СТЕНД ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ФИЛЬТРАЦИИ ЖИДКОСТИ

Полезная модель относится к области нефтегазодобычи и может быть использована для исследования процессов добычи газа и жидкости по вертикальным или наклонным колоннам труб, а также для изучения процессов фильтрации жидкости в призабойной зоне газовых скважин в условиях, осложненных скоплением жидкости и песка.
Известен стенд для исследования условий подъема жидкости с использованием газа из скважин газовых, конденсатных и нефтяных месторождений (RU 48580, U1, опубл. 27.10.2005). Известная экспериментальная установка для изучения условий подъема газа и жидкости по колоннам труб состоит из одной или нескольких колонн труб различного диаметра, узла подачи и регулирования расхода жидкости, средства подачи и регулирования расхода газа, включающего компрессор, устройств ввода в колонну и отвода из колонны газожидкостной смеси, сепаратора, имеющего выходы для жидкости и газа, средств отвода жидкости и газа из установки. Трубопровод снабжен патрубком избыточного давления газа и патрубком сброса газа.
Известный стенд позволяет обеспечить исследования условий подъема жидкости не только воздухом, но и другими газами при высоких рабочих давлениях, больших расходах газа (воздуха). Известная установка не позволяет визуально наблюдать за процессами, проходящими в результате оттока жидкости из скважины в пласт, и анализировать происходящий процесс с помощью предлагаемого стенда.
Технический результат, достигаемый предлагаемым стендом, заключается в расширении функциональных возможностей стенда за счет обеспечения возможности визуального наблюдения за оттоком жидкости из скважины в пласт и последующего анализа указанного процесса.
Технический результат достигается за счет того, что в стенде для изучения фильтрации жидкости, содержащем центральную колонну труб, узел подачи и регулирования расхода газа, расходомеры газа и жидкости, узел подачи и регулирования расхода жидкости, центральная колонна труб размещена внутри внешнего корпуса, выполненного из прозрачного материала. Причем центральная колонна труб снабжена верхней и нижней крышками, предназначенными для подачи жидкости и газа. В боковой поверхности центральной колонны труб предусмотрены перфорационные отверстия для выхода жидкости во внешний корпус и входа газа из него. Стенд снабжен запорно-регулирующим вентилем стравливания газа в атмосферу, установленным на его выходе. Запорно-регулирующий вентиль подключен к первому и второму запорно-регулирующим вентилям подачи газа. Последние предназначены для подачи газа в нижнюю часть центральной колонны и верхнюю часть внешнего корпуса соответственно. Узел подачи и регулирования расхода газа состоит из компрессора и двух запорно-регулирующих вентилей подачи газа. Узел подачи и регулирования расхода жидкости содержит насос, а также первый и второй вентили подачи жидкости, предназначенные для подачи жидкости в верхнюю и в нижнюю части центральной колонны труб соответственно. Причем в технологическом трубопроводе подачи жидкости от нижней части внешнего корпуса к верхней части центральной колонны труб последовательно установлены насос и расходомер жидкости, подключенный к первому и второму вентилям подачи жидкости. В технологическом трубопроводе подачи газа от верхней крышки центральной колонны труб к верхней части внешнего корпуса последовательно установлены компрессор и расходомер газа, подключенный к первому и второму запорно-регулирующим вентилям подачи газа. На верхней части прозрачного внешнего корпуса на технологическом трубопроводе подачи газа установлен преобразователь разности давлений. В нижней части внешнего корпуса и в нижней крышке центральной колонны труб предусмотрены вентили для слива жидкости из внешнего корпуса и из центральной колонны труб соответственно.
Центральная колонна труб выполнена с возможностью установки в нее контейнера с песком.
С помощью предлагаемого стенда можно качественно оценить процессы, проходящие в газовой скважине в призабойной зоне пласта.
Стенд позволяет:
1) оценить потери давления при различных условиях в призабойной зоне,
2) визуально наблюдать происходящие процессы,
3) количественно оценить процессы фильтрации жидкости путем оценки количества жидкости, находящейся в колонне и перетекающей из нее, в зависимости от профилей перфорационных отверстий в боковой поверхности центральной колонны труб, от количества отверстий в боковой поверхности центральной колонны труб, высоты столба жидкости в центральной колонне труб и наличия в ней песчаных пробок. Полезная модель поясняется чертежом, на котором представлен стенд для изучения фильтрации жидкости. Стенд состоит из центральной колонны (1) труб, изготовленной из прозрачного материала, помещенной во внешний корпус (2), имеющий форму цилиндра, также изготовленный из прозрачного материала. Колонна устанавливается вертикально, а в ее боковой поверхности имеются перфорационные отверстия (3). Сверху и снизу колонны установлены соответственно верхняя (4) и нижняя (5) крышки с отводами для жидкости и газа. Для измерения расхода жидкости и газа в стенде предусмотрены расходомеры жидкости (6) и газа (7). Для циркуляции жидкости в стенде предусмотрен насос (8), для циркуляции воздуха - компрессор (9). Предварительно колонна может заполняться через верхнюю крышку (4) жидкостью. Внутри центральной колонны может быть установлен контейнер с песком (10). Стенд включает преобразователь разности давлений (11). Позициями (12) и (13) условно обозначены направления потоков жидкости и газа соответственно. Для регулирования потоков газа и жидкости стенд содержит семь запорно-регулирующих вентилей: запорно-регулирующие вентили (14-15) подачи газа в нижнюю часть центральной колонны и в верхнюю часть внешнего корпуса соответственно, первый и второй вентили (16-17) подачи жидкости в верхнюю и в нижнюю части центральной колонны соответственно, вентили (18, 19) для слива жидкости из центральной колонны и внешнего корпуса соответственно, вентиль (20) - стравливания газа в атмосферу. С помощью перечисленных вентилей можно регулировать потоки газа и жидкости, как в центральную колонну (1) труб или во внешний корпус (2), так и в центральную колонну (1) труб и во внешний корпус (2) одновременно, а также осуществлять слив жидкости из центральной колонны труб и внешнего корпуса и выполнять стравливания газа в атмосферу.
Предлагаемая полезная модель позволяет осуществлять изучение процессов оттока жидкости из скважины в пласт без песчаной пробки и при наличии песчаной пробки в центральной колонне труб.
Для изучения процессов оттока жидкости из скважины в пласт при отсутствии песчаной пробки в центральной колонне труб работа стенда осуществляется следующим образом.
В корпус стенда до определенного заранее уровня, заданного условиями испытаний, заливается жидкость. При этом насос (8) и компрессор (9) остановлены. Через перфорационные отверстия (3), выполненные на боковой поверхности центральной колонны, в колонне труб (1) и корпусе (2) устанавливается одинаковый уровень жидкости - «h». После включения насоса (8) в стенде создается постоянная циркуляция жидкости, также заданная условиями испытаний. Затем включают компрессор (9), постепенно создавая в стенде постоянную циркуляцию воздуха. Используя расходомеры жидкости (6) и газа (7), производят соответственно измерения расходов газа и жидкости. Также проводят измерения уровней жидкости (h и Δh). С помощью преобразователя разности давлений (11) измеряют разницу давлений газа ΔP в корпусе (2) и в центральной колонне (1), создаваемую до и после включения компрессора (9). В процессе эксперимента могут меняться необходимые параметры: количество жидкости (уровень жидкости «h» в корпусе и в колонне труб), направление нагнетания жидкости с помощью насоса (8) из корпуса (2) в центральную колонну труб (1), как через верхнюю (4), так и через нижнюю (5) крышки колонны труб, а также можно изменять расходы жидкости, выполняя дополнительные перфорационные отверстия в боковой поверхности колонны либо заменяя центральную колонну труб (1). Причем перфорационные отверстия могут быть выполнены различного диаметра и расположены на различном расстоянии между собой.
ж
После завершения эксперимента по общепринятым методикам на основе полученных данных проводят математические расчеты расхода жидкости Q=f(Δh+h; ΔP) и подготавливают графические зависимости и диаграммы между количеством жидкости, перетекшим из центральной колонны труб, и высотой столба жидкости в центральной колонне труб, а также между разностью давлений во внешнем корпусе и на выходе из центральной колонны труб.
Для изучения процессов оттока жидкости из скважины в пласт при наличии песчаной пробки в центральной колонне труб работа стенда осуществляется следующим образом.
Предварительно в центральную колонну труб устанавливается проницаемый контейнер с песком (10). Во внешний корпус стенда заливается жидкость до уровня, заданного условиями испытаний, насос (8) и компрессор (9) остановлены. В центральной колонне труб (1) и внешнем корпусе (2) устанавливается одинаковый уровень жидкости (h). Затем производят включение насоса (8), создавая постоянную циркуляцию жидкости, отвечающую заданным условиям испытаний. После включения компрессора (9) создают постоянную циркуляцию воздуха, также отвечающую заданным условиям испытаний. С помощью расходомеров жидкости и газа (6, 7) производят измерения расходов, а также уровней жидкости (h и Δh) и разницы давлений газа (ΔP) между внешним корпусом (2) и выходом из центральной колонны (1) труб, создаваемых до и после включения компрессора. В процессе эксперимента могут меняться такие параметры, как количество жидкости (h) во внешнем корпусе, направление нагнетания, расходы жидкости, а вначале эксперимента можно выбрать в качестве центральной колонны труб колонну с заданным количеством перфорационных отверстий (3), их диаметром и расстояниями между отверстиями.
На основании проведенных измерений проводят расчеты обобщенных коэффициентов зоны вскрытия пласта при различных перепадах давления и расходах газа и жидкости, высоте песчаной пробки и различном размере частиц песка.