CN107367450A - 一种可膨胀筛管性能检测实验装置及评价方法 - Google Patents
一种可膨胀筛管性能检测实验装置及评价方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107367450A CN107367450A CN201610312938.6A CN201610312938A CN107367450A CN 107367450 A CN107367450 A CN 107367450A CN 201610312938 A CN201610312938 A CN 201610312938A CN 107367450 A CN107367450 A CN 107367450A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pressure
- kettle
- pipe
- expandable screen
- screen pipe
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims abstract description 90
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 43
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 42
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 30
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 33
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 13
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims description 7
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 7
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 7
- 230000008961 swelling Effects 0.000 claims description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 6
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 4
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 2
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 2
- 241000237858 Gastropoda Species 0.000 claims 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 2
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 2
- 238000005325 percolation Methods 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000013210 evaluation model Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
- G01N15/082—Investigating permeability by forcing a fluid through a sample
- G01N15/0826—Investigating permeability by forcing a fluid through a sample and measuring fluid flow rate, i.e. permeation rate or pressure change
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
- G01N3/10—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces generated by pneumatic or hydraulic pressure
- G01N3/12—Pressure testing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/0014—Type of force applied
- G01N2203/0016—Tensile or compressive
- G01N2203/0019—Compressive
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
本发明提供了一种可膨胀筛管性能检测实验装置及评价方法，属于油、气及水井进行防砂完井领域。该装置包括模拟地层及井筒***、流体循环***、压力测量***、应力测量***、温度控制***、数据采集处理***；所述模拟地层及井筒***包括恒温箱和设置在恒温箱内的釜体，以及安装在釜体内的冲管、油管、可膨胀筛管和模拟井壁；在釜体底部设有出口；在所述釜体的侧壁上开有流体注入口和测压孔；所述流体循环***包括预热装置和柱塞泵，所述预热装置对流体进行预热，柱塞泵将经过预热后的流体通过釜体上的流体注入口注入到釜体内部；所述压力测量***与釜体上的测压孔和出口连接，监测注入压力、可膨胀筛管的外壁压力和出口压力。
Description
技术领域
本发明属于油、气及水井进行防砂完井领域，具体涉及一种可膨胀筛管性能检测实验装置及评价方法。
背景技术
油气井出砂严重地影响着砂岩油藏油气水井的正常生产，机械防砂完井工艺是解决出砂问题的主要方法之一，机械防砂完井主要包括独立筛管及砾石充填完井方法，种类繁多的绕丝筛管、割缝衬管及滤砂管等作为防砂筛管在油气水井作为上述完井方法中的主要工具被广泛应用，其性能检测及评价一直缺乏统一标准。
水平井砾石充填防砂技术与常规的悬挂滤砂管防砂技术相比具有防砂效果好、工作寿命长等优点，国外出砂油藏的水平井大都采用砾石充填防砂完井。砾石充填防砂分为裸眼砾石充填防砂和套管内砾石充填防砂两种。裸眼砾石充填防砂虽然更加经济，但由于受井壁稳定性、筛管居中性、充填液的漏失等因素的影响，实施难度大，风险高。而套管内砾石充填防砂的技术关键是砾石的携带以及如何保证砾石在水平段不提前滞留形成砂桥或砂丘，从而保证使水平段的上侧也充填密实。随着国内外的技术进步及油气藏开发的难度日益加大，对完井技术提出了更高的要求。
目前，国内外防砂筛管性能的检测装置及方法均是以机械筛管或机械筛管中的筛网作为部分挡砂单元为对象进行检测或评价，主要包括挡砂精度、抗堵塞能力及流通性能等方面的评价对比。防砂筛管的挡砂精度、渗流等性能对于防砂井产能的发挥起着至关重要的作用，因此也建立了相应的检测装置及评价方法。随着防砂完井工艺的发展及新型防砂筛管的研发，尤其是研发了在井下通过工具或其它方式引发筛管外径变大或体积膨胀，从而实现环空充填的新型可膨胀防砂筛管，并在井下进行了应用。可膨胀防砂筛管主要应用于裸眼水平井防砂完井，采用独立筛管完井工艺的工艺，获得砾石充填完井环空充填防砂的效果，具有工艺简单、完井周期短、挡砂精度高、有效期长的优势，目前的防砂筛管评价实验装置及方法对于该类筛管还不适用，不能很好地对可膨胀筛管的整体性能进行评价。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种可膨胀筛管性能检测实验装置及评价方法，针对可膨胀筛管的性能特点及防砂完井的技术要求，建立具有热流体引发可膨胀筛管膨胀充填、可膨胀筛管带压膨胀充填的模拟实验功能，并可检测可膨胀筛管膨胀充填环空后的挡砂精度、渗流性能、抗堵塞性能的物理模拟评价试验装置，并通过数学模型进行定量评价及对比，为井下应用提供依据。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种可膨胀筛管性能检测实验装置，包括：模拟地层及井筒***、流体循环***、压力测量***、应力测量***、温度控制***、数据采集处理***；
所述模拟地层及井筒***包括恒温箱和设置在恒温箱内的釜体，以及安装在釜体内的冲管、油管、可膨胀筛管和模拟井壁；在釜体底部设有出口；
在所述釜体的侧壁上开有流体注入口和测压孔；
所述流体循环***包括预热装置和柱塞泵，所述预热装置对流体进行预热，柱塞泵将经过预热后的流体通过釜体上的流体注入口注入到釜体内部；
所述压力测量***与釜体上的测压孔和出口连接，监测注入压力、可膨胀筛管的外壁压力和出口压力；
所述温度测量***采用温度传感器监测预热装置内流体的温度和釜体内的温度；
所述应力测量***采用接触应力传感器监测模拟井壁处的可膨胀筛管的接触应力；
所述温度控制***控制恒温箱的温度；
所述数据采集处理***收集压力测量***输出的注入压力、可膨胀筛管的外壁压力、出口压力和应力测量***输出的接触应力，对这些数据进行处理，并控制流体循环***的流体注入流量。
在所述釜体的底部安装有盖板，盖板的中心设有通孔，与釜体底部的出口连通；
所述冲管的底部固定连接在盖板的中心，冲管的中心通孔与盖板的通孔连通；
在所述盖板上设有两个与冲管同轴线的基管；
所述油管套在冲管的外部，其底部***到盖板上的一个基管内；
所述可膨胀筛管安装在油管的外部；
所述模拟井壁套在膨胀筛管的外部，其底部***到盖板上的另一个基管内；
所述可膨胀筛管的上端和下端均通过定位环和卡环固定在油管的外壁上；上端的定位环和卡环位于油管盖板的下方；下端的定位环和卡环位于基管的上方；
所述冲管的上端位于油管的通孔内，油管的上端安装有油管盖板，冲管的上端面低于油管盖板；
所述油管盖板位于模拟井壁的通孔内，模拟井壁的上端安装有上盖板；
在所述釜体的上端口安装有上法兰。
在所述釜体的底部开有多组密封槽，在所述密封槽内安装有O型圈；
在釜体的底部设有短轴，在盖板的下端面设有孔，釜体底部的短轴直接***盖板的孔内。
在所述模拟井壁的壁面上开有多组通孔，通孔的直径为10mm～20mm。
在所述油管的管壁上开有多组通孔。
所述压力测量***进一步包括压力引流管，从流体注入口***釜体内，或者在釜体上开有压力引流口，所述压力引流管通过压力引流口***釜体内；
所述压力引流管的头部设有过滤头。
所述可膨胀筛管性能检测实验装置进一步包括可调角度支架，所述可调角度支架包括固定架和蜗轮蜗杆机构，蜗杆一端安装在固定架上，另一端与釜体的一侧连接，釜体的另一侧与固定架活动连接，转动涡轮时，釜体能够在0-90°范围内的旋转，并能够在任意角度上锁定。
利用上述可膨胀筛管性能检测实验装置进行可膨胀筛管性能评价的方法，包括：
自膨胀环空充填性能评价步骤：将热流体自釜体进液口注入釜体，热流体依次通过模拟井壁、可膨胀筛管、油管、冲管，最后经出口流出，进入循环池，通过流体的驱替(即通过流体的不同性质引发可膨胀筛管膨胀，从而充填环空)，引发所述可膨胀筛管膨胀充填环空，然后进行自膨胀环空充填性能评价，具体包括：筛管膨胀后，从釜体内整体取出模拟井壁及其内部膨胀后的可膨胀筛管，从模拟井壁的壁面上的通孔观察模拟井壁与可膨胀筛管的环空是否被充填满；充填后开展模拟地层砂驱替试验，若模拟井壁没有被可膨胀筛管膨胀后充填满，会有地层砂沉积在模拟井壁与可膨胀筛管之间的底座上；
渗流性能K的评价步骤：获取可膨胀筛管的外壁压力、出口压力，然后根据达西公式计算渗透率：
其中，q是流量，由柱塞泵出口处流量计监测得到，u是流体粘度，由粘度计测出；L是可膨胀筛管膨胀后的厚度，A是可膨胀筛管基管的开口面积，ΔP是筛管内外压差，外压力由压力计测得，内压力为出口压力，即大气压P；
带压膨胀性能评价步骤：关闭出口处的控制阀门，打开柱塞泵，监测釜体内压力，在一定压力下加热引发可膨胀筛管膨胀，泄压冷却后打开釜体观察可膨胀筛管是否膨胀及膨胀前后厚度差异；
抗堵塞性能评价步骤：模拟井壁与釜体内壁环空充填满模拟地层砂，通过长时间驱替，每天监测并记录压力变化，从而计算出对应每一种压力的膨胀后的可膨胀筛管的渗透率的变化，即为抗堵塞性能；
挡砂精度评价步骤：在模拟井壁的外壁与釜体内壁之间的环空中填满不同粒度砂子的模拟地层砂，注入模拟地层温度的流体进行驱替，通过收集盖板中的砂样做粒度分析获得挡砂精度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、发明中装置具有引发聚合物可膨胀功能的热流体注入***，流体介质可采用水、白油或酸液等，温度范围可控制在室温～120℃，实现在不同温度下引发可膨胀筛管膨胀充填环空，并且在釜体外具有恒温箱，以保持和模拟地层恒定温度，检验可膨胀的热老化性能。
2、地层及模拟井筒装置从外到内由耐高压釜体、地层砂模拟充填层、模拟井壁或射孔套管、聚合物可膨胀、割缝或打孔管及冲管组成。其中模拟井壁具有不规则形状，可模拟井壁缩颈，以检验可膨胀充填环空的充填充实性能；装置中加入冲管结构，有效的改变了驱替液体的流动方向，使驱替液体有效的通过可膨胀筛管的渗透层。
3、底座和模拟井壁、筛管基管都采用轴孔***式O型圈密封结构，通过模拟井壁、筛管基管的变径接头可匹配不同尺寸规格的模拟井壁及筛管基管，实现了模拟不同井下井眼尺寸的模拟试验。
4、实验装置及方法既可以模拟可膨胀筛管的工作动作，又可以评价其膨胀后的功能和性能。
5、实验方法三维径向流筛管模拟实验装置能够真实地模拟油藏流体的渗流规律及储层缓慢出砂过程，以此来研究防砂筛管的挡砂精度、堵塞情况及出砂量等；
6、评价模型包括了定性指标及定量指标，定性指标包括可膨胀筛管能否实现流体或温度引发膨胀及能否实现带压膨胀；定量指标包括流体引发可膨胀筛管膨胀的温度、PH值等，以及可膨胀筛管膨胀充填后的挡砂精度、渗流性能、抗堵塞性能、井壁支撑性能等综合指标；
7、装置设计有可调角度支架，可调角度支架上设计有蜗轮蜗杆转动机构，可实现0-90°范围内的旋转，并可在任意角度上锁定；
8、***采用计算机程序控制计算机数据处理***，温度、压力、流量信号由计算机与控制器通讯获取，计算机将这些信号经数据处理，在计算机屏幕上显示，能根据实验数据对防砂筛管的整体性能进行综合评价。
附图说明
图1本发明方法中的评价实验模型
图2本发明实验装置的示意图
图3本发明实验装置中的模拟釜体的结构示意图
图4本发明实验装置中的模拟筛管试验样机的结构示意图
图5本发明实验装置中的可膨胀筛管的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
本发明装置通过模拟井下温度和防砂方式、防砂参数变化条件，利用流量计、压力传感器、沉砂收集器及数据采集处理***，准确跟踪温度、压力、流量的变化情况；通过该评价方法对实验数据进行计算分析，能直观的反映筛管的流通能力、抗堵塞能力、挡砂精度、挡砂能力，对筛管的整体性能做出准确的评判，进一步为防砂筛管的合理选井应用提供有力依据。
本发明中的实验装置可模拟可膨胀筛管的井下工作原理及动作，并可检测可膨胀筛管膨胀前后的压力计温度过定性指标及定量指标的结合，综合评价可膨胀筛管的综合性能，并模拟筛管的井下工作原理，为可膨胀筛管的现场应用提供技术支持。
本发明评价实验模型如下：
可膨胀防砂筛管性能评价指标包括两类：
(1)定性指标：该类指标模拟机评价可膨胀筛管的工作原理及功能实现的性能，主要包括温度或流体引发膨胀的性能、带压膨胀性能、井壁支撑力学性能，也是此类筛管的独特性能。
(2)定量指标：该类指标主要为评价筛管的渗流性能、挡砂性能、抗堵塞性能评价方法。
通过定性指标及定量指标结合建立筛管综合性能评价方法，建立的可膨胀筛管评价实验模型如图1所示。
如图2所示，可膨胀筛管性能检测实验装置主要包括以下几个部分：模拟地层及井筒***、热流体循环驱替***、压力及应力检测***、温度控制***、数据采集处理***及辅助***。其中地层及井筒模拟***由模型本体、模型上盖、模拟套管及盖板、模拟油管及盖板、可调式密封底座、冲管等组成。
压力测量***：监测注入压力、膨胀筛管外壁压力(模拟井壁处压力)、出口压力；
温度测量***：采用温度传感器监测预热装置容器内流体温度、釜体内温度
应力测量***：采用接触应力传感器监测模拟井壁处膨胀筛管接触应力
流体循环***：流体在预热装置内加热，通过柱塞泵通过注入阀门泵入釜体，依次通过填砂层(可膨胀的筛管外壁材料(该材料膨胀充填环空))、模拟井壁的开孔、膨胀筛管、冲管上端口，最终由出口阀门流出，再泵回预热装置，循环利用。
试验釜体如图3所示。
模拟筛管试验样机如图4所示。
具体来说，本发明装置包括：上法兰1、釜体11和安装在釜体11内腔中的油管盖板2、上盖板3、定位环4、卡环5、可膨胀筛管6(如图5所示)、油管7、套管(即模拟井壁)8、冲管9、盖板10、。
在釜体11的底部固定安装有盖板10，盖板10的中心设有通孔，与釜体底部的通孔连通形成出口；
在盖板10上设有两个同心的基管，冲管9的底部固定连接在盖板10的中心，冲管9的中心通孔与盖板10的通孔连通；
油管7套在冲管9的外部，其底部***到盖板上的一个基管内；可膨胀筛管6安装在油管7的外部；模拟井壁8套在可膨胀筛管的外部，其底部***到盖板上的一个基管内；
可膨胀筛管6的上端和下端均通过定位环4和卡环5固定在油管7的外壁上；
冲管9的上端位于油管7的通孔内，油管7的上端安装有油管盖板2，油管盖板2位于套管8的通孔内，套管8的上端安装有上盖板3；
上法兰将釜体的上端口密封；
在釜体的壁上开有流体注入口、测压孔。
在釜体的底部开有多组密封槽，，在釜体的底部设有短轴，在盖板10的下端面设有孔，釜体底部的短轴直接***盖板10的孔内，密封槽内安装有O型圈，实现釜体底部与盖板之间的密封。
评价装置组成及试验方法具体如下：
1)模拟釜体从里到外依次为冲管(冲管可连接于底座上，通过焊接固定)、筛管样机、模拟井壁(开孔套管)、釜体外壁；如图4所示，在高压釜体底座，可***膨胀筛管试验样机，底座开有多个密封槽，密封槽上部通过O型圈与膨胀筛管样机底部基管密封(底部基管直接***底座，通过轴孔配合，***密封)，并可通过变径接头转换成不同规格的筛管基管进行实验。
2)流体通过预热装置加热，通过改变不同流体介质可实现工作温度为室温-120℃，加热后的流体通过柱塞泵泵入模拟釜体外壁的注入口，流体注入口8个，均匀分布在釜体四周(入口可以在一个平面，也可不在一个平面，数量也可根据实际情况进行调整)，通过压力计监测注入压力，釜体外部有恒温箱，保持釜体内温度。
3)模拟井壁(打孔套管)，壁面上打有孔眼，孔眼直径10mm～20mm。
4)装置本体最大工作压力：6MPa
根据以下方程计算：
(1)达西方程：
(2)渗透率：
(3)挡砂性能：Sd
(4)抗堵塞性能
式中：q-流量，K-渗透率，A-过流面积，△P-压差，μ-粘度，L-长度，Vt-装置中地层砂总体积，Vs-通过筛管的地层砂总体积，R-允许过砂比，P0-初始驱替压差，为整个评价时间内的平均驱替压差。
表1
模型由模型本体(即釜体)、模型上盖、模型密封圈、各个接口、防砂筛管及可调角度支架等组成。模型入口设计了8个进油口，可同时进液，也可有选择的进液，只需打开相应的阀门即可。模型上设计有压力引流管，可根据需要调节引流管***的位置，实现压力引流管的***深度可调，引流管设计了3套，可***到内管外壁、内环空中、砂层中、外环空中(与入口连通)，可测量内管外壁压力、内环空中某位置压力、砂层中压力、外环空中压力，引流管头部设计有过滤头，可防止细砂流入引流管堵塞引流管道。
具体来说明，本发明具有以下特点：
1、本发明是一套模拟防砂筛管在不同完井方式、防砂参数和温度条件下的的检测实验装置及评价方法，具有直观、准确、操作简便等功能。
2、装置入口设计了8个进油口，可同时进液，也可有选择的进液，只需打开相应的阀门即可。
3、装置上设计有压力引流管，可根据需要调节引流管***的位置，实现压力引流管的***深度可调，可测定流体入口压力、砂体压力、环空压力、内管的外壁压力。引流管头部设计有过滤头，可防止细砂流入引流管堵塞引流管道。例如，压力引流管可以采用带有挡砂头的不锈钢管，可通过釜体的进油孔或另外开口***到釜体里面，监测压力变化。
4、内置冲管能够真实的模拟油藏流体的渗流规律及储层缓慢出砂过程，以此来研究防砂筛管的堵塞情况及出砂量等。
5、可调式密封底座能配套不同尺寸规格的防砂筛管且拆卸方便；同时，该底座也是一个沉砂收集器，挡不住的砂子可以透过膨胀后筛管进入基管和冲管之间沉降，可在底座收集，这样就能测量出砂量并进行挡砂精度分析。
6、装置具有恒温的功能。
7、***采用计算机程序控制计算机数据处理***，温度、压力、流量信号由计算机与控制器通讯获取，计算机将这些信号经数据处理，在计算机屏幕上显示，能根据实验数据对防砂筛管的整体性能进行综合评价。
本发明针对可膨胀筛管的性能特点，建立了具有温度模拟、挡砂精度测试、渗流性能测试、井壁径向支撑力测试的物理模拟评价试验装置，并建立了评价方法，以实现对可膨胀筛管的自膨胀、挡砂精度、力学性能的检测及评价，为井下应用提供依据，也为人工井壁的研发和现场应用提供了有力保障。
上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。
Claims (8)
1.一种可膨胀筛管性能检测实验装置，其特征在于：所述可膨胀筛管性能检测实验装置包括：模拟地层及井筒***、流体循环***、压力测量***、应力测量***、温度控制***、数据采集处理***；
所述模拟地层及井筒***包括恒温箱和设置在恒温箱内的釜体，以及安装在釜体内的冲管、油管、可膨胀筛管和模拟井壁；在釜体底部设有出口；
在所述釜体的侧壁上开有流体注入口和测压孔；
所述流体循环***包括预热装置和柱塞泵，所述预热装置对流体进行预热，柱塞泵将经过预热后的流体通过釜体上的流体注入口注入到釜体内部；
所述压力测量***与釜体上的测压孔和出口连接，监测注入压力、可膨胀筛管的外壁压力和出口压力；
所述温度测量***采用温度传感器监测预热装置内流体的温度和釜体内的温度；
所述应力测量***采用接触应力传感器监测模拟井壁处的可膨胀筛管的接触应力；
所述温度控制***控制恒温箱的温度；
所述数据采集处理***收集压力测量***输出的注入压力、可膨胀筛管的外壁压力、出口压力和应力测量***输出的接触应力，对这些数据进行处理，并控制流体循环***的流体注入流量。
2.根据权利要求1所述的可膨胀筛管性能检测实验装置，其特征在于：在所述釜体的底部安装有盖板，盖板的中心设有通孔，与釜体底部的出口连通；
所述冲管的底部固定连接在盖板的中心，冲管的中心通孔与盖板的通孔连通；
在所述盖板上设有两个与冲管同轴线的基管；
所述油管套在冲管的外部，其底部***到盖板上的一个基管内；
所述可膨胀筛管安装在油管的外部；
所述模拟井壁套在膨胀筛管的外部，其底部***到盖板上的另一个基管内；
所述可膨胀筛管的上端和下端均通过定位环和卡环固定在油管的外壁上；上端的定位环和卡环位于油管盖板的下方；下端的定位环和卡环位于基管的上方；
所述冲管的上端位于油管的通孔内，油管的上端安装有油管盖板，冲管的上端面低于油管盖板；
所述油管盖板位于模拟井壁的通孔内，模拟井壁的上端安装有上盖板；
在所述釜体的上端口安装有上法兰。
3.根据权利要求2所述的可膨胀筛管性能检测实验装置，其特征在于：在所述釜体的底部开有多组密封槽，在所述密封槽内安装有O型圈；
在釜体的底部设有短轴，在盖板的下端面设有孔，釜体底部的短轴直接***盖板的孔内。
4.根据权利要求3所述的可膨胀筛管性能检测实验装置，其特征在于：在所述模拟井壁的壁面上开有多组通孔，通孔的直径为10mm～20mm。
5.根据权利要求4所述的可膨胀筛管性能检测实验装置，其特征在于：在所述油管的管壁上开有多组通孔。
6.根据权利要求5所述的可膨胀筛管性能检测实验装置，其特征在于：所述压力测量***进一步包括压力引流管，从流体注入口***釜体内，或者在釜体上开有压力引流口，所述压力引流管通过压力引流口***釜体内；
所述压力引流管的头部设有过滤头。
7.根据权利要求1至6任一所述的可膨胀筛管性能检测实验装置，其特征在于：所述可膨胀筛管性能检测实验装置进一步包括可调角度支架，所述可调角度支架包括固定架和蜗轮蜗杆机构，蜗杆一端安装在固定架上，另一端与釜体的一侧连接，釜体的另一侧与固定架活动连接，转动涡轮时，釜体能够在0-90°范围内的旋转，并能够在任意角度上锁定。
8.利用权利要求1至7任一所述可膨胀筛管性能检测实验装置进行可膨胀筛管性能评价的方法，其特征在于：所述方法包括：
自膨胀环空充填性能评价步骤：将热流体自釜体进液口注入釜体，热流体依次通过模拟井壁、可膨胀筛管、油管、冲管，最后经出口流出，进入循环池，通过流体的驱替，引发所述可膨胀筛管膨胀充填环空，然后进行自膨胀环空充填性能评价，具体包括：筛管膨胀后，从釜体内整体取出模拟井壁及其内部膨胀后的可膨胀筛管，从模拟井壁的壁面上的通孔观察模拟井壁与可膨胀筛管的环空是否被充填满；充填后开展模拟地层砂驱替试验，若模拟井壁没有被可膨胀筛管膨胀后充填满，会有地层砂沉积在模拟井壁与可膨胀筛管之间的底座上；
渗流性能K的评价步骤：获取可膨胀筛管的外壁压力、出口压力，然后根据达西公式计算渗透率：
<mrow>
<mi>K</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>q</mi>
<mi>&mu;</mi>
<mi>L</mi>
</mrow>
<mrow>
<mi>A</mi>
<mi>&Delta;</mi>
<mi>P</mi>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
其中，q是流量，由柱塞泵出口处流量计监测得到，u是流体粘度，由粘度计测出；L是可膨胀筛管膨胀后的厚度，A是可膨胀筛管基管的开口面积，ΔP是筛管内外压差，外压力由压力计测得，内压力为出口压力，即大气压P；
带压膨胀性能评价步骤：关闭出口处的控制阀门，打开柱塞泵，监测釜体内压力，在一定压力下加热引发可膨胀筛管膨胀，泄压冷却后打开釜体观察可膨胀筛管是否膨胀及膨胀前后厚度差异；
抗堵塞性能评价步骤：模拟井壁与釜体内壁环空充填满模拟地层砂，通过长时间驱替，每天监测并记录压力变化，从而计算出对应每一种压力的膨胀后的可膨胀筛管的渗透率的变化，即为抗堵塞性能；
挡砂精度评价步骤：在模拟井壁的外壁与釜体内壁之间的环空中填满不同粒度砂子的模拟地层砂，注入模拟地层温度的流体进行驱替，通过收集盖板中的砂样做粒度分析获得挡砂精度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610312938.6A CN107367450B (zh) | 2016-05-12 | 2016-05-12 | 一种可膨胀筛管性能检测实验装置及评价方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610312938.6A CN107367450B (zh) | 2016-05-12 | 2016-05-12 | 一种可膨胀筛管性能检测实验装置及评价方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107367450A true CN107367450A (zh) | 2017-11-21 |
| CN107367450B CN107367450B (zh) | 2020-04-17 |
Family
ID=60303434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610312938.6A Active CN107367450B (zh) | 2016-05-12 | 2016-05-12 | 一种可膨胀筛管性能检测实验装置及评价方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107367450B (zh) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108318398A (zh) * | 2018-01-08 | 2018-07-24 | 中国石油天然气股份有限公司 | 稠油油藏高温高压驱油效率实验装置及其实验方法 |
| CN108518205A (zh) * | 2018-06-05 | 2018-09-11 | 西南石油大学 | 一种可视化模拟过筛管防砂工艺的实验装置及方法 |
| CN108918266A (zh) * | 2018-07-10 | 2018-11-30 | 常州大学 | 一种模拟深水地质灾害对管柱强度影响的实验装置及方法 |
| CN110618162A (zh) * | 2018-06-19 | 2019-12-27 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种自膨胀防砂筛管膨胀性能实验装置及其实验方法 |
| CN110618068A (zh) * | 2018-06-19 | 2019-12-27 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种自膨胀防砂筛管渗流性能实验装置、***及方法 |
| CN112177570A (zh) * | 2019-06-14 | 2021-01-05 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种砾石充填防砂井挤压充填形态模拟实验装置和方法 |
| CN113834763A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-12-24 | 中国海洋石油集团有限公司 | 一种用于油田开发二次防砂工艺评价的试验装置与方法 |
| CN114459652A (zh) * | 2021-07-12 | 2022-05-10 | 中海油能源发展股份有限公司 | 一种用于评价可膨胀管及其外部密封模块性能的试验装置及其评价方法 |
| CN114459782A (zh) * | 2020-10-22 | 2022-05-10 | 中国石油化工股份有限公司 | 充填防砂工具机械性能评价试验装置及方法 |
| CN114486550A (zh) * | 2020-10-27 | 2022-05-13 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种井下变温补贴管自由胀形试验方法以及试验*** |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0813462A (ja) * | 1994-06-29 | 1996-01-16 | Nittoc Constr Co Ltd | 水抜きボーリング工法 |
| CN201096769Y (zh) * | 2007-09-18 | 2008-08-06 | 中国石油天然气股份有限公司 | 多功能防砂试验装置 |
| CN101509840A (zh) * | 2009-03-13 | 2009-08-19 | 中国海洋石油总公司 | 一种评价防砂管性能的方法及其专用装置 |
| CN201406994Y (zh) * | 2009-03-13 | 2010-02-17 | 中国海洋石油总公司 | 一种评价防砂管性能的装置 |
| CN201539971U (zh) * | 2009-06-26 | 2010-08-04 | 浙江康泉电器有限公司 | 提高出水率的电热水器进水管 |
| CN201795982U (zh) * | 2010-09-20 | 2011-04-13 | 中国海洋石油总公司 | 一种评价筛管防砂性能的装置 |
| CN103410483A (zh) * | 2013-07-25 | 2013-11-27 | 中国石油天然气股份有限公司 | 水平井筛管防砂效果评价装置及方法 |
| US20130327526A1 (en) * | 2011-11-28 | 2013-12-12 | Otkrytoe aktsionernoe obschestvo 'Tatneft" im. V.D.Shashina | Expandable sand screen and method for well casing for thermal oil recovery |
| CN205228802U (zh) * | 2015-12-08 | 2016-05-11 | 中国石油天然气股份有限公司 | 筛管防砂试验装置 |
-
2016
- 2016-05-12 CN CN201610312938.6A patent/CN107367450B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0813462A (ja) * | 1994-06-29 | 1996-01-16 | Nittoc Constr Co Ltd | 水抜きボーリング工法 |
| CN201096769Y (zh) * | 2007-09-18 | 2008-08-06 | 中国石油天然气股份有限公司 | 多功能防砂试验装置 |
| CN101509840A (zh) * | 2009-03-13 | 2009-08-19 | 中国海洋石油总公司 | 一种评价防砂管性能的方法及其专用装置 |
| CN201406994Y (zh) * | 2009-03-13 | 2010-02-17 | 中国海洋石油总公司 | 一种评价防砂管性能的装置 |
| CN201539971U (zh) * | 2009-06-26 | 2010-08-04 | 浙江康泉电器有限公司 | 提高出水率的电热水器进水管 |
| CN201795982U (zh) * | 2010-09-20 | 2011-04-13 | 中国海洋石油总公司 | 一种评价筛管防砂性能的装置 |
| US20130327526A1 (en) * | 2011-11-28 | 2013-12-12 | Otkrytoe aktsionernoe obschestvo 'Tatneft" im. V.D.Shashina | Expandable sand screen and method for well casing for thermal oil recovery |
| CN103410483A (zh) * | 2013-07-25 | 2013-11-27 | 中国石油天然气股份有限公司 | 水平井筛管防砂效果评价装置及方法 |
| CN205228802U (zh) * | 2015-12-08 | 2016-05-11 | 中国石油天然气股份有限公司 | 筛管防砂试验装置 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 胡博仲等: "《大庆油田机械采油配套技术》", 30 June 1998 * |
| 裴红: "一种超稠油开采管柱的研制", 《科学创新导报》 * |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108318398A (zh) * | 2018-01-08 | 2018-07-24 | 中国石油天然气股份有限公司 | 稠油油藏高温高压驱油效率实验装置及其实验方法 |
| CN108518205A (zh) * | 2018-06-05 | 2018-09-11 | 西南石油大学 | 一种可视化模拟过筛管防砂工艺的实验装置及方法 |
| CN110618162B (zh) * | 2018-06-19 | 2022-01-18 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种自膨胀防砂筛管膨胀性能实验装置及其实验方法 |
| CN110618162A (zh) * | 2018-06-19 | 2019-12-27 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种自膨胀防砂筛管膨胀性能实验装置及其实验方法 |
| CN110618068A (zh) * | 2018-06-19 | 2019-12-27 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种自膨胀防砂筛管渗流性能实验装置、***及方法 |
| CN108918266A (zh) * | 2018-07-10 | 2018-11-30 | 常州大学 | 一种模拟深水地质灾害对管柱强度影响的实验装置及方法 |
| CN108918266B (zh) * | 2018-07-10 | 2020-09-08 | 常州大学 | 一种模拟深水地质灾害对管柱强度影响的实验装置及方法 |
| CN112177570A (zh) * | 2019-06-14 | 2021-01-05 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种砾石充填防砂井挤压充填形态模拟实验装置和方法 |
| CN114459782A (zh) * | 2020-10-22 | 2022-05-10 | 中国石油化工股份有限公司 | 充填防砂工具机械性能评价试验装置及方法 |
| CN114486550A (zh) * | 2020-10-27 | 2022-05-13 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种井下变温补贴管自由胀形试验方法以及试验*** |
| CN113834763A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-12-24 | 中国海洋石油集团有限公司 | 一种用于油田开发二次防砂工艺评价的试验装置与方法 |
| CN113834763B (zh) * | 2021-04-19 | 2024-01-02 | 中国海洋石油集团有限公司 | 一种用于油田开发二次防砂工艺评价的试验装置与方法 |
| CN114459652A (zh) * | 2021-07-12 | 2022-05-10 | 中海油能源发展股份有限公司 | 一种用于评价可膨胀管及其外部密封模块性能的试验装置及其评价方法 |
| CN114459652B (zh) * | 2021-07-12 | 2024-01-02 | 中海油能源发展股份有限公司 | 一种用于评价可膨胀管及其外部密封模块性能的试验装置及其评价方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107367450B (zh) | 2020-04-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107367450A (zh) | 一种可膨胀筛管性能检测实验装置及评价方法 | |
| CN110470585B (zh) | 一种页岩动态渗吸能力的实验测试装置及方法 | |
| CN102094641B (zh) | 一种压裂充填防砂模型 | |
| CN113640473A (zh) | 一种钻井及压裂用封堵能力测试实验装置及测试方法 | |
| CN109236243A (zh) | 三维综合性储层水合物模拟分析***及分析方法 | |
| CN109541175B (zh) | 一种模拟井下钻井液循环形成泥饼的装置和方法 | |
| CN102562040A (zh) | 高温高压钻井液漏失动态评价仪 | |
| CN209398398U (zh) | 三维综合性储层水合物模拟分析*** | |
| CN108387685B (zh) | 深水浅部弱胶结地层钻井液稳定井壁作用评价的方法和装置 | |
| CN105804738B (zh) | 一种泥页岩井壁稳定及完整性可视化评价装置 | |
| CN105298488A (zh) | 非连续充填方式下导流能力测试方法 | |
| CN111577236B (zh) | 致密油藏水平井多段压裂渗流模拟装置 | |
| CN107725046A (zh) | 一种评价油藏注水过程中毛管力的设备和方法 | |
| CN106593416A (zh) | 一种环空圈闭流体压力升高实验装置及方法 | |
| CN109442226A (zh) | 模拟液烃管道泄漏的装置及利用该装置测算泄漏量的方法 | |
| CN113252532B (zh) | 一种异常高温高压地层砂体突破渗流屏障的模拟装置 | |
| US4233840A (en) | Method for evaluation of the response of different cores to a recovery process and apparatus therefor | |
| CN115949377A (zh) | 一种井下地层多功能防砂性能评价***及方法 | |
| CN116429639A (zh) | 一种测量胶囊聚合物增粘性能的实验装置、监测方法 | |
| CN213039278U (zh) | 一种人工模拟井壁 | |
| CN211347842U (zh) | 一种改变混合气体温度的出口端负压三轴渗流装置 | |
| CN110306976B (zh) | 注惰性气体管控环空带压实验装置及其实验方法 | |
| CN115683969A (zh) | 一种模拟井筒波动压力的钻井液变压差封堵性能评价方法 | |
| CN209640338U (zh) | 低温高压条件下水合物物性联测装置 | |
| CN219061599U (zh) | 一种井下地层多功能防砂性能评价装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |