本實用新型涉及一種氮氣與水兩相流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的實驗測量裝置，屬于原油開采技術領域。

背景技術：

油井經(jīng)多次注水替油后，油水界面上移，替油效果逐漸變差，很多油井注水替油失效后導致油井成為了高含水井，最后不得不停產關井。另外，注水只能把油井地下溶洞溢出口以下的原油驅替出來，但對溢出口以上頂部的“閣樓油”卻難以驅替，使得井周高部位存在著大量無法采出的剩余油。

為了有效動用井周高部位剩余油，提高原油采收率，使得高含水油井能恢復產能，不少學者提出了一種氣水混注的方法來給地層補充能量，利用重力差異以達到提高驅油效率的目的，提高地層原油儲量的可動用程度。而氮氣與水混注是目前油田提高原油采收率最常用的一種重要手段。但由于氣水混合和流型的復雜性，導致氣水混注時井筒溫度計算困難，尤其是難以計算氣水混合流的傳熱量。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型提供了一種氮氣與水兩相流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的實驗測量裝置，其目的在于，解決現(xiàn)有技術中存在的傳熱量難以計算的問題。

本實用新型的技術方案如下：

本實用新型提供了一種氮氣與水兩相流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的實驗測量裝置，包括依次相連的第一閥門、雙層注入管、第二閥門、文丘里混合器、第一液體流量計、第三閥門、水泵和儲水罐，且儲水罐又和第一閥門相連，形成閉合回路。

在本實用新型提供的實施例中，上述表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的實驗測量裝置還包括進水管和出水管；

進水管一端和雙層注入管相連，另一端和水泵相連，且在靠近水泵的一端沿水流動方向依次設有第四閥門、第二液體流量計和溫度轉換器；

出水管一端和雙層注入管相連，另一端和儲水罐相連。

在本實用新型提供的實施例中，上述表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的實驗測量裝置還包括進氣管和氮氣瓶，進氣管線一端和文丘里混合器相連，另一端和氮氣瓶相連。

在本實用新型提供的實施例中，上述表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的實驗測量裝置中的氮氣瓶和文丘里混合器之間沿氣體流動方向依次設有第五閥門和氣體流量計。

在本實用新型提供的實施例中，上述雙層注入管包括內管和外管，內管和外管之間形成環(huán)空；

外管上設有第一溫度傳感器和第二溫度傳感器；

內管上設有進液口、出液口、第三溫度傳感器和第四溫度傳感器，出液口和第一閥門相連，且出液口處設有第四溫度傳感器，進液口和第二閥門相連，且進液口處設有第三溫度傳感器，另外，內管上還設有第一電導傳感器和第二電導傳感器；

環(huán)空一端和進水管相連，另一端和出水管相連。

在本實用新型提供的實施例中，上述儲水罐上設有出氣管。

在本實用新型提供的實施例中，上述第一閥門和第二閥門為快關閥；第三閥門和第四閥門為開關閥；第五閥門為調壓閥。

在本實用新型提供的實施例中，上述表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的實驗測量裝置還包括夾持器，夾持器包括支撐桿、連接件和夾持部，支撐桿和夾持部通過連接件相連，且夾持部可繞支撐桿進行360度旋轉。

在本實用新型提供的實施例中，上述夾持部還設有第一夾持空間和第二夾持空間，第一夾持空間用于夾持雙層注入管的外管，第二夾持空間用于夾持雙層注入管的內管。

本實用新型的有益效果為：該實驗測量裝置結構簡單、使用方便，與現(xiàn)有技術相比具有下列優(yōu)勢：(1)通過環(huán)空單相流體吸收的熱流量來計算兩相流體的熱流量以及表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，避免了兩相流熱物性參數(shù)計算的復雜性；(2)通過夾持器，可模擬不同井斜下的測量環(huán)境；(3)環(huán)空單相流體的溫度可通過自行調節(jié)，以模擬外部高溫或低溫環(huán)境下對兩相流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的影響；(4)內管安裝有電導傳感器，可測得氣液混注下的含氣率，進而分析與不同含氣率所對應的流型對兩相流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的影響。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施方式的技術方案，下面將對實施方式中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它相關的附圖。

圖1本實用新型提供的氮氣與水兩相流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的實驗測量裝置結構圖；

圖2本實用新型提供的雙層注入管結構圖；

圖3本實用新型提供的夾持器結構圖。

圖中所示：100-氮氣與水兩相流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的實驗測量裝置；1-第一閥門；2-雙層注入管；3-第二閥門；4-文丘里混合器；5-第一液體流量計；6-第三閥門；7-水泵；8-儲水罐；80-出氣管；9-出水管；10-第四閥門；11-第二液體流量計；12-溫度轉換器；13-氮氣瓶；14-第五閥門；15-氣體流量計；16-夾持器；160-支撐桿；161-連接件；162-夾持部；1620-第一夾持空間；1622-第二夾持空間；20-內管；21-外管；22-進液口；23-出液口；24-第一溫度傳感器；25-第二溫度傳感器；26-第三溫度傳感器；27-第四溫度傳感器；28-第一電導傳感器；29-第二電導傳感器。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

為使本實用新型實施方式的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本實用新型實施方式中的附圖，對本實用新型實施方式中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施方式是本實用新型一部分實施方式，而不是全部的實施方式。因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施方式的詳細描述并非旨在限制要求保護的本實用新型的范圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施方式?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤┓绞剑绢I域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施方式，都屬于本實用新型保護的范圍。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，指示方位或位置關系的術語為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的設備或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

實施例：

如圖1所示，本實施例提供了一種氮氣與水兩相流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的實驗測量100裝置，包括依次相連的第一閥門1、雙層注入管2、第二閥門3、文丘里混合器4、第一液體流量計5、第三閥門6、水泵7和儲水罐8，且儲水罐8又和第一閥門1相連，形成閉合回路。

本實施例中，上述氮氣與水兩相流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的實驗測量100裝置，還包括進水管和出水管9。進水管一端和雙層注入管2相連，另一端和水泵7相連，且進水管在靠近水泵7的一端沿水的流動方向依次設有第四閥門10、第二液體流量計11和溫度轉換器12；出水管9一端和雙層注入管2相連，另一端和儲水罐8相連。

本實施例中，上述氮氣與水兩相流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的實驗測量100裝置，還包括進氣管和氮氣瓶13。進氣管一端和文丘里混合器4相連，另一端和氮氣瓶13相連，且該進氣管在靠近氮氣瓶13的一端沿氣體流動方向依次設有第五閥門14和氣體流量計15。

如圖2所示，本實施例中，上述雙層注入管2包括內管20和外管21，內管20和外管21之間形成環(huán)空。

外管21上設有第一溫度傳感器24和第二溫度傳感器25；

內管20上設有進液口22、出液口23、第三溫度傳感器26和第四溫度傳感器27，出液口23和第一閥門1相連，且出液口23處設有第四溫度傳感器27，進液口22和第二閥門3相連，且進液口22處設有第三溫度傳感器26，另外，內管20上還設有第一電導傳感器28和第二電導傳感器29；

環(huán)空一端和進水管相連，另一端和出水管9相連。

具體的，上述第一溫度傳感器24用于測量出水管9水流出環(huán)空時的溫度，第二溫度傳感器25用于測量進水管中水進入環(huán)空時的溫度。

同樣，上述第一電導傳感器28和第二電導傳感器29可測得氣液混注下的含氣率，進而分析不同含氣率所對應的流型對兩相流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的影響。

本實施例中，上述儲水罐8上設有出氣管80，出氣管80用于排放氣水混合液中的氮氣，避免氮氣再次通過第三閥門6進入文丘里混合器4，從而影響氣水混合比。

如圖3所示，本實施例中，上述氮氣與水兩相流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的實驗測量100裝置，還包括夾持器16，夾持器16包括支撐桿160、連接件161和夾持部162，支撐桿160和夾持部162通過連接件161相連，且夾持部162可繞支撐桿160進行360度旋轉，從而實現(xiàn)模擬在不同井斜下的測量環(huán)境。

具體的，夾持部162還設有第一夾持空間1620和第二夾持空間1622，第一夾持空間1620用于夾持雙層注入管2的外管21，第二夾持空間1622用于夾持雙層注入管2的內管20。

具體的，在本實施例中，上述第一閥門1和第二閥門3為快關閥，第三閥門6和第四閥門10為開關閥，第五閥門14為調壓閥。

氮氣與水兩相流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的實驗測量100步驟如下：

(1)打開氮氣瓶13和第五閥門14，調節(jié)第五閥門14和氣體流量計15，確保進入文丘里混合器4中的氣體流量至實驗設定的流量；

(2)打開儲水罐8，啟動水泵7，打開第三閥門6，然后調節(jié)第一液體流量計5，確保進入文丘里混合器4中的水流量至實驗設定的流量；

(3)打開文丘里混合器4，讓氣液在其中完全混合，此時打開第四閥門10，調節(jié)第二液體流量計11使進入雙層注入管2環(huán)空中的單相水流量至實驗設定的流量；

(4)打開第一閥門1和第二閥門3，讓文丘里混合器4中的氣水混合液進入雙層注入管2的內管20，此時調節(jié)溫度轉換器12，使環(huán)空水溫與內管20中的氣液混合流體溫度之間存在一定的溫度差(環(huán)空水溫可通過第一溫度傳感器24和第二溫度傳感器25測得，內管20氣液混合流體溫度可通過第三溫度傳感器26和第四溫度傳感器27測得)；

(5)利用第三溫度傳感器26和第四溫度傳感器27分別記錄一段時間Δt內的環(huán)空中單相水在進入環(huán)空時的溫度T1和流出環(huán)空時的溫度T2，則在該時間段Δt內表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h的計算公式如下：

式中：A為傳熱面積(本實驗中即為雙層注入管2的內管20側面積)，m²；

(6)記錄該時間段Δt內第一電導值和第二電導值，用于含氣率的計算；

(7)利用夾持器16改變雙層注入管2的傾斜角度，重復上述步驟(1)至(6)以完成在不同井斜下表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的測量實驗。

本實用新型提供的氮氣與水兩相流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的實驗測量裝置的有益效果為：該實驗測量裝置結構簡單、使用方便，與現(xiàn)有技術相比具有下列優(yōu)勢：(1)通過環(huán)空單相流體吸收的熱流量來計算兩相流體的熱流量以及表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，避免了兩相流熱物性參數(shù)計算的復雜性；(2)通過夾持器，可模擬不同井斜下的測量環(huán)境；(3)環(huán)空單相流體的溫度可通過自行調節(jié)，以模擬外部高溫或低溫環(huán)境下對兩相流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的影響；(4)內管安裝有電導傳感器，可測得氣液混注下的含氣率，進而分析與不同含氣率所對應的流型對兩相流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的影響。

以上所述，并非對本實用新型作任何形式上的限制，雖然本實用新型已通過實施例揭露如上，然而并非用以限定本實用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本實用新型技術方案范圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本實用新型技術方案的內容，依據(jù)本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術方案的范圍內。