[发明专利]一种实验装置

说明书

本发明提供一种实验装置，包括气源、高压气体储气罐、高压泵、流体加热器、高压固体储罐、混合装置和节流阀试件。其中，气源与高压气体储气罐连接，高压泵分别与高压气体储气罐和流体加热器连接。高压固定储罐和流体加热器分别与混合装置连接，混合装置与节流阀试件连接。气源为二氧化碳气体。本发明提供的实验装置，能够针对目前试井过程中常用节流阀，在室内模拟易燃易爆气固两相流对节流阀的冲蚀磨损过程，研究不同参数对节流阀的冲蚀磨损规律，并且安全可靠。

技术领域

本发明属于采油工程技术领域，具体涉及一种用于研究节流阀的冲蚀磨损规律的实验装置。

背景技术

节流阀是用以控制气井产量的节流装置，在油气井测试及生产过程中，需要利用不同规格的节流阀用以控制生产压差，调节油气产量，对于油气生产而言较为关键。在气井生产过程中，气体流经节流阀时，在节流阀处压差较大、流速较高、流态较为复杂，容易产生节流阀冲蚀，尤其对于含有固相颗粒的气固两相流，对节流阀的冲蚀磨损现象愈发明显。由于在节流阀处管径变化较大，几何形状较为复杂，因此含有固相颗粒的天然气气固两相流对节流阀的冲蚀磨损较为严重。一方面，节流阀的损坏给生产安全带来了一定隐患；另一方面，节流阀的频繁更换给生产效益带来了严重影响。然而，目前高压气固两相流对节流阀的冲蚀磨损机理尚不明确，井上高压气体以甲烷等易燃易爆气体为主，室内实验危险性大，操作困难，鲜有实验设备可以完成此类高压气固两相流对节流阀的冲蚀磨损实验。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能够针对目前试井过程中常用节流阀，在室内模拟易燃易爆气固两相流对节流阀的冲蚀磨损过程，研究不同参数对节流阀的冲蚀磨损规律的实验装置，并且安全可靠。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种实验装置，包括气源、高压气体储气罐、高压泵、流体加热器、高压固体储罐、混合装置和节流阀试件。其中，气源与高压气体储气罐连接，高压泵分别与高压气体储气罐和流体加热器连接。高压固定储罐和流体加热器分别与混合装置连接，混合装置与节流阀试件连接。气源为二氧化碳气体。

根据本发明的实验装置，能够利用室内易操作气体模拟现场中易燃易爆气固两相流对节流阀的冲蚀磨损过程，针对目前试井过程中常用节流阀，研究不同参数对节流阀的冲蚀磨损规律。根据现场发生冲蚀过程气体的物性参数以及节流阀的尺寸得到实验室所用二氧化碳气体的物性参数以及节流阀试件的尺寸，利用本发明涉及的实验装置中的高压泵和加热器通过调节压力和温度控制二氧化碳的物性参数，可以模拟不同参数气固两相流对节流阀的冲蚀过程，得到节流阀磨损规律及其影响因素，为试井现场中节流阀的结构设计及参数控制提供依据。另外，整个实验操作过程中采用二氧化碳气体，从而能够确保整个实验操作过程安全可靠。

对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步的改进。

根据本发明的实验装置，在一个优选的实施方式中，高压气体储气罐包括第一高压气体储气罐和第二高压气体储气罐。

采用两个高压气体储气罐同时工作的方式，保证了冲蚀磨损的循环进行，其中一个罐在高压泵的作用下进行气固两相流冲蚀磨损节流阀试件的同时，另一个罐可对二氧化碳气体进行补充和回收，两个高压气体储气罐交替工作，可以保证冲蚀磨损实验的连续性。

进一步地，在一个优选的实施方式中，高压泵包括第一高压泵和第二高压泵。其中，第一高压泵分别与第一高压气体储气罐和流体加热器连接。第二高压泵分别与第二高压气体储气罐和流体加热器连接。

两个高压气体储气罐通过不同的两条通道与加热器连接，这样能够增加实验装置的工作稳定性和使用寿命，从而确保实验过程稳定。

具体地，在一个优选的实施方式中，第一高压泵与第一高压气体储气罐之间、第二高压泵与第二高压气体储气罐之间和流体加热器与高压泵之间均设有高压阀。