CN205135615U - 一种油气合采裸眼完井不同含水率出砂临界压差实验装置 - Google Patents
一种油气合采裸眼完井不同含水率出砂临界压差实验装置 Download PDFInfo
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Abstract
一种油气合采裸眼完井不同含水率出砂临界压差实验装置，用来确定油气混采井出水后不同含水率的出砂临界压差。利用现场所取岩心或人工岩心进行实验，实验岩心中间钻一个直径为25mm的通心孔，作为模拟井筒。实验的油为需要测定出砂临界压差油田的原油，实验使用的气和水为空气和地层水。根据油田地质资料确定实验中岩心所需加载的轴向载荷。实验中油、气和水分别经高压泵加压后混合，实验中利用恒压装置向高压釜中泵入压力恒定的油气水混合物，通过调节恒压装置输出压力可以调节岩心内外的压差。当激光粒度仪测定流出的油气水混合物中含砂量大于0.5‰时，即认为岩心发生破坏，此时的压差即认为是出砂临界压差，在生产中不能超过此临界压差进行生产。
Description
技术领域
本实用新型属于石油与天然气领域，具体涉及一种室内评价油气合采裸眼完井不同含水率出砂临界压差实验装置。
背景技术
在石油与天然气开采过程中，有一些井会出现石油和天然气在同一层的情况，在开采时，石油和天然气同时采出。也有一些井刚开始开采时只有石油，但在后期开采时会有天然气采出，这可能是由于随着生产时间的增加，地层的孔隙压力降低，石油的汽油比降低，石油中溶解的天然气就会挥发出来，从而出现油气合采。在开采过程中，由于水侵造成地层出水，使油气水同时被开采出来。一旦地层见水，地层见水后会破坏地层的渗透率，使油气井产量下降。而地层见水的另一个严重问题是地层出砂。并且生产时间越长，地层含水率越高，油气井出砂量越大。地层出砂后砂粒进入井筒会磨损油气井管柱，增加了修井的频率，大大增加了维护费用。对于裸眼完井的地层，地层出水会使井壁失稳，引起井壁坍塌，同时地层出水也会破坏地层强度，使地层岩石骨架砂变为游离砂，这将会大大增加地层的出砂量，甚至使地层坍塌，掩埋井筒，从而使井报废。在世界范围内，裸眼完井依然是一种重要的完井方式，尤其在海上油气田以及陆上水平井中裸眼完井的应用很多，其优点是完井难度小，但其缺点是在开采过程中，地层见水后可能出砂。在统计资料中可以得出，裸眼完井的油气井中因见水后出砂的比例很大。一旦裸眼完井出砂，则没有有效的办法可以阻止地层出砂。并且，随着开采时间的增加，油气井的含水率也在上升，相应的临界生产压差降低。在油气田中，地层出水后如何确定合理的压差范围是非常重要的方面。现在确定油气井出水后的出砂临界压差用的最多的方法是数值模拟和经验公式，其准确性并不高，并且对于不同油气田不同油气层差异很大，不同含水率时的临界压差也不同，并不是通过一套软件一个公式就能准确测定出砂临界压差。因此，需要研制出一种能在实验室内评价油气合采裸眼完井不同含水率出砂临界压差实验装置
发明内容
针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种室内评价油气合采裸眼完井不同含水率出砂临界压差实验装置，用来确定油气混采井出水后不同含水率的出砂临界压差。
为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种油气合采裸眼完井不同含水率出砂临界压差实验装置，其特征在于：它包括轴压泵、轴压控制***、高压釜、岩心、岩心夹持器、储水罐、水量调节器、高压泵、储油罐、油量调节器、高压泵、空气压缩机、储气罐、气量调节器、高压泵、恒压装置、进口压力传感器、出口压力传感器、激光粒度仪、数据采集卡、数采电脑等。所述的高压釜高度为50cm，直径为40cm，所述岩心直径为5-1/2″，岩心高度为35cm，岩心中间为空心结构，空心直径为2.5cm。水量调节器和油量调节器以及气量调节器可以分别调节进入油气水混合器中水和油以及气的质量，从而确定油气水混合物的含水率，通过调节水量调节器和油量调节器以及气量调节器就可以改变油气水混合物的含水率。所述恒压装置能够精确的控制进口压力，从而使岩心处于恒定的压差下实验，通过调节恒压装置的出口压力而改变岩心的内外压差。所述激光粒度仪能够实时测出从岩心中流出的油气水混合物中的含砂量，当含砂量大于0.5‰时，认为岩心破坏，此时的进口压力传感器与出口压力传感器的压力差值即为临界压差。
本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、实验条件为模拟地层条件，岩心在恒定的压差下实验保证了实验数据的准确性，对于所测得的数据可靠性高。2、本实用新型可以为油田现场提供准确的不同含水率下的出砂临界压差，为油田制定开采方案提供数据支持。3、本实用新型中的装置安装简单、操作方便，测试速度快。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图
图2是实验用岩心的俯视图
图3是实验用岩心的剖面图
图中：储油罐1、轴压泵2、轴压控制***3、储油腔4、活塞5、高压釜上法兰6、密封圈7、上橡胶密封垫8、密封带9、高压釜10、岩心11、模拟井筒12、高压釜内腔13、岩心夹持器14、储水罐15、水量调节器16、高压泵17、储油罐18、油量调节器19、高压泵20、空气压缩机21、储气罐22、气量调节器23、高压泵24、油气水混合器25、恒压装置26、进口压力表27、出口压力传感器28、泄压阀29、下橡胶密封垫30、高压釜下法兰31、出口压力表32、出口压力传感器33、激光粒度仪34、接液池35、数据采集卡36、数采电脑37。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。
如图1所示，本实用新型包括一高压釜10、一轴压泵2、一轴压控制***3、一储水罐15、一储气罐22、一空气压缩机21、一水量调节器16、一油量调节器19、一气量调节器23、一油气水混合器25、一恒压装置26、一数据采集卡36、一数采电脑37、一岩心11、一岩心夹持器14、一激光粒度仪34、一接液池35、一泄压阀29、两个储油罐1和18、三个高压泵17、20和24、若干压力表、压力传感器和密封垫等。岩心11放于高压釜内腔13中，置于岩心夹持器14上，岩心11与岩心夹持器14中间有下橡胶密封垫30，岩心11放置好后，储油腔4、活塞5与高压釜上法兰6为一体装置，将高压釜上法兰6置于高压釜10上并锁紧，活塞5与岩心11接触，中间有上橡胶密封垫8，密封带9缠绕于上橡胶密封垫8与岩心11相接触的外部，启动轴压泵2后，通过控制轴压控制装置3使储油罐1中的油进入储油腔4，从而推动活塞5向下运动，和岩心11接触的上橡胶密封垫8与下橡胶密封垫30在活塞的推动下起到密封岩心11的作用，关闭泄压阀29、打开激光粒度仪34、数据采集卡36与数采电脑37，启动空气压缩机21，向储气罐22供气，启动高压泵17、高压泵20、高压泵24，储水罐15中的水与储油罐18中的油以及储气罐22中的气体分别通过水量调节器16、油量调节器19和气量调节器23而进入管路***，调节水量调节器16和油量调节器19以及气量调节器23可以改变水、油、气的比例，水、油、气在油气水混合器25中混合均匀，通过恒压装置26可以使油气水的混合物以恒定压力进入高压釜内腔13，调节恒压装置26可以改变油气水混合物进入高压釜内腔13的压力，进口压力表27与进口压力传感器28采集的压力均为高压釜10进口压力，高压釜内腔13中的油气水混合物通过岩心11进入模拟井筒12，进入模拟井筒的油气水混合物可能携带了岩心11中的砂粒，油气水混合物通过激光粒度仪34后可以实时分析油气水混合物中的含砂量，最后油气水混合物进入接液池35，出口压力表32、出口压力传感器33采集到的是模拟井筒12内的压力，进口压力传感器28采集的压力、出口压力传感器33采集的压力和激光粒度仪34中的含砂量数据汇总到数据采集卡36并在数采电脑37中显示所采集的数据，通过调节恒压装置26改变油气水混合物进入高压釜内腔13的压力，当激光粒度仪34采集的含砂量数据大于0.5‰时，认为岩心发生破坏，此时进口压力传感器28与出口压力传感器33所采集的压力差值即为临界压差，若要进行其它含水率下出砂临界压差实验，就要调节水量调节器16、油量调节器19和气量调节器23进而改变油气水混合物的含水率。
上述实施例中，岩心11与岩心夹持器14之间有一个密封垫30，岩心夹持器14与密封垫30和岩心11下部的一段用密封带密封。岩心11上部与活塞5之间有一个密封垫8，活塞5与密封垫8和岩心11上部的一段用密封带9密封，因而高压釜内腔13中的油气水混合物就不能从连接处的空隙中流出。活塞5和储油腔4之间有一个密封圈7，起到了密封的作用。泄压阀29的作用是在实验结束后打开泄压阀29泄压。
上述实施例中，进口压力传感器28、出口压力传感器33和激光粒度仪34都与数据采集卡36相连，所有的数据将会通过数据采集卡36传输到数采电脑37。高压泵17、高压泵20、高压泵24启动后可以分别为水和油以及气体增压，并且油和水以及气体在油气水混合器25中充分的混合，但从油水混合器25中输出的油水混合物有压力波动，而岩心11对压力波动很敏感，所以在油气水混合器25后又加了一个恒压装置26，其可以将油气水混合器25输出的压力过滤为恒定压力。通过调节恒压装置26的输出压力就可以控制岩心11的内外压差。而轴压泵2和轴压控制***3可以为岩心11加轴向载荷，这样可以模拟岩石在地层时的受力状态，通过启动轴压泵2可以给轴压控制***3提供动力，进而通过调节轴压控制***3而给储油腔4供油，从而推动活塞5运动，活塞5压岩心11从而给岩心11施加轴向压力。
本实用新型的使用过程为：
1)首先将密封好的岩心11放入高压釜下法兰31，然后安装好高压釜上法兰6，关闭泄压阀29，启动激光粒度仪34、数据采集卡36和数采电脑37，完成准备工作。
2)启动轴压泵2与轴压控制***3，通过某油气田的地质资料而确定岩心11所需要加的轴压，然后调节轴压控制装置3使活塞5向下移动为岩心11加轴压。当岩心11加到所需轴压后，启动空气压缩机21，为储气罐22注气，启动水量调节器16和油量调节器19以及气量调节器23，根据所需要的含水率条件设定水和油以及气体的流量。然后启动高压泵17、高压泵20和高压泵24，将水和油以及气体加压泵入油气水混合器25。混合后的油气水混合物经过恒压装置26后进入高压釜内腔13。通过调节恒压装置26的输出压力而改变岩心11的内外压差。进口压力表27与出口压力表32的差值或进口压力传感器28与出口压力传感器33采集到的压力差值即为压差。
3)高压釜10中的油气水混合物在压力的作用下通过岩心11的孔隙而流入模拟井筒12，油气水混合物流入激光粒度仪34后就可以测得油气水混合物中的含砂量，后油气水混合物排入接液池35。含砂量数据会被传输到数据采集卡36，然后会在数采电脑37上显示，当含砂量大于0.5‰时认为岩石破坏，停止实验，关闭高压泵17、高压泵20、高压泵23、空气压缩机21、恒压装置26、水量调节器16、油量调节器19、气量调节器23、轴压泵2、轴压控制装置3、激光粒度仪34、数据采集卡36。打开泄压阀29泄压。
4)最后从数采电脑37中导出测试压力数据，找出含砂量为0.5‰时进口压力传感器28与出口压力传感器33所采集到的进口压力与出口压力，二者的差值即为油气井在该含水率下的出砂临界压差。
5)当需要测定其它含水率下的出砂临界压差时，取新的岩心进行实验，重复以上4个实验过程，就可以得到不同含水率下的出砂临界压差。
Claims (5)
1.一种油气合采裸眼完井不同含水率出砂临界压差实验装置，其特征在于：岩心(11)放于高压釜内腔(13)中，置于岩心夹持器(14)上，岩心(11)与岩心夹持器(14)中间有下橡胶密封垫(30)，岩心(11)放置好后，储油腔(4)、活塞(5)与高压釜上法兰(6)为一体装置，将高压釜上法兰(6)置于高压釜(10)上并锁紧，活塞(5)与岩心(11)接触，中间有上橡胶密封垫(8)，密封带(9)缠绕于上橡胶密封垫(8)与岩心(11)相接触的外部，启动轴压泵(2)后，通过控制轴压控制装置(3)使储油罐(1)中的油进入储油腔(4)，从而推动活塞(5)向下运动，和岩心(11)接触的上橡胶密封垫(8)与下橡胶密封垫(30)在活塞的推动下起到密封岩心(11)的作用，关闭泄压阀(29)、打开激光粒度仪(34)、数据采集卡(36)与数采电脑(37)，启动空气压缩机(21)，向储气罐(22)供气，启动高压泵(17)、高压泵(20)、高压泵(24)，储水罐(15)中的水与储油罐(18)中的油以及储气罐(22)中的气体分别通过水量调节器(16)、油量调节器(19)和气量调节器(23)而进入管路***，调节水量调节器(16)和油量调节器(19)以及气量调节器(23)可以改变水、油、气的比例，水、油、气在油气水混合器(25)中混合均匀，通过恒压装置(26)可以使油气水的混合物以恒定压力进入高压釜内腔(13)，调节恒压装置(26)可以改变油气水混合物进入高压釜内腔(13)的压力，进口压力表(27)与进口压力传感器(28)采集的压力均为高压釜(10)进口压力，高压釜内腔(13)中的油气水混合物通过岩心(11)进入模拟井筒(12)，进入模拟井筒的油气水混合物可能携带了岩心(11)中的砂粒，油气水混合物通过激光粒度仪(34)后可以实时分析油气水混合物中的含砂量，最后油气水混合物进入接液池(35)，出口压力表(32)、出口压力传感器(33)采集到的是模拟井筒(12)内的压力，进口压力传感器(28)采集的压力、出口压力传感器(33)采集的压力和激光粒度仪(34)中的含砂量数据汇总到数据采集卡(36)并在数采电脑(37)中显示所采集的数据，通过调节恒压装置(26)改变油气水混合物进入高压釜内腔(13)的压力，当激光粒度仪(34)采集的含砂量数据大于0.5‰时，认为岩心发生破坏，此时进口压力传感器(28)与出口压力传感器(33)所采集的压力差值即为临界压差，若要进行其它含水率下出砂临界压差实验，就要调节水量调节器(16)、油量调节器(19)和气量调节器(23)进而改变油气水混合物的含水率。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的高压釜(10)高度为50cm，直径为40cm，所述岩心(11)直径为14cm，岩心(11)高度为35cm，岩心(11)中间为空心结构，空心直径为2.5cm。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：水量调节器(16)和油量调节器(19)以及气量调节器(23)可以分别调节进入油气水混合器(25)中水和油以及气的质量，从而确定油气水混合物的含水率，通过调节水量调节器(16)和油量调节器(19)以及气量调节器(23)就可以改变油气水混合物的含水率。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述恒压装置(26)能够精确的控制进口压力，从而使岩心(11)处于恒定的压差下实验，通过调节恒压装置(26)的出口压力而改变岩心(11)的内外压差。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述激光粒度仪(34)能够实时测出从岩心(11)中流出的油气水混合物中的含砂量，当含砂量大于0.5‰时，认为岩心(11)破坏，此时的进口压力传感器(28)与出口压力传感器(33)的压力差值即为临界压差。
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|---|---|---|---|---|
| CN108331574A (zh) * | 2018-01-08 | 2018-07-27 | 中国石油大学(华东) | 一种水平井水平段相对出砂亏空剖面预测及防砂分段分级方法 |
| CN111734407A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-10-02 | 中海石油（中国）有限公司天津分公司 | 一种考虑不同完井方式的油气井产能评价实验装置 |
| CN112377169A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-02-19 | 中国石油天然气集团有限公司 | 储气库井注采出砂模拟***及方法 |
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