井筒硫沉積可視化實(shí)驗(yàn)裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了井筒硫沉積可視化實(shí)驗(yàn)裝置，它包括驅(qū)替系統(tǒng)、井筒硫沉積模擬系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)和廢氣處理系統(tǒng)，驅(qū)替系統(tǒng)包括恒速恒壓泵（1）、中間容器（3）、氣體注入泵（4）、配樣器（6）、真空泵（8）、回壓泵（20）、回壓閥（22）和節(jié)流閥（23），井筒沉積模擬系統(tǒng)包括可視化裝置（14）、可視化窗口（16）、支架（28）和多功能烘箱（29），圖像采集系統(tǒng)包括高倍顯微鏡（15）和計(jì)算機(jī)（19）；還公開了采用所述實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)驗(yàn)方法。本發(fā)明的有益效果是：能模擬井筒生產(chǎn)條件，實(shí)現(xiàn)井筒中單質(zhì)硫析出方式、單質(zhì)硫沉積、晶體生長(zhǎng)微觀動(dòng)態(tài)過(guò)程及沉積形貌等整個(gè)微觀動(dòng)態(tài)過(guò)程的實(shí)時(shí)觀察。
【專利說(shuō)明】井筒硫沉積可視化實(shí)驗(yàn)裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及油氣田開采【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是井筒硫沉積可視化實(shí)驗(yàn)裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 高含硫氣藏在世界分布廣泛。隨著我國(guó)油氣田開發(fā)的不斷深入，越來(lái)越多的高含 硫或特高含硫氣田相繼在我國(guó)發(fā)現(xiàn)。我國(guó)的含硫氣藏主要分布在鄂爾多斯盆地、四川盆 地、渤海灣盆地和塔里木盆地等。高含硫氣藏是一類特殊的氣藏，高含硫氣藏中因?yàn)镠 2S的 存在，使得其物性特征與常規(guī)天然氣有著較大的差別，而高含硫氣藏與常規(guī)氣藏最大的區(qū) 別就在于，在氣井開采過(guò)程中，隨著溫度和壓力的變化，會(huì)發(fā)生相變，氣體中析出單質(zhì)硫，當(dāng) 單質(zhì)硫不能被氣體攜帶走時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生硫沉積現(xiàn)象。在高含硫氣藏開采過(guò)程中，地層、井筒 和地面設(shè)備中都可能會(huì)出現(xiàn)硫沉積，造成氣流通道的堵塞，導(dǎo)致氣井產(chǎn)能急劇下降，甚至停 產(chǎn)。沉積在管線上的硫還會(huì)造成管材的腐蝕和破壞。單質(zhì)硫在井筒中的沉積是高含硫氣藏 開發(fā)過(guò)程中普遍存在的難點(diǎn)問(wèn)題，是制約高含硫氣藏開采的瓶頸之一。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)硫在 天然氣中的溶解和析出、硫的沉積位置、影響硫沉積的因素等方面都有一定的研究，但缺乏 對(duì)硫晶體的析出方式、析出形態(tài)以及硫在井壁上的生長(zhǎng)方式深入細(xì)致的研究。因此，對(duì)井筒 硫沉積實(shí)驗(yàn)裝直提出了新的要求，包括：1)能夠表征井筒條件；2)能夠?qū)崿F(xiàn)井筒中單質(zhì)硫 的析出方式、單質(zhì)硫沉積及晶體生長(zhǎng)微觀動(dòng)態(tài)過(guò)程、沉積形貌的實(shí)時(shí)觀察。目前還沒(méi)有能實(shí) 現(xiàn)井筒硫沉積微觀可視化實(shí)驗(yàn)的裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種實(shí)現(xiàn)井筒中單質(zhì)硫從析出到生 長(zhǎng)沉積整個(gè)微觀動(dòng)態(tài)過(guò)程在線觀察的井筒硫沉積可視化實(shí)驗(yàn)裝置及方法。
[0004] 本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：井筒硫沉積可視化實(shí)驗(yàn)裝置，它包括驅(qū) 替系統(tǒng)、井筒硫沉積模擬系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)和廢氣處理系統(tǒng)，所述的驅(qū)替系統(tǒng)包括恒速恒 壓泵、中間容器、氣體注入泵、配樣器、真空泵、回壓泵、回壓閥和節(jié)流閥，恒速恒壓泵的出口 通過(guò)管路連接中間容器下端入口，連接恒速恒壓泵的出口與中間容器下端入口的管路上設(shè) 置有閥門A，氣體注入泵的出口通過(guò)管路連接配樣器的入口，連接氣體注入泵的出口與配樣 器的入口的管路上設(shè)置有閥門B，真空泵的出口端通過(guò)管路與中間容器的上端入口相連，配 樣器的出口和中間容器的上端入口均通過(guò)管路A與井筒硫沉積模擬系統(tǒng)的進(jìn)口端連接，配 樣器的出口設(shè)置有閥門C，真空泵的出口端設(shè)置有閥門D，中間容器的上端入口設(shè)置有閥門 E，井筒硫沉積模擬系統(tǒng)的出口端與回壓閥的入口端通過(guò)管路相連，回壓閥的出口端通過(guò)管 路與節(jié)流閥的入口端連接，回壓閥與回壓泵通過(guò)管路相連，且連接回壓閥與回壓泵的管路 上設(shè)置有閥門F。
[0005] 所述的井筒沉積模擬系統(tǒng)包括可視化裝置、可視化窗口、支架和多功能烘箱，中間 容器、可視化裝置和支架均設(shè)置于多功能烘箱內(nèi)，可視化窗口設(shè)置于多功能烘箱的本體上 且位于多功能烘箱的頂部，可視化裝置由支架支撐至多功能烘箱頂部，且可視化裝置的中 心位置與可視化窗口對(duì)齊，可視化裝置的入口端通過(guò)管路A與中間容器上端出口相連，可 視化裝置的出口端通過(guò)管路與回壓閥的入口端相連，可視化裝置的入口端分別設(shè)置有壓力 表A和閥門G，可視化裝置的出口端分別設(shè)置有閥門Η和壓力表B。
[0006] 所述圖像采集系統(tǒng)包括高倍顯微鏡和計(jì)算機(jī)，高倍顯微鏡置于可視化窗口的正上 方，計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)線與高倍顯微鏡的輸出端相連。
[0007] 所述的廢氣處理系統(tǒng)包括硫回收裝置、氣體處理裝置和排風(fēng)扇，硫回收裝置的入 口端通過(guò)管路與節(jié)流閥的出口端相連，硫回收裝置的出口端通過(guò)管路與氣體處理裝置的入 口端相連，氣體處理裝置的出口端通過(guò)管路與排風(fēng)扇相連，氣體處理裝置的出口端設(shè)置有 閥門I。
[0008] 所述的可視化裝置由藍(lán)寶石玻璃頂蓋、高壓鋼化玻璃側(cè)壁和鋼底圍成，高壓鋼化 玻璃側(cè)壁上對(duì)稱設(shè)置有進(jìn)氣口和出氣口。
[0009] 所述的可視化窗口包括頂盤、底盤和連接孔Α，頂盤和底盤均設(shè)置有中心通孔，頂 盤的頂部位于中心通孔的外圍設(shè)置有凹槽，凹槽內(nèi)放置玻片，連接孔Α依次貫穿頂盤和底 盤，烘箱的頂部設(shè)置有頂部圓孔，在頂部圓孔的外圍的烘箱上鉆設(shè)有與連接孔A相配合的 連接孔B，頂盤和底盤用螺栓固定在多功能烘箱頂部。
[0010] 采用所述的井筒硫沉積可視化實(shí)驗(yàn)裝置的井筒硫沉積微觀可視化實(shí)驗(yàn)方法，它包 括以下步驟： 51、 清洗管線； 52、 根據(jù)原始地層條件在配樣器中進(jìn)行重新配樣，根據(jù)原始地層條件將一定比例的氣 體樣品注入配樣器中； 53、 稱單質(zhì)硫粉，將其放進(jìn)中間容器，并用真空泵將中間容器抽成真空；然后用增壓泵 對(duì)中間容器內(nèi)增壓；然后關(guān)閉所有閥門； 54、 將中間容器加熱到設(shè)定溫度，并保持穩(wěn)定，打開閥門B、閥門C、閥門E，將配樣器中 的氣體注入中間容器，待容器內(nèi)壓力穩(wěn)定后，停止注入，關(guān)閉閥門B、閥門C、閥門E，調(diào)節(jié)多 功能烘箱的溫度至所需模擬的井筒溫度，并保持穩(wěn)定； 55、 開井生產(chǎn)過(guò)程中井筒硫沉積微觀可視化實(shí)驗(yàn)步驟或關(guān)井時(shí)井筒硫沉積微觀可視化 實(shí)驗(yàn)步驟； 所述的開井生產(chǎn)過(guò)程中井筒硫沉積微觀可視化實(shí)驗(yàn)步驟包括以下子步驟： 5511、 設(shè)定回壓泵的壓力，打開閥門A、閥門E、閥門G、閥門H、閥門F、閥門I，設(shè)定恒速 恒壓泵的壓力，恒速恒壓泵緩慢驅(qū)替中間容器中的氣樣，氣體通過(guò)可視化裝置并通過(guò)節(jié)流 閥減壓，利用高倍顯微鏡及可視化窗口觀察可視化裝置中硫的析出形態(tài)、硫的沉積過(guò)程、硫 晶體的生長(zhǎng)過(guò)程，并由相連計(jì)算機(jī)采集實(shí)驗(yàn)圖片，利用硫回收裝置和氣體處理裝置對(duì)實(shí)驗(yàn) 殘余氣體進(jìn)行處理； 5512、 通過(guò)多功能烘箱改變溫度，觀察相同壓差不同溫度條件下可視化裝置中硫的析 出形態(tài)、硫的沉積過(guò)程、硫晶體的生長(zhǎng)過(guò)程，并由相連計(jì)算機(jī)采集實(shí)驗(yàn)圖片，利用硫回收裝 置24和氣體處理裝置25對(duì)實(shí)驗(yàn)殘余氣體進(jìn)行處理； 5513、 重新設(shè)定多功能烘箱的溫度，達(dá)到所需模擬的井筒溫度，并保持穩(wěn)定，重復(fù)步驟 S511 ； 5514、 逐級(jí)增加恒速恒壓泵的壓力，觀察相同溫度不同壓差下可視化裝置中硫的析出 形態(tài)、硫的沉積過(guò)程、硫晶體的生長(zhǎng)過(guò)程，并由相連計(jì)算機(jī)采集實(shí)驗(yàn)圖片，利用硫回收裝置 和氣體處理裝置對(duì)實(shí)驗(yàn)殘余氣體進(jìn)行處理； S515、重新設(shè)定回壓泵的壓力，即改變可視化裝置出口端壓力，模擬井筒不同位置的硫 沉積狀況，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟S1~S3,進(jìn)行多組實(shí)驗(yàn)； 所述的關(guān)井時(shí)井筒硫沉積微觀可視化實(shí)驗(yàn)步驟包括以下子步驟： 5521、 設(shè)定回壓泵的壓力，打開閥門A、閥門E、閥門G、閥門H、閥門F、閥門I，設(shè)定恒速 恒壓泵的壓力，恒速恒壓泵緩慢驅(qū)替中間容器中的氣樣，氣體通過(guò)可視化裝置并通過(guò)節(jié)流 閥減壓，保持穩(wěn)定流動(dòng)一定時(shí)間； 5522、 關(guān)閉閥門A、閥門E、閥門G、閥門H，模擬關(guān)井狀態(tài)下井筒硫沉積，利用高倍顯微鏡 及可視化窗口觀察可視化裝置中硫的析出形態(tài)、硫的沉積過(guò)程、硫晶體的生長(zhǎng)過(guò)程，并由相 連計(jì)算機(jī)采集實(shí)驗(yàn)圖片。
[0011] 本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明能模擬井筒條件，實(shí)現(xiàn)井筒中單質(zhì)硫的析出方式、單 質(zhì)硫沉積及晶體生長(zhǎng)微觀動(dòng)態(tài)過(guò)程、沉積形貌的實(shí)時(shí)觀察，實(shí)現(xiàn)井筒中單質(zhì)硫從析出到生 長(zhǎng)沉積整個(gè)微觀動(dòng)態(tài)過(guò)程的在線觀察。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖 圖2為本發(fā)明的可視化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖 圖3為本發(fā)明的可視化窗口的結(jié)構(gòu)示意圖 圖4為圖3沿A-A截面的剖視圖 圖中，1-恒速恒壓泵,2-閥門A，3-中間容器，4-氣體注入泵，5-閥門B，6-配樣器，7-閥 門C，8-真空泵，9-閥門D，10-閥門E，11-壓力表A，12-顯微鏡支架，13-閥門G，14-可視化 裝置，15-高倍顯微鏡，16-可視化窗口，17-閥門H，18-壓力表B，19-計(jì)算機(jī)，20-回壓泵， 21-閥門F，22-回壓閥，23-節(jié)流閥，24-硫回收裝置，25-氣體處理裝置，26-閥門I，27-排 風(fēng)口，28-支架，29-多功能烘箱，30-藍(lán)寶石玻璃頂蓋，31-高壓鋼化玻璃側(cè)壁，32-出氣口， 33-鋼底，34-進(jìn)氣口，35-凹槽，36-頂盤，37-底盤，38-連接孔A。

【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述： 如圖1所示，井筒硫沉積可視化實(shí)驗(yàn)裝置，它包括驅(qū)替系統(tǒng)、井筒硫沉積模擬系統(tǒng)、圖 像采集系統(tǒng)和廢氣處理系統(tǒng)，所述的驅(qū)替系統(tǒng)包括恒速恒壓泵1、中間容器3、氣體注入泵 4、配樣器6、真空泵8、回壓泵20、回壓閥22和節(jié)流閥23,恒速恒壓泵1的出口通過(guò)管路連 接中間容器3下端入口，連接恒速恒壓泵1的出口與中間容器3下端入口的管路上設(shè)置有 閥門A2,氣體注入泵4的出口通過(guò)管路連接配樣器6的入口，連接氣體注入泵4的出口與配 樣器6的入口的管路上設(shè)置有閥門B5,真空泵8的出口端通過(guò)管路與中間容器3的上端入 口相連，配樣器6的出口和中間容器3的上端入口均通過(guò)管路A與井筒硫沉積模擬系統(tǒng)的 進(jìn)口端連接，即配樣器6的出口和中間容器3的上端入口也相互連通，配樣器6的出口設(shè)置 有閥門C7，真空泵8的出口端設(shè)置有閥門D9，中間容器3的上端入口設(shè)置有閥門E10，井筒 硫沉積模擬系統(tǒng)的出口端與回壓閥22的入口端通過(guò)管路相連，回壓閥22的出口端通過(guò)管 路與節(jié)流閥23的入口端連接，回壓閥22與回壓泵20通過(guò)管路相連，且連接回壓閥22與回 壓泵20的管路上設(shè)置有閥門F21， 恒速恒壓泵1用于提供流體恒速、恒壓的穩(wěn)定流動(dòng)；中間容器3為活塞式，用于存放含 硫氣樣，通過(guò)恒速恒壓泵1驅(qū)動(dòng)中間容器3的活塞，將置于中間容器3的含硫氣樣驅(qū)替至井 筒硫沉積模擬系統(tǒng)；氣體注入泵4用于將配樣器6中的氣體注入中間容器3中，與中間容器 3中的硫粉混合；配樣器6用于試驗(yàn)介質(zhì)的配樣；真空泵8用于將中間容器3內(nèi)抽成真空， 排出氣體；回壓泵20和回壓閥22能控制井筒硫沉積模擬系統(tǒng)的輸出端壓力；節(jié)流閥23能 控制驅(qū)替系統(tǒng)的輸出壓力與流量，降低氣體的流速； 所述的井筒沉積模擬系統(tǒng)包括可視化裝置14、可視化窗口 16、支架28和多功能烘箱 29,中間容器3、可視化裝置14和支架28均設(shè)置于多功能烘箱29內(nèi)，可視化窗口 16設(shè)置于 多功能烘箱29的本體上且位于多功能烘箱29的頂部，在多功能烘箱29頂部開一定尺寸的 圓孔，可視化窗口 16置于多功能烘箱29外圓孔上，與多功能烘箱29密封固定，可視化裝置 14由支架28支撐至多功能烘箱29頂部，且可視化裝置14的中心位置與可視化窗口 16對(duì) 齊，可視化裝置14的入口端通過(guò)管路A與中間容器3上端出口相連，可視化裝置14的出口 端通過(guò)管路與回壓閥22的入口端相連，可視化裝置14的入口端分別設(shè)置有壓力表All和 閥門G13,可視化裝置14的出口端分別設(shè)置有閥門H17和壓力表B18,可視化裝置14用于 硫沉積過(guò)程的可視化觀察；可視化窗口 16用于在多功能烘箱29外在線觀察和拍攝硫沉積 過(guò)程；支架28用于將可視化裝置14固定在多功能烘箱29頂部；多功能烘箱29用于為試驗(yàn) 提供井筒溫度條件； 所述圖像采集系統(tǒng)包括高倍顯微鏡15和計(jì)算機(jī)19,高倍顯微鏡15置于可視化窗口 16 的正上方，高倍顯微鏡15通過(guò)顯微鏡支架12固定安裝于多功能烘箱29的上部，計(jì)算機(jī)19 通過(guò)數(shù)據(jù)線與高倍顯微鏡15的輸出端相連。高倍顯微鏡15觀察到的圖像通過(guò)計(jì)算機(jī)19 輸出，實(shí)現(xiàn)可視化裝置14中的硫沉積微觀過(guò)程的實(shí)時(shí)觀察，包括：?jiǎn)钨|(zhì)硫的析出方式、單質(zhì) 硫沉積及晶體生長(zhǎng)微觀動(dòng)態(tài)過(guò)程、沉積形貌等。
[0014] 所述的廢氣處理系統(tǒng)包括硫回收裝置24、氣體處理裝置25和排風(fēng)扇，硫回收裝置 24的入口端通過(guò)管路與節(jié)流閥23的出口端相連，硫回收裝置24的出口端通過(guò)管路與氣體 處理裝置25的入口端相連，氣體處理裝置25的出口端通過(guò)管路與排風(fēng)扇相連，氣體處理裝 置25的出口端設(shè)置有閥門126。硫回收裝置24里裝有甲苯等化學(xué)試劑，用于廢氣中硫的回 收；氣體處理裝置25用于對(duì)廢氣進(jìn)行處理，減少環(huán)境污染。排風(fēng)扇用于將處理過(guò)的氣體排 到大氣中。
[0015] 如圖2所示，所述的可視化裝置14由藍(lán)寶石玻璃頂蓋30、高壓鋼化玻璃側(cè)壁31和 鋼底33圍成，高壓鋼化玻璃側(cè)壁31上對(duì)稱設(shè)置有進(jìn)氣口 34和出氣口 32?？梢暬b置14 為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)方體的頂為藍(lán)寶石玻璃頂蓋30,長(zhǎng)方體的底為N80-1鋼底33,四側(cè)為高壓 鋼化玻璃，在長(zhǎng)方體的兩側(cè)開口為進(jìn)氣口 34和出氣口 32。
[0016] 如圖3、圖4所示，所述可視化窗口 16包括頂盤36、底盤37和連接孔A38,頂盤36 和底盤37均設(shè)置有中心通孔，頂盤36的頂部位于中心通孔的外圍設(shè)置有凹槽35,凹槽35 內(nèi)放置玻片，連接孔A38依次貫穿頂盤36和底盤37,烘箱的頂部設(shè)置有頂部圓孔，在頂部圓 孔的外圍的烘箱上鉆設(shè)有與連接孔A38相配合的連接孔B，頂盤36和底盤37用螺栓固定在 多功能烘箱29頂部。凹槽35在多功能烘箱29頂部圓孔附近，根據(jù)連接孔A38的位置和尺 寸鉆穿多功能烘箱29頂部，凹槽35連通頂盤36、底盤37和多功能烘箱29頂部圓孔。
[0017] 實(shí)施例1 : 所述的采用所述的井筒硫沉積可視化實(shí)驗(yàn)裝置的井筒硫沉積微觀可視化實(shí)驗(yàn)方法，它 包括以下步驟： 51、 用酒精、石油醚清洗中間容器3及其所有的實(shí)驗(yàn)管線； 52、 由于從現(xiàn)場(chǎng)取回的氣樣，其溫度和壓力較地層條件已有較大變化，導(dǎo)致氣樣相態(tài)發(fā) 生改變，需要根據(jù)原始地層條件在配樣器6中進(jìn)行重新配樣，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，按原始地層條 件將一定比例的氣體樣品注入配樣器6中； 53、 稱取5g的單質(zhì)硫粉，將其放進(jìn)中間容器3,并用真空泵8將中間容器3抽成真空； 然后用增壓泵對(duì)中間容器3內(nèi)增壓；將所述的井筒硫沉積可視化實(shí)驗(yàn)裝置連接好，然后關(guān) 閉所有閥門； 54、 將中間容器3加熱到130°C，并穩(wěn)定3?4個(gè)小時(shí)，打開閥門B5、閥門C7、閥門E10， 將配樣器6中的氣體注入中間容器3,待容器內(nèi)壓力穩(wěn)定后，停止注入，關(guān)閉閥門B5、閥門 C7、閥門E10,調(diào)節(jié)多功能烘箱29的溫度至模擬的井筒溫度150°C，并穩(wěn)定3?4個(gè)小時(shí)； 55、 開井生產(chǎn)過(guò)程中井筒硫沉積微觀可視化實(shí)驗(yàn)步驟，其包括以下子步驟： 5511、 設(shè)定回壓泵20的壓力為40MPa，打開閥門A2、閥門E10、閥門G13、閥門H17、閥門 F21、閥門126,設(shè)定恒速恒壓泵1的壓力為40. IMPa，恒速恒壓泵1緩慢驅(qū)替中間容器3中 的氣樣，氣體通過(guò)可視化裝置14并通過(guò)節(jié)流閥23減壓，利用高倍顯微鏡15及可視化窗口 16觀察可視化裝置14中硫的析出形態(tài)、硫的沉積過(guò)程、硫晶體在N80-1碳鋼片上的生長(zhǎng)過(guò) 程，并由相連計(jì)算機(jī)19采集實(shí)驗(yàn)圖片，利用硫回收裝置24和氣體處理裝置25對(duì)實(shí)驗(yàn)殘余 氣體進(jìn)行處理； 5512、 通過(guò)多功能烘箱29改變溫度，設(shè)置步長(zhǎng)為5°C，觀察相同壓差不同溫度條件下可 視化裝置14中硫的析出形態(tài)、硫的沉積過(guò)程、硫晶體的生長(zhǎng)過(guò)程，并由相連計(jì)算機(jī)19采集 實(shí)驗(yàn)圖片，利用硫回收裝置24和氣體處理裝置25對(duì)實(shí)驗(yàn)殘余氣體進(jìn)行處理； 5513、 重新設(shè)定多功能烘箱29的溫度，達(dá)到所需模擬的井筒溫度150°C，并保持穩(wěn)定， 重復(fù)步驟S511，即設(shè)定回壓泵20的壓力為40MPa，打開閥門A2、閥門E10、閥門G13、閥門 H17、閥門F21、閥門126,設(shè)定恒速恒壓泵1的壓力為40. IMPa，恒速恒壓泵1緩慢驅(qū)替中間 容器3中的氣樣，氣體通過(guò)可視化裝置14并通過(guò)節(jié)流閥23減壓，利用高倍顯微鏡15及可 視化窗口 16觀察可視化裝置14中硫的析出形態(tài)、硫的沉積過(guò)程、硫晶體在N80-1碳鋼片上 的生長(zhǎng)過(guò)程，并由相連計(jì)算機(jī)19采集實(shí)驗(yàn)圖片，利用硫回收裝置24和氣體處理裝置25對(duì) 實(shí)驗(yàn)殘余氣體進(jìn)行處理； 5514、 逐級(jí)增加恒速恒壓泵1的壓力，使壓力表All與壓力表B18的示數(shù)差值在 0. IMPa?0. 5MPa之間變化，例如40. 2MPa、40. 3MPa、40. 4MPa、40. 5MPa，觀察相同溫度不同壓 差下可視化裝置14中硫的析出形態(tài)、硫的沉積過(guò)程、硫晶體在N80-1碳鋼片上的生長(zhǎng)過(guò)程， 并由相連計(jì)算機(jī)19采集實(shí)驗(yàn)圖片，利用硫回收裝置24和氣體處理裝置25對(duì)實(shí)驗(yàn)殘余氣體 進(jìn)行處理； 5515、 重新設(shè)定回壓泵20的壓力分別為30MPa、20MPa，即改變可視化裝置14出口端壓 力，模擬井筒不同位置的硫沉積狀況，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟S1~S3,進(jìn)行多組實(shí)驗(yàn)； 實(shí)施例2 : 所述的采用所述的井筒硫沉積可視化實(shí)驗(yàn)裝置的井筒硫沉積微觀可視化實(shí)驗(yàn)方法，它 包括以下步驟： 51、 用酒精、石油醚清洗中間容器3及其所有的實(shí)驗(yàn)管線； 52、 由于從現(xiàn)場(chǎng)取回的氣樣，其溫度和壓力較地層條件已有較大變化，導(dǎo)致氣樣相態(tài)發(fā) 生改變，需要根據(jù)原始地層條件在配樣器6中進(jìn)行重新配樣，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，按原始地層條 件將一定比例的氣體樣品注入配樣器6中； 53、 稱取5g的單質(zhì)硫粉，將其放進(jìn)中間容器3,并用真空泵8將中間容器3抽成真空； 然后用增壓泵對(duì)中間容器3內(nèi)增壓；將所述的井筒硫沉積可視化實(shí)驗(yàn)裝置連接好，然后關(guān) 閉所有閥門； 54、 將中間容器3加熱到130°C，并穩(wěn)定3?4個(gè)小時(shí)，打開閥門B5、閥門C7、閥門E10， 將配樣器6中的氣體注入中間容器3,待容器內(nèi)壓力穩(wěn)定后，停止注入，關(guān)閉閥門B5、閥門 C7、閥門E10,調(diào)節(jié)多功能烘箱29的溫度至所需模擬的井筒溫度150°C，并穩(wěn)定3?4個(gè)小 時(shí)； 55、 關(guān)井時(shí)井筒硫沉積微觀可視化實(shí)驗(yàn)步驟，其包括以下子步驟： 5521、 設(shè)定回壓泵20的壓力為40MPa，打開閥門A2、閥門E10、閥門G13、閥門H17、閥門 F21、閥門126,設(shè)定恒速恒壓泵1的壓力為40. IMPa，恒速恒壓泵1緩慢驅(qū)替中間容器3中 的氣樣，氣體通過(guò)可視化裝置14并通過(guò)節(jié)流閥23減壓，保持穩(wěn)定流動(dòng)一定時(shí)間； 5522、 關(guān)閉閥門A2、閥門E10、閥門G13、閥門H17,模擬關(guān)井狀態(tài)下井筒硫沉積，在一定 時(shí)間內(nèi)，利用高倍顯微鏡15及可視化窗口 16觀察可視化裝置14中硫的析出形態(tài)、硫的沉 積過(guò)程、硫晶體在N80-1碳鋼片上的生長(zhǎng)過(guò)程，并由相連計(jì)算機(jī)19采集實(shí)驗(yàn)圖片。
[0018] 以上兩個(gè)實(shí)例分別對(duì)開井生產(chǎn)和關(guān)井狀態(tài)下井筒硫沉積過(guò)程進(jìn)行了模擬，實(shí)現(xiàn)了 不同生產(chǎn)制度下井筒硫沉積微觀過(guò)程的實(shí)時(shí)觀察。
【權(quán)利要求】
1. 井筒硫沉積可視化實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：它包括驅(qū)替系統(tǒng)、井筒硫沉積模擬系統(tǒng)、 圖像采集系統(tǒng)和廢氣處理系統(tǒng)，所述的驅(qū)替系統(tǒng)包括恒速恒壓泵（1)、中間容器（3)、氣體 注入泵（4)、配樣器（6)、真空泵（8)、回壓泵（20)、回壓閥（22)和節(jié)流閥（23)，恒速恒壓泵 (1)的出口通過(guò)管路連接中間容器（3 )下端入口，連接恒速恒壓泵（1)的出口與中間容器 (3)下端入口的管路上設(shè)置有閥門A (2)，氣體注入泵（4)的出口通過(guò)管路連接配樣器（6) 的入口，連接氣體注入泵（4)的出口與配樣器（6)的入口的管路上設(shè)置有閥門B (5)，真空泵 (8)的出口端通過(guò)管路與中間容器（3)的上端入口相連，配樣器（6)的出口和中間容器（3) 的上端入口均通過(guò)管路A與井筒硫沉積模擬系統(tǒng)的進(jìn)口端連接，配樣器（6)的出口設(shè)置有 閥門C (7)，真空泵（8)的出口端設(shè)置有閥門D (9)，中間容器（3)的上端入口設(shè)置有閥門E (10)，井筒硫沉積模擬系統(tǒng)的出口端與回壓閥（22)的入口端通過(guò)管路相連，回壓閥（22)的 出口端通過(guò)管路與節(jié)流閥（23 )的入口端連接，回壓閥（22 )與回壓泵（20 )通過(guò)管路相連，且 連接回壓閥（22)與回壓泵（20)的管路上設(shè)置有閥門F (21)， 所述的井筒沉積模擬系統(tǒng)包括可視化裝置（14)、可視化窗口（16)、支架（28)和多功能 烘箱（29)，中間容器（3)、可視化裝置（14)和支架（28)均設(shè)置于多功能烘箱（29)內(nèi)，可視 化窗口（16)設(shè)置于多功能烘箱（29)的本體上且位于多功能烘箱（29)的頂部，可視化裝置 (14)由支架（28)支撐至多功能烘箱（29)頂部，且可視化裝置（14)的中心位置與可視化窗 口（16)對(duì)齊，可視化裝置（14)的入口端通過(guò)管路A與中間容器（3)上端出口相連，可視化 裝置（14)的出口端通過(guò)管路與回壓閥（22)的入口端相連，可視化裝置（14)的入口端分別 設(shè)置有壓力表A (11)和閥門G (13)，可視化裝置（14)的出口端分別設(shè)置有閥門Η (17)和 壓力表Β (18); 所述圖像采集系統(tǒng)包括高倍顯微鏡（15)和計(jì)算機(jī)（19)，高倍顯微鏡（15)置于可視化 窗口（16)的正上方，計(jì)算機(jī)（19)通過(guò)數(shù)據(jù)線與高倍顯微鏡（15)的輸出端相連； 所述的廢氣處理系統(tǒng)包括硫回收裝置（24)、氣體處理裝置（25)和排風(fēng)扇，硫回收裝置 (24)的入口端通過(guò)管路與節(jié)流閥（23)的出口端相連，硫回收裝置（24)的出口端通過(guò)管路 與氣體處理裝置（25)的入口端相連，氣體處理裝置（25)的出口端通過(guò)管路與排風(fēng)扇相連， 氣體處理裝置（25)的出口端設(shè)置有閥門I (26)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井筒硫沉積可視化實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述的可視化裝 置（14)由藍(lán)寶石玻璃頂蓋（30)、高壓鋼化玻璃側(cè)壁（31)和鋼底（33)圍成，高壓鋼化玻璃側(cè) 壁（31)上對(duì)稱設(shè)置有進(jìn)氣口（34)和出氣口（32)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井筒硫沉積可視化實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述的可視化窗 口（16)包括頂盤（36)、底盤（37)和連接孔A (38)，頂盤（36)和底盤（37)均設(shè)置有中心通 孔，頂盤（36)的頂部位于中心通孔的外圍設(shè)置有凹槽（35)，凹槽（35)內(nèi)放置玻片，連接孔A 依次貫穿頂盤（36)和底盤（37)，烘箱的頂部設(shè)置有頂部圓孔，在頂部圓孔的外圍的烘箱上 鉆設(shè)有與連接孔A (38)相配合的連接孔B，頂盤（36)和底盤（37)用螺栓固定在多功能烘 箱（29)頂部。
4. 采用如權(quán)利要求1所述的井筒硫沉積可視化實(shí)驗(yàn)裝置的井筒硫沉積微觀可視化實(shí) 驗(yàn)方法，其特征在于：它包括以下步驟： 51、 清洗管線； 52、 根據(jù)原始地層條件在配樣器（6)中進(jìn)行重新配樣，根據(jù)原始地層條件將一定比例的 氣體樣品注入配樣器（6)中； 53、 稱單質(zhì)硫粉，將其放進(jìn)中間容器（3)，并用真空泵（8)將中間容器（3)抽成真空；然 后用增壓泵對(duì)中間容器（3)內(nèi)增壓；然后關(guān)閉所有閥門； 54、 將中間容器（3)加熱到設(shè)定溫度，并保持穩(wěn)定，打開閥門B (5)、閥門C (7)、閥門E (10)，將配樣器（6)中的氣體注入中間容器（3)，待容器內(nèi)壓力穩(wěn)定后，停止注入，關(guān)閉閥門 B (5)、閥門C (7)、閥門E (10)，調(diào)節(jié)多功能烘箱（29)的溫度至所需模擬的井筒溫度，并保 持穩(wěn)定； 55、 開井生產(chǎn)過(guò)程中井筒硫沉積微觀可視化實(shí)驗(yàn)步驟或關(guān)井時(shí)井筒硫沉積微觀可視化 實(shí)驗(yàn)步驟； 所述的開井生產(chǎn)過(guò)程中井筒硫沉積微觀可視化實(shí)驗(yàn)步驟包括以下子步驟： 5511、 設(shè)定回壓泵（20)的壓力，打開閥門A (2)、閥門E (10)、閥門G (13)、閥門Η (17)、 閥門F (21)、閥門I (26)，設(shè)定恒速恒壓泵（1)的壓力，恒速恒壓泵（1)緩慢驅(qū)替中間容 器（3)中的氣樣，氣體通過(guò)可視化裝置（14)并通過(guò)節(jié)流閥（23)減壓，利用高倍顯微鏡（15) 及可視化窗口（ 16)觀察可視化裝置（14)中硫的析出形態(tài)、硫的沉積過(guò)程、硫晶體的生長(zhǎng)過(guò) 程，并由相連計(jì)算機(jī)（19)采集實(shí)驗(yàn)圖片，利用硫回收裝置（24)和氣體處理裝置（25)對(duì)實(shí)驗(yàn) 殘余氣體進(jìn)行處理； 5512、 通過(guò)多功能烘箱（29)改變溫度，觀察相同壓差不同溫度條件下可視化裝置（14) 中硫的析出形態(tài)、硫的沉積過(guò)程、硫晶體的生長(zhǎng)過(guò)程，并由相連計(jì)算機(jī)（19)采集實(shí)驗(yàn)圖片， 利用硫回收裝置（24)和氣體處理裝置（25)對(duì)實(shí)驗(yàn)殘余氣體進(jìn)行處理； 5513、 重新設(shè)定多功能烘箱（29)的溫度，達(dá)到所需模擬的井筒溫度，并保持穩(wěn)定，重復(fù) 步驟S511 ; 5514、 逐級(jí)增加恒速恒壓泵（1)的壓力，觀察相同溫度不同壓差下可視化裝置（14)中 硫的析出形態(tài)、硫的沉積過(guò)程、硫晶體的生長(zhǎng)過(guò)程，并由相連計(jì)算機(jī)（19)采集實(shí)驗(yàn)圖片，利 用硫回收裝置（24)和氣體處理裝置（25)對(duì)實(shí)驗(yàn)殘余氣體進(jìn)行處理； 5515、 重新設(shè)定回壓泵（20)的壓力，即改變可視化裝置（14)出口端壓力，模擬井筒不 同位置的硫沉積狀況，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟S1~S3,進(jìn)行多組實(shí)驗(yàn)； 所述的關(guān)井時(shí)井筒硫沉積微觀可視化實(shí)驗(yàn)步驟包括以下子步驟： 5521、 設(shè)定回壓泵（20)的壓力，打開閥門A (2)、閥門E (10)、閥門G (13)、閥門Η (17)、 閥門F (21)、閥門I (26)，設(shè)定恒速恒壓泵（1)的壓力，恒速恒壓泵（1)緩慢驅(qū)替中間容器 (3)中的氣樣，氣體通過(guò)可視化裝置（14)并通過(guò)節(jié)流閥（23)減壓，保持穩(wěn)定流動(dòng)一定時(shí)間； 5522、 關(guān)閉閥門A (2)、閥門Ε (10)、閥門G (13)、閥門Η (17)，模擬關(guān)井狀態(tài)下井筒硫 沉積，利用高倍顯微鏡（15)及可視化窗口（ 16)觀察可視化裝置（14)中硫的析出形態(tài)、硫的 沉積過(guò)程、硫晶體的生長(zhǎng)過(guò)程，并由相連計(jì)算機(jī)（19)采集實(shí)驗(yàn)圖片。
【文檔編號(hào)】G01N15/04GK104062214SQ201410244003
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月4日
【發(fā)明者】劉建儀, 代建偉, 張廣東, 李牧 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué)