。

通过一套水浴加热器1能够为油箱2和水箱6进行预热，从而能够缩短混合液在混合器10内的升温时间，提高实验效率。

实施例4

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，具体是：

压力检测机构21为机械压力表或压力传感器。

其中，当选择使用压力传感器时，可连接终端机构，终端机构包括PLC模块和工控机，压力传感器与PLC模块电连接，PLC模块与工控机电连接，PLC模块用于将接收压力传感器的信号，并且发送给工控机进行处理。

压力传感器配合终端机构实时监测系统压力，利用终端机构能够直接绘制压力的变化曲线，并且工控机上可连接打印机，直接对数据进行打印。

另外，还可在管路上连接电子流量计和温度计，分别于PLC模块连接，利用工控机对温度、压力以及流量电子化的监测。