[发明专利]一种多功能井筒油气水多相流模拟实验装置

摘要

本发明提供了一种多功能井筒油气水多相流模拟实验装置，该装置可以模拟油气水单相、两相和三相分别在井筒内管和环形空间中的多种条件下的多相流流动状况，研究其流场分布和流动特性，还可用于研究单相、多相流体在井筒内管与环空中流动时的传热规律；不仅可以实现多种实验条件下的研究工作，提高实验装置的利用率，而且操作方便，适应性强，应用广泛；该设备的建成将形成一个综合的井筒多相流动模拟实验平台，是一套功能比较完备的大型井筒多相流实验系统。

主权项

一种多功能井筒油气水多相流模拟实验装置，包括：用于提供恒定流速的气体的供气系统；用于提供恒定流速的水的供水系统；用于提供恒定流速的油的供油系统；用于模拟井筒内管和环空中的多相流体流动状态的模拟井筒系统；与所述供气系统、供水系统以及供油系统连接的用于将所述气体、水以及油中的至少两种进行混合的气液混合系统，所述气液混合系统的出口连接模拟井筒系统入口；设置于模拟井筒系统出口的用于将流出井筒的混合相流体进行分离的多相分离系统；以及设置于模拟井筒系统中的参数测量系统；所述供气系统包括空气压缩机(1)、气体缓冲罐(2)、干燥器(3)、氮气源储罐(4)、隔离器(5)和过滤器(8)，空气压缩机(1)的气体出口端与气体缓冲罐(2)的气体入口端连通，氮气源储罐(4)的气体出口端与气体缓冲罐(2)的气体入口端连通，气体缓冲罐(2)的气体出口端通过与干燥器(3)的气体入口端连通且连接管道上设置有减压阀(18)，干燥器(3)的气体出口端与隔离器(5)的气体入口端相通且在连接管路上设置过滤器(8)，隔离器(5)的气体出口端与气液混合系统的气体入口端相连通且在连接管道上设置有止回阀；所述供水系统包括水箱(9)、热水泵(7)和冷水泵(12)，水箱(9)中设置有隔层，将其分为热水室和冷水室，热水室通过热水泵(7)连接气液混合系统的水相入口且在连接管道上设置有流量调节控制阀，冷水室通过冷水泵(12)连接气液混合系统的水相入口且在连接管道上设置有流量调节控制阀；所述供油系统包括油箱(10)和油泵(11)，油箱(10)通过油泵(11)连接气液混合系统的油相入口且在连接管道上设置有流量调节控制阀；所述各个连接管道上均设置有截止阀；所述参数测量系统包括温度传感器(16)、压力传感器(17)、差压传感器(26)、液体流量计(13)、气体流量计(6)以及空隙率计(24)，其中：所述温度传感器(16)至少设置于：隔离器(5)与油气水三相混合器(14)的连接管道上、冷水室与油气水三相混合器(14)的连接管道上、热水室与油气水三相混合器(14)的连接管道上、油箱(10)与油气水三相混合器(14)的连接管道上、油气水三相混合器(14)与四通阀一(15)的连接管道上、模拟井筒系统的每一节上以及四通阀二(21)与冷水室的连接管道上；所述压力传感器(17)至少设置于：空气压缩机(1)与气体缓冲罐(2)的连接管道上、氮气源储罐(4)与气体缓冲罐(2)的连接管道上、气体缓冲罐(2)上、气体缓冲罐(2)与干燥器(3)的连接管道上、隔离器(5)与油气水三相混合器(14)的连接管道上、冷水室与油气水三相混合器(14)的连接管道上、热水室与油气水三相混合器(14)的连接管道上、油箱(10)与油气水三相混合器(14)的连接管道上、油气水三相混合器(14)与四通阀一(15)的连接管道上、模拟井筒系统的每一节上以及四通阀二(21)与冷水室的连接管道上；所述差压传感器(26)至少设置于：模拟井筒系统的若干不同高度处；所述液体流量计(13)至少设置于：冷水室与油气水三相混合器(14)的连接管道上、热水室与油气水三相混合器(14)的连接管道上、油箱(10)与油气水三相混合器(14)的连接管道上、多相分离器(20)与水箱(9)的连接管道上以及多相分离器(20)与油箱(10)的连接管道上；所述气体流量计(6)至少设置于：干燥器(3)与隔离器(5)的连接管道上以及多相分离器(20)与气体回收系统的连接管道上；所述空隙率计(24)至少设置于：模拟井筒系统的若干不同高度处；其特征在于，还包括：视频监控系统，由布置于模拟井筒系统不同高度处的多个摄像机(25)组成；与所述参数测量系统连接的数据采集系统，所述数据采集系统包括同计算机(30)连接的数据采集卡，数据采集卡汇集温度传感器(16)、压力传感器(17)、差压传感器(26)、液体流量计(13)、气体流量计(6)以及空隙率计(24)的数据后上传至计算机(30)。