一种下沉式延缓起泡剂的评价装置与评价方法
阅读说明：本技术 一种下沉式延缓起泡剂的评价装置与评价方法 (Evaluation device and evaluation method of sinking type delayed foaming agent ) 是由 金承平 王泽东 熊强 于 2021-09-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种下沉式延缓起泡剂的评价装置与评价方法,解决了现有技术中没有适合用于测试评价起泡剂延缓与下沉功能的装置和方法的技术问题。它包括模拟油管(1)、恒温水浴管(2)和模拟套管(3),所述恒温水浴管(2)和模拟套管(3)的出口端均封闭,模拟套管(3)的下端设有用于更换水浴用水的出水口,所述出水口连接有带可控开关的软管；所述模拟油管(1)、恒温水浴管(2)和模拟套管(3)的轴心与入口端重叠,且由内向外依次设置。本发明设计了斜井段和直井段,分别从静态延缓效果和动态延缓时间对下沉式延缓起泡剂进行了评价,弥补了罗氏米尔泡沫评价仪仅能模拟直井泡排效果的不足。(The invention discloses an evaluation device and an evaluation method for a sinking type delay foaming agent, and solves the technical problem that no device or method for testing and evaluating the delay and sinking functions of the foaming agent exists in the prior art. The device comprises a simulation oil pipe (1), a constant-temperature water bath pipe (2) and a simulation sleeve (3), wherein the outlet ends of the constant-temperature water bath pipe (2) and the simulation sleeve (3) are both closed, the lower end of the simulation sleeve (3) is provided with a water outlet for replacing water for water bath, and the water outlet is connected with a hose with a controllable switch; the axle center of the simulation oil pipe (1), the thermostatic water bath pipe (2) and the simulation sleeve (3) is overlapped with the inlet end and is sequentially arranged from inside to outside. The invention designs the inclined shaft section and the straight shaft section, evaluates the sinking type delay foaming agent from the static delay effect and the dynamic delay time respectively, and makes up the defect that the Rogomir foam evaluation instrument can only simulate the straight shaft foam discharging effect.)
技术领域
本发明涉及一种起泡剂的评价装置与评价方法，具体涉及一种下沉式延缓起泡剂的评价装置与评价方法。
背景技术
天然气井开发中后期，地层能量下降，地层水会随天然气流入近井地带或井筒，并在此处聚集，造成气井产量下降甚至停产。通过向气井井底积液中加入一些具有特殊功能的表面活性剂，借助天然气气流的搅拌，产生大量稳定的低密度含水泡沫，且井底积液更易被气流从井底携带至地面，提高气流垂直举液能力，达到排水采气的目的。
目前针对一些特殊气井，如长水平段的页岩气井，由于常规起泡剂无法起到良好排出积液的效果，需要采取具备下沉、延缓功能的起泡剂。下沉式延缓起泡剂的特点是：进入井筒积液以后，溶解分散比常规起泡剂更为缓慢，而且可以快速下沉，直达积液底部，反应时与积液的混合更为充分，使得该起泡剂的起泡周期更长，泡排效果更佳。为了更加科学、直观的评价和观察下沉式延缓起泡剂在水平井中的下沉与延缓效果，需要对其静态延缓和动态延缓的性能设计合理的评价装置和评价方法。而目前石油天然气行业采用的起泡剂评价标准为排水采气用起泡剂评价方法（SY/T6465-2000），评价的参数仅包括一般性质评价、表（界）面张力评价、起泡力评价、泡沫动态性能评价以及热稳定性评价。在这些评价参数中，起泡力和动态性能评价是最关键的参数，这两个参数指标的好坏直接影响到泡沫排水采气工艺的实施效果。而在此标准中，起泡力的评价采用的是Ross-Miles法，应用的仪器是罗氏米尔泡沫测定仪，泡沫动态性能评价采用的是泡沫动态性能评价装置。
而针对下沉式延缓起泡剂，目前尚没有合适的方法评价较为重要的静态延缓及动态延缓指标，且现有评价装置无法模拟水平井泡排环境。
发明内容
本发明的目的在于提供一种下沉式延缓起泡剂的评价装置与评价方法，以解决现有技术中没有适合用于测试评价起泡剂延缓与下沉功能的装置和方法的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种下沉式延缓起泡剂的评价装置，包括模拟油管、恒温水浴管和模拟套管，所述恒温水浴管和模拟套管的出口端均封闭；所述模拟油管、恒温水浴管和模拟套管的轴心与入口端重叠，且由内向外依次设置，所述模拟套管的下端设有用于更换水浴用水的出水口，所述出水口连接有带可控开关的软管；
所述模拟套管由入口端顺序设置有直井段、斜井段和水平段，所述直井段、斜井段和水平段间的连接处均设有分度线，所述模拟套管的水平段连接有水浴分管一，所述模拟套管的直井段顶部连接有水浴分管二，所述水浴分管一与水浴分管二均与恒温水浴装置连接；
所述恒温水浴管的上端连接有空气管，所述空气管与进气装置连接；所述模拟油管上连接有进液管，所述进液管与加液装置连接。
进一步的，所述模拟套管直井段占总长的42-60%，斜井段占总长的8-29%，所述水平段占总长的23-37%。
进一步的，所述斜井段为圆弧，所述圆弧具有夹角a，所述夹角a为90°。
进一步的，所述模拟油管的出口端切面与水平面具有夹角b，所述夹角b为62°-80.5°。
进一步的，所述进气装置为空气泵。
进一步的，所述加液装置为注剂泵。
本发明提供的一种下沉式延缓起泡剂的评价方法，包括静态延缓效果评价和动态延缓时间评价；
所述静态延缓效果评价包括以下步骤，1）组装评价装置，打开恒温水浴装置，使水温恒定稳定循环；2）从模拟油管入口端加入蒸馏水，使液面恰好在模拟油管直井段与斜井段的分界线处；3）将20mL待测样品用亚甲基蓝进行染色；4）将染色后的待测样品装入加液装置中，向模拟油管内2mL/s均速注入；5）观察下沉式延缓起泡剂能够到达模拟套管底部的最远位置，并测量起泡剂在模拟套管水平段中的水平位移长度，将其记为L1；6）按照井底积液有效接触率计算公式，计算出有效的接触效率；
所述动态延缓时间评价包括以下步骤，1）组装评价装置，打开恒温水浴装置，使水温恒定循环；2）将起泡剂稀释于蒸馏水中，并在700r/min下搅拌15min，将搅拌好的起泡剂溶液倒入模拟油管中，使液面恰好在模拟油管的直井段与斜井段分界线处，将20mL待测样品用亚甲基蓝进行染色，将染色后的待测样品装入加液装置中；3）启动进气装置，以5L/min的气体流量通入空气，待泡沫开始从模拟油管中溢出时，用加液装置均速向模拟油管内2mL/s均速注入染色后的待测样品，当待测样品进入模拟油管时，立即用秒表开始计时，记录染色后的待测样品到达液面的时间，即动态延缓时间为T1。
进一步的，所述静态延缓效果评价和动态延缓时间评价的恒温环境为65-75℃。
进一步的，所述井底积液有效接触率计算公式如下：
D=L1/50×100%
D为井底积液有效接触率，单位为%；L1为起泡剂在模拟套管水平段中的下沉长度，单位为cm。
基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：
（1）本发明提供的一种下沉式延缓起泡剂的评价装置，模拟了天然气气井的结构，设置了直井段、斜井段和水平段，且通过统计天然气气井的数据，使评价装置的结构尽可能的贴近真实情况；模拟油管的上部增加了加液装置，可匀速向模拟油管内输送起泡剂，更好的模拟起泡剂的现场加注场景；可调流量的进气装置位于连接于恒温水浴管的上端，通过恒温水浴管与模拟油管的空隙，更真实地模拟在关井状态下的起泡剂的作业，使测量出的下沉式延缓起泡剂的评价数据更加贴近起泡剂的真实使用场景。此外，该装置不仅限于延缓起泡剂延缓效果的评价，还可以用于常规以及延缓型起泡剂的起泡效果评价。
（2）本发明提供的一种下沉式延缓起泡剂的评价方法，解决了下沉式延缓起泡剂的延缓评价缺失问题，分别从静态延缓效果和动态延缓时间进行了评价，弥补了对于下沉延缓起泡剂的评估方式的空白。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图中：1、模拟油管；2、恒温水浴管；3、模拟套管；4、水浴分管一；5、水浴分管二；6、恒温水浴装置；7、空气管；8、进气装置；9、进液管；10、加液装置。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例
1.评价装置
如图1所示：
本发明提供的一种下沉式延缓起泡剂的评价装置，包括模拟油管1、恒温水浴管2和模拟套管3，所述恒温水浴管2和模拟套管3的出口端均封闭；所述模拟油管1、恒温水浴管2和模拟套管3的轴心与入口端重叠，且由内向外依次设置，所述模拟套管3的下端设有用于更换水浴用水的出水口，所述出水口连接有带可控开关的软管；
所述模拟套管3由入口端顺序设置有直井段、斜井段和水平段，所述直井段、斜井段和水平段间的连接处均设有分度线，所述模拟套管3的水平段连接有水浴分管一4，所述模拟套管3的直井段顶部连接有水浴分管二5，所述水浴分管一4与水浴分管二5均与恒温水浴装置6连接；
所述恒温水浴管2的上端连接有空气管7，所述空气管7与进气装置8连接；所述模拟油管1上连接有进液管9，所述进液管9与加液装置10连接。
作为可选的实施方式，所述模拟套管3直井段占总长的42-60%，斜井段占总长的8-29%，所述水平段占总长的23-37%。
作为可选的实施方式，所述斜井段为圆弧，所述圆弧具有夹角a，所述夹角a为90°。
作为可选的实施方式，所述模拟油管1的出口端切面与水平面具有夹角b，所述夹角b为62°-80.5°。
作为可选的实施方式，所述进气装置8为空气泵。
作为可选的实施方式，所述加液装置10为注剂泵。
本实施例制备的下沉式延缓起泡剂的评价装置，模拟油管1内径为50mm，模拟套管3内径为70mm，恒温水浴管2内径为60mm。评价装置的总长为200mm，其中直井段长设置为100cm，占比50%；斜井段轴线长50cm，占比25%；水平段长50mm，占比25%。本装置选取井斜角70°作为模拟油管1底参照依据。
2.评价方法
本发明提供的一种下沉式延缓起泡剂的评价方法，包括静态延缓效果评价和动态延缓时间评价；
本发明采用了符合石油天然气行业标准SY/T 5761-1995《排水采气用起泡剂CT5-2》，通过本发明的测评装置以及评价方法进行评估，便于操作人员更好的理解本发明的装置用于测评排水剂的下沉性以及延缓性，符合石油天然气行业规范的所有采气用泡沫排水剂均可采用此装置进行静态延缓效果与动态延缓时间的评价。
2.1静态延缓效果评价
包括以下步骤，1）组装评价装置，打开恒温水浴装置6，使水温恒定65-75℃循环；2）从模拟油管1入口端加入蒸馏水，使液面恰好在模拟油管1直井段与斜井段的分界线处；3）将20mL待测样品用亚甲基蓝进行染色；4）将染色后的待测样品装入加液装置10中，向模拟油管1内2mL/s均速注入；5）观察下沉式延缓起泡剂能够到达模拟套管3底部的最远位置，并测量起泡剂在模拟套管3水平段中的水平位移长度，将其记为L1；6）按照下述公式计算井底积液有效接触率：
D=L1/50×100%
D为井底积液有效接触率，单位为%；L1为起泡剂在模拟套管3水平段中的下沉长度，单位为cm；
2.2动态延缓时间评价
包括以下步骤，1）组装评价装置，打开恒温水浴装置6，使水温恒定65-75℃循环；2）将起泡剂稀释于蒸馏水中，并在700r/min下搅拌15min，将搅拌好的起泡剂溶液倒入模拟油管1中，使液面恰好在模拟油管1的直井段与斜井段分界线处，将20mL待测样品用亚甲基蓝进行染色，将染色后的待测样品装入加液装置10中；3）启动进气装置8，以5L/min的气体流量通入空气，待泡沫开始从模拟油管1中溢出时，用加液装置10均速向模拟油管1内2mL/s均速注入染色后的待测样品，当待测样品进入模拟油管1时，立即用秒表开始计时，记录染色后的待测样品到达液面的时间，即动态延缓时间为T1。
通过评估起泡剂在模拟套管3水平段中的下沉长度L1、动态延缓时间为T1和井底积液有效接触率D，即可对起泡剂的下沉性、延缓性和起泡剂的起泡性能进行评价。
综上，本发明能够通过观察下沉式延缓起泡剂在水平井的下沉延缓效果及在斜井段与水平段下沉后的分布状态以便于模拟计算下沉式延缓起泡剂在斜井段与水平段积液中的分布率，从而判断起泡剂与井底积液的有效接触率，预估起泡剂的下沉延缓性能，从而对下沉式延缓起泡剂的静态延缓效果进行评价。
本发明能够通过观察下沉式延缓起泡剂能否在存在气流和泡沫的条件下顺利抵达积液中，在普通泡沫排液过程中，井底气流是从下而上的，常规泡排剂通常会被气流或泡沫携带出井口而到达不了积液位置，从而无法及时补充井底积液中起泡剂的有效浓度，进而无法实现连续排液，而这样设置可以测量延缓下沉式起泡剂到达积液位置的时间，时间越短，则动态下沉延缓效果越好，进而对下沉式延缓起泡剂的动态延缓时间进行评价。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
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