定向对接井残渣空隙空间卤水驱替实验装置的制作方法

1.本发明涉及一种定向对接井残渣空隙空间卤水驱替实验装置。


背景技术：

2.利用盐矿老腔改建储气库可以缩短建库周期。与国外海相为主的盐丘或巨厚盐层相比，我国盐矿基本为陆源湖相成因，盐岩层与非盐夹层互层状发育，呈现多夹层、低品位、高不溶物等特点。从金坛储气库建设经验来看，受卤水接收条件制约，盐穴新腔造腔速度慢，导致盐穴储气库工作气量增长缓慢。
3.金坛储气库已利用老腔均为规则形态单井，但楚州、云应、淮安、平顶山等储气库有现存的300个以上老腔多以对井压裂或定向水平对接井为主，形态复杂。无法准确探测其水平通道形态及残渣空间卤水占用情况。
4.利用先导性试验改造现场工程已证明：在定向对接井中间钻探新井，利用原定向对接井两个井口注气，新井排出卤水增加储气空间具有一定的可行性。但从残渣中排出多少卤水，增加多少储气库空间尚不确定。现场工程尺度大，开展试验性研究难度大、费用高。


技术实现要素：

5.为了评估定向对接井改建储气库现场工程残渣空隙空间利用效果，本发明提供了一种定向对接井残渣空隙空间卤水驱替实验装置，该定向对接井残渣空隙空间卤水驱替实验装置基于相似原理，通过室内物理模拟实验，实现定向对接井“两原井注气，中部新钻井排卤”改建储气库的相似模拟。探究卤水驱替效果，评估残渣空间利用率，验证卤水驱替扩大储气库空间的可行性。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种定向对接井残渣空隙空间卤水驱替实验装置，包括定向对接井u型模型，定向对接井u型模型含有依次连接的第一竖直井筒、水平井筒和第二竖直井筒，第一竖直井筒的上端外连接有气水注入系统，第二竖直井筒的上端外连接有注气收集系统，水平井筒连接有直立的排卤管柱，排卤管柱的上端外连接有气泡监测计和第一排卤收集罐。
7.沿竖直方向，第一竖直井筒含有多根依次连接的直筒井段，直筒井段的上下两端均设有筒体衔接法兰。
8.第一竖直井筒的上端设有端盖封头，第一竖直井筒通过角式衔接体与水平井筒密封固定连接。
9.端盖封头的中央设有连接通孔，角式衔接体为三通结构，第一竖直井筒与第二竖直井筒互为镜像。
10.沿水平方向，水平井筒含有多根水平筒井段，水平筒井段的左右两端均设有筒体衔接法兰。
11.沿水平方向，水平井筒的中部设有中心衔接体，中心衔接体为三通结构，中心衔接体含有上接口、左接口和右接口，排卤管柱的下端与中心衔接体的上接口密封固定连接。
12.所述气水注入系统含有第一注水机构和第一注气机构，该第一注水机构能够向定向对接井u型模型内注水，该第一注气机构能够向定向对接井u型模型内注气。
13.该第一注水机构含有依次设置的注水罐、注水泵、注水流量计和连接阀门，该第一注气机构含有依次设置的气源、调压阀、气源压力表、气体流量计和气体单向阀。
14.所述注气收集系统含有第二排卤收集罐和第二注气机构，第二排卤收集罐能够收集定向对接井u型模型排出的卤水，该第二注气机构能够向定向对接井u型模型内注气。
15.该第二注气机构含有依次设置的气源、调压阀、气源压力表、气体流量计和气体单向阀。
16.本发明的有益效果是：该定向对接井残渣空隙空间卤水驱替实验装置基于相似原理，可仿真模拟现场定向对接井“两原井注气，中部新钻井排卤”改建储气库。通过物理模拟，可以检测卤水驱替突破压力，探究卤水驱替效果，评估残渣空间利用率，验证卤水驱替扩大储气库空间的可行性，对现场定向对接井改建地下储气库设计和施工具有一定的指导意义。
附图说明
17.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
18.图1是本发明所述定向对接井残渣空隙空间卤水驱替实验装置的示意图。
19.图2是定向对接井u型模型的结构示意图。
20.图3是角式衔接体的结构示意图。
21.图4是气水注入系统的示意图。
22.图5是注气收集系统的示意图。
23.1、注水罐；2、注水泵；3、注水流量计；4、连接阀门；5、气源；6、调压阀；7、气源压力表；8、气体流量计；9、气体单向阀；10、第一注入井口；11、第二注入井口；12、定向对接井u型模型；13、模拟残渣；14、排卤管柱；15、气泡监测计；16、第一排卤收集罐；17、第二排卤收集罐；18、注入井口压力监测计；19、排卤井口压力监测计；
24.21、端盖封头；22、筒体衔接法兰；23、连接螺钉；24、第一竖直井筒；25、密封圈；26、第二竖直井筒；27、直筒井段；28、角式衔接体；29、侧面端盖；30、水平筒井段；31、水平井筒；32、中心衔接体；33、垂直井筒与水平井筒转角；34、管柱连接接头；35、三通接头。
具体实施方式
25.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
26.一种定向对接井残渣空隙空间卤水驱替实验装置，包括定向对接井u型模型12，定向对接井u型模型12含有依次连接的第一竖直井筒24、水平井筒31和第二竖直井筒26，第一竖直井筒24的上端外连接有气水注入系统，第二竖直井筒26的上端外连接有注气收集系统，水平井筒31连接有直立的排卤管柱14，排卤管柱14的上端外连接有气泡监测计15和第一排卤收集罐16，如图1和图2所示。
27.在本实施例中，沿竖直方向，第一竖直井筒24含有多根依次密封连接的直筒井段
27，每根直筒井段27的上下两端均设有筒体衔接法兰22，相邻的两根直筒井段27之间通过连接螺钉23和密封圈25密封连接固定。第一竖直井筒24的上端设有端盖封头21，第一竖直井筒24通过角式衔接体28与水平井筒31密封固定连接，如图2和图3所示。
28.其中，端盖封头21的中央设有连接通孔，该连接通孔内设有管接头，角式衔接体28为三通结构，角式衔接体28含有上接口、左接口和右接口，第一竖直井筒24的下端与角式衔接体28的上接口密封连接固定，该角式衔接体28的左接口密封固定连接有侧面端盖29，该角式衔接体28的右接口与水平井筒31的左端密封固定连接，如图2所示。第一竖直井筒24与第二竖直井筒26结构相同且互为镜像。
29.在本实施例中，沿水平方向，水平井筒31含有多根水平筒井段30，每根水平筒井段30的左右两端均设有筒体衔接法兰22，相邻的两根水平筒井段30之间通过连接螺钉23密封连接固定。例如，水平井筒31沿水平方向含有四根水平筒井段30。水平井筒31与第二竖直井筒26之间的连接处为垂直井筒与水平井筒转角33。
30.在本实施例中，沿水平方向，水平井筒31的中部设有中心衔接体32，中心衔接体32为三通结构，中心衔接体32含有上接口、左接口和右接口，排卤管柱14呈直立状态，排卤管柱14的下端与中心衔接体32的上接口密封固定连接，中心衔接体32的左接口与一根水平筒井段30密封连接固定，中心衔接体32的右接口与另一根水平筒井段30密封连接固定。
31.在本实施例中，第一竖直井筒24的上端设有第一注入井口10，即第一竖直井筒24的端盖封头21内连接通孔为第一注入井口10。第二竖直井筒26的上端设有第二注入井口11，即第二竖直井筒26的端盖封头21内连接通孔为第二注入井口11。第一注入井口10和第二注入井口11外均连接有注入井口压力监测计18。
32.在本实施例中，所述气水注入系统含有第一注水机构和第一注气机构，该第一注水机构能够向定向对接井u型模型12内注水，该第一注气机构能够向定向对接井u型模型12内注气。所述气水注入系统通过管线与第一竖直井筒24的第一注入井口10密封连接。
33.其中，该第一注水机构含有依次设置的注水罐1、注水泵2、注水流量计3和连接阀门4，该第一注气机构含有依次设置的气源5、调压阀6、气源压力表7、气体流量计8和气体单向阀9(止逆阀)，如图4所示。该第一注水机构能够将注水罐1内的水注入定向对接井u型模型12内，该第一注气机构能够将气源5内的气体注入定向对接井u型模型12内。
34.在本实施例中，所述注气收集系统含有第二排卤收集罐17和第二注气机构，第二排卤收集罐17能够收集定向对接井u型模型12排出的卤水，该第二注气机构能够向定向对接井u型模型12内注气。所述注气收集系统管线与第二竖直井筒26的第二注入井口11密封连接。
35.其中，该第二注气机构含有依次设置的气源5、调压阀6、气源压力表7、气体流量计8和气体单向阀9，如图5所示。定向对接井u型模型12内的卤水排出能够进入第二排卤收集罐17收集，该第二注气机构能够将气源5内的气体注入定向对接井u型模型12内。
36.排卤管柱14的上端设有管柱连接接头34，排卤管柱14的上端外连接有排卤井口压力监测计19和三通接头35，三通接头35的上接口与气泡监测计15连接，三通接头35的下接口与第一排卤收集罐16连接，三通接头35的左接口与排卤管柱14的上端连接，定向对接井u型模型12内的卤水能够通过排卤管柱14进入气泡监测计15和/或第一排卤收集罐16。
37.在本实施例中，第一竖直井筒24和第二竖直井筒26中直筒井段27的数量可以根据
需要而定，水平井筒31中水平筒井段30的数量可以根据需要而定，以模拟不同深度及不同井距的定向对接井。定向对接井u型模型12内放置模拟残渣13，也可放置真实盐岩。该定向对接井u型模型12可以采用透明材料，从而可实现模拟实验的可视化。
38.第一注气机构和第二注气机构通过调压阀6和气体流量控制器控制，实现注气量的定量控制，气体流量计8后设置气体单向阀9，防止气体倒流。第一注水机构通过注水泵2实现液体的定量控制。通过第一排卤收集罐16和第二排卤收集罐17实现排卤量的定量计量。气泡监测计15实现注气排卤过程中气体突破残渣瞬间突破压力的检测。排卤井口压力监测计19由压力传感器和数显二次仪表组成，实现注气端口和排卤端口的压力检测。
39.所述定向对接井残渣空隙空间卤水驱替实验装置还含有数据采集处理系统，该数据采集处理系统包括计算机、打印机、数据采集卡、数据采集处理电路等，实现流量、压力等参数的数字化采集传输，并根据实验要求自动处理相关数据。
40.下面介绍该定向对接井残渣空隙空间卤水驱替实验装置的工作过程。
41.由注水罐1通过注水泵2流经注水流量计3，通过连接阀门4与第一注入井口10连接，注水罐1向定向对接井u型模型12内的模拟残渣13中注水，使得模拟残渣13呈饱和浸润状态。然后由气源5通过调压阀6，在气源压力表7的监测下通过气体流量计8及气体单向阀9，通过连接阀门4同时向第一注入井口10及第二注入井口11注入气体，被气体驱替的残渣中的水通过排卤管柱14流入第一排卤收集罐16，当气泡监测计15监测到驱替卤水中的气泡，此时设备自动停止注气，记录注入井口压力监测计18及排卤井口压力监测计19的压力值为残渣卤水驱替的突破压力，此时第一排卤收集罐16中驱替卤水的量即可利用的残渣空隙空间量。
42.以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。