井筒硫沉积可视化实验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了井筒硫沉积可视化实验装置，它包括驱替系统、井筒硫沉积模拟系统、图像采集系统和废气处理系统，驱替系统包括恒速恒压泵（1）、中间容器（3）、气体注入泵（4）、配样器（6）、真空泵（8）、回压泵（20）、回压阀（22）和节流阀（23），井筒沉积模拟系统包括可视化装置（14）、可视化窗口（16）、支架（28）和多功能烘箱（29），图像采集系统包括高倍显微镜（15）和计算机（19）；还公开了采用所述实验装置的实验方法。本发明专利技术的有益效果是：能模拟井筒生产条件，实现井筒中单质硫析出方式、单质硫沉积、晶体生长微观动态过程及沉积形貌等整个微观动态过程的实时观察。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及油气田开采
，特别是。
技术介绍
高含硫气藏在世界分布广泛。随着我国油气田开发的不断深入，越来越多的高含 硫或特高含硫气田相继在我国发现。我国的含硫气藏主要分布在鄂尔多斯盆地、四川盆 地、渤海湾盆地和塔里木盆地等。高含硫气藏是一类特殊的气藏，高含硫气藏中因为H 2S的 存在，使得其物性特征与常规天然气有着较大的差别，而高含硫气藏与常规气藏最大的区 别就在于，在气井开采过程中，随着温度和压力的变化，会发生相变，气体中析出单质硫，当 单质硫不能被气体携带走时，就会产生硫沉积现象。在高含硫气藏开采过程中，地层、井筒 和地面设备中都可能会出现硫沉积，造成气流通道的堵塞，导致气井产能急剧下降，甚至停 产。沉积在管线上的硫还会造成管材的腐蚀和破坏。单质硫在井筒中的沉积是高含硫气藏 开发过程中普遍存在的难点问题，是制约高含硫气藏开采的瓶颈之一。目前，国内外对硫在 天然气中的溶解和析出、硫的沉积位置、影响硫沉积的因素等方面都有一定的研究，但缺乏 对硫晶体的析出方式、析出形态以及硫在井壁上的生长方式深入细致的研究。因此，对井筒 硫沉积实验装直提出了新的要求，包括：1)能够表征井筒条件；2)能够实现井筒中单质硫 的析出方式、单质硫沉积及晶体生长微观动态过程、沉积形貌的实时观察。目前还没有能实 现井筒硫沉积微观可视化实验的装置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种实现井筒中单质硫从析出到生 长沉积整个微观动态过程在线观察的。 本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：井筒硫沉积可视化实验装置，它包括驱 替系统、井筒硫沉积模拟系统、图像采集系统和废气处理系统，所述的驱替系统包括恒速恒 压泵、中间容器、气体注入泵、配样器、真空泵、回压泵、回压阀和节流阀，恒速恒压泵的出口 通过管路连接中间容器下端入口，连接恒速恒压泵的出口与中间容器下端入口的管路上设 置有阀门A，气体注入泵的出口通过管路连接配样器的入口，连接气体注入泵的出口与配样 器的入口的管路上设置有阀门B，真空泵的出口端通过管路与中间容器的上端入口相连，配 样器的出口和中间容器的上端入口均通过管路A与井筒硫沉积模拟系统的进口端连接，配 样器的出口设置有阀门C，真空泵的出口端设置有阀门D，中间容器的上端入口设置有阀门 E，井筒硫沉积模拟系统的出口端与回压阀的入口端通过管路相连，回压阀的出口端通过管 路与节流阀的入口端连接，回压阀与回压泵通过管路相连，且连接回压阀与回压泵的管路 上设置有阀门F。 所述的井筒沉积模拟系统包括可视化装置、可视化窗口、支架和多功能烘箱，中间 容器、可视化装置和支架均设置于多功能烘箱内，可视化窗口设置于多功能烘箱的本体上 且位于多功能烘箱的顶部，可视化装置由支架支撑至多功能烘箱顶部，且可视化装置的中 心位置与可视化窗口对齐，可视化装置的入口端通过管路A与中间容器上端出口相连，可 视化装置的出口端通过管路与回压阀的入口端相连，可视化装置的入口端分别设置有压力 表A和阀门G，可视化装置的出口端分别设置有阀门Η和压力表B。 所述图像采集系统包括高倍显微镜和计算机，高倍显微镜置于可视化窗口的正上 方，计算机通过数据线与高倍显微镜的输出端相连。 所述的废气处理系统包括硫回收装置、气体处理装置和排风扇，硫回收装置的入 口端通过管路与节流阀的出口端相连，硫回收装置的出口端通过管路与气体处理装置的入 口端相连，气体处理装置的出口端通过管路与排风扇相连，气体处理装置的出口端设置有 阀门I。 所述的可视化装置由蓝宝石玻璃顶盖、高压钢化玻璃侧壁和钢底围成，高压钢化 玻璃侧壁上对称设置有进气口和出气口。 所述的可视化窗口包括顶盘、底盘和连接孔Α，顶盘和底盘均设置有中心通孔，顶 盘的顶部位于中心通孔的外围设置有凹槽，凹槽内放置玻片，连接孔Α依次贯穿顶盘和底 盘，烘箱的顶部设置有顶部圆孔，在顶部圆孔的外围的烘箱上钻设有与连接孔A相配合的 连接孔B，顶盘和底盘用螺栓固定在多功能烘箱顶部。 采用所述的井筒硫沉积可视化实验装置的井筒硫沉积微观可视化实验方法，它包 括以下步骤： 51、 清洗管线； 52、 根据原始地层条件在配样器中进行重新配样，根据原始地层条件将一定比例的气 体样品注入配样器中； 53、 称单质硫粉，将其放进中间容器，并用真空泵将中间容器抽成真空；然后用增压泵 对中间容器内增压；然后关闭所有阀门； 54、 将中间容器加热到设定温度，并保持稳定，打开阀门B、阀门C、阀门E，将配样器中 的气体注入中间容器，待容器内压力稳定后，停止注入，关闭阀门B、阀门C、阀门E，调节多 功能烘箱的温度至所需模拟的井筒温度，并保持稳定； 55、 开井生产过程中井筒硫沉积微观可视化实验步骤或关井时井筒硫沉积微观可视化 实验步骤； 所述的开井生产过程中井筒硫沉积微观可视化实验步骤包括以下子步骤： 5511、 设定回压泵的压力，打开阀门A、阀门E、阀门G、阀门H、阀门F、阀门I，设定恒速 恒压泵的压力，恒速恒压泵缓慢驱替中间容器中的气样，气体通过可视化装置并通过节流 阀减压，利用高倍显微镜及可视化窗口观察可视化装置中硫的析出形态、硫的沉积过程、硫 晶体的生长过程，并由相连计算机采集实验图片，利用硫回收装置和气体处理装置对实验 残余气体进行处理； 5512、 通过多功能烘箱改变温度，观察相同压差不同温度条件下可视化装置中硫的析 出形态、硫的沉积过程、硫晶体的生长过程，并由相连计算机采集实验图片，利用硫回收装 置24和气体处理装置25对实验残余气体进行处理； 5513、 重新设定多功能烘箱的温度，达到所需模拟的井筒温度，并保持稳定，重复步骤 S511 ； 5514、 逐级增加恒速恒压泵的压力，观察相同温度不同压差下可视化装置中硫的析出 形态、硫的沉积过程、硫晶体的生长过程，并由相连计算机采集实验图片，利用硫回收装置 和气体处理装置对实验残余气体进行处理； S515、重新设定回压泵的压力，即改变可视化装置出口端压力，模拟井筒不同位置的硫 沉积状况，重复实验步骤S1~S3,进行多组实验； 所述的关井时井筒硫沉积微观可视化实验步骤包括以下子步骤： 5521、 设定回压泵的压力，打开阀门A、阀门E、阀门G、阀门H、阀门F、阀门I，设定恒速 恒压泵的压力，恒速恒压泵缓慢驱替中间容器中的气样，气体通过可视化装置并通过节流 阀减压，保持稳定流动一定时间； 5522、 关闭阀门A、阀门E、阀门G、阀门H，模拟关井状态下井筒硫沉积，利用高倍显微镜 及可视化窗口观察可视化装置中硫的析出形态、硫的沉积过程、硫晶体的生长过程，并由相 连计算机采集实验图片。 本专利技术具有以下优点：本专利技术能模拟井筒条件，实现井筒中单质硫的析出方式、单 质硫沉积及晶体生长微观动态过程、沉积形貌的实时观察，实现井筒中单质硫从析出到生 长沉积整个微观动态过程的在线观察。 【附图说明】 图1为本专利技术的结构示意图 图2为本专利技术的可视化装置的结构示意图 图3为本专利技术的可视化窗口的结构示意图 图4为图3沿A-A截面的剖视图 图中，1-恒速恒压泵,2-阀门A，3-中间容器，4-气体注入泵，5-阀门B，6-配样器，7-阀 门C，8-真空本文档来自技高网...

【技术保护点】
井筒硫沉积可视化实验装置，其特征在于：它包括驱替系统、井筒硫沉积模拟系统、图像采集系统和废气处理系统，所述的驱替系统包括恒速恒压泵（1）、中间容器（3）、气体注入泵（4）、配样器（6）、真空泵（8）、回压泵（20）、回压阀（22）和节流阀（23），恒速恒压泵（1）的出口通过管路连接中间容器（3）下端入口，连接恒速恒压泵（1）的出口与中间容器（3）下端入口的管路上设置有阀门A（2），气体注入泵（4）的出口通过管路连接配样器（6）的入口，连接气体注入泵（4）的出口与配样器（6）的入口的管路上设置有阀门B（5），真空泵（8）的出口端通过管路与中间容器（3）的上端入口相连，配样器（6）的出口和中间容器（3）的上端入口均通过管路A与井筒硫沉积模拟系统的进口端连接，配样器（6）的出口设置有阀门C（7），真空泵（8）的出口端设置有阀门D（9），中间容器（3）的上端入口设置有阀门E（10），井筒硫沉积模拟系统的出口端与回压阀（22）的入口端通过管路相连，回压阀（22）的出口端通过管路与节流阀（23）的入口端连接，回压阀（22）与回压泵（20）通过管路相连，且连接回压阀（22）与回压泵（20）的管路上设置有阀门F（21），所述的井筒沉积模拟系统包括可视化装置（14）、可视化窗口（16）、支架（28）和多功能烘箱（29），中间容器（3）、可视化装置（14）和支架（28）均设置于多功能烘箱（29）内，可视化窗口（16）设置于多功能烘箱（29）的本体上且位于多功能烘箱（29）的顶部，可视化装置（14）由支架（28）支撑至多功能烘箱（29）顶部，且可视化装置（14）的中心位置与可视化窗口（16）对齐，可视化装置（14）的入口端通过管路A与中间容器（3）上端出口相连，可视化装置（14）的出口端通过管路与回压阀（22）的入口端相连，可视化装置（14）的入口端分别设置有压力表A（11）和阀门G（13），可视化装置（14）的出口端分别设置有阀门H（17）和压力表B（18）；所述图像采集系统包括高倍显微镜（15）和计算机（19），高倍显微镜（15）置于可视化窗口（16）的正上方，计算机（19）通过数据线与高倍显微镜（15）的输出端相连；所述的废气处理系统包括硫回收装置（24）、气体处理装置（25）和排风扇，硫回收装置（24）的入口端通过管路与节流阀（23）的出口端相连，硫回收装置（24）的出口端通过管路与气体处理装置（25）的入口端相连，气体处理装置（25）的出口端通过管路与排风扇相连，气体处理装置（25）的出口端设置有阀门I（26）。...

【技术特征摘要】
1. 井筒硫沉积可视化实验装置，其特征在于：它包括驱替系统、井筒硫沉积模拟系统、 图像采集系统和废气处理系统，所述的驱替系统包括恒速恒压泵（1)、中间容器（3)、气体 注入泵（4)、配样器（6)、真空泵（8)、回压泵（20)、回压阀（22)和节流阀（23)，恒速恒压泵 (1)的出口通过管路连接中间容器（3 )下端入口，连接恒速恒压泵（1)的出口与中间容器 (3)下端入口的管路上设置有阀门A (2)，气体注入泵（4)的出口通过管路连接配样器（6) 的入口，连接气体注入泵（4)的出口与配样器（6)的入口的管路上设置有阀门B (5)，真空泵 (8)的出口端通过管路与中间容器（3)的上端入口相连，配样器（6)的出口和中间容器（3) 的上端入口均通过管路A与井筒硫沉积模拟系统的进口端连接，配样器（6)的出口设置有 阀门C (7)，真空泵（8)的出口端设置有阀门D (9)，中间容器（3)的上端入口设置有阀门E (10)，井筒硫沉积模拟系统的出口端与回压阀（22)的入口端通过管路相连，回压阀（22)的 出口端通过管路与节流阀（23 )的入口端连接，回压阀（22 )与回压泵（20 )通过管路相连，且 连接回压阀（22)与回压泵（20)的管路上设置有阀门F (21)， 所述的井筒沉积模拟系统包括可视化装置（14)、可视化窗口（16)、支架（28)和多功能 烘箱（29)，中间容器（3)、可视化装置（14)和支架（28)均设置于多功能烘箱（29)内，可视 化窗口（16)设置于多功能烘箱（29)的本体上且位于多功能烘箱（29)的顶部，可视化装置 (14)由支架（28)支撑至多功能烘箱（29)顶部，且可视化装置（14)的中心位置与可视化窗 口（16)对齐，可视化装置（14)的入口端通过管路A与中间容器（3)上端出口相连，可视化 装置（14)的出口端通过管路与回压阀（22)的入口端相连，可视化装置（14)的入口端分别 设置有压力表A (11)和阀门G (13)，可视化装置（14)的出口端分别设置有阀门Η (17)和 压力表Β (18); 所述图像采集系统包括高倍显微镜（15)和计算机（19)，高倍显微镜（15)置于可视化 窗口（16)的正上方，计算机（19)通过数据线与高倍显微镜（15)的输出端相连； 所述的废气处理系统包括硫回收装置（24)、气体处理装置（25)和排风扇，硫回收装置 (24)的入口端通过管路与节流阀（23)的出口端相连，硫回收装置（24)的出口端通过管路 与气体处理装置（25)的入口端相连，气体处理装置（25)的出口端通过管路与排风扇相连， 气体处理装置（25)的出口端设置有阀门I (26)。2. 根据权利要求1所述的井筒硫沉积可视化实验装置，其特征在于：所述的可视化装 置（14)由蓝宝石玻璃顶盖（30)、高压钢化玻璃侧壁（31)和钢底（33)围成，高压钢化玻璃侧 壁（31)上对称设置有进气口（34)和出气口（32)。3. 根据权利要求1所述的井筒硫沉积可视化实验装置，其特征在于：所述的可视化窗 口（16)包括顶盘（36)、底盘（37)和连接孔A (38)，顶盘（36)和底盘（37)均设置有中心通 孔，顶盘（36)的顶部位于中心通孔的外围设置有凹槽（35)，凹槽（35)内放置玻片，连接孔A 依次贯穿顶盘（36)和底盘（37)，烘箱的顶部设置有顶部圆孔，在顶部圆孔的外围的烘箱上 钻设有与连接孔A ...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建仪，代建伟，张广东，李牧，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51