CN205449698U - 一种评价高温环境下防砂管抗外挤强度实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种评价高温环境下防砂管抗外挤强度实验装置，它包括一高压釜，高压釜为内径大于防砂管外径的管型结构，高压釜两端分别与阀盖和密封盖相连接，阀盖中间有一开口，用以连接高压管线，高压管线另一端连接高压泵，密封盖中间有一开口，用以连接引流管，密封盖内侧用来固定与密封防砂管的一端，防砂管另一端用带第二密封圈的压盖密封，防砂管外表面涂抹一层密封胶，防砂管外侧连接一扶正器，高压釜内部连接有压力传感器与温度传感器和加热管，加热管与温度控制器相连，温度传感器与压力传感器采集的数据通过数据采集器而传递给计算机，同时数据采集器也将温度数据传递给温度控制器，本实用新型能够反映高温环境下防砂管抗外挤强度。

Description

一种评价高温环境下防砂管抗外挤强度实验装置

技术领域

本实用新型公开了一种室内评价高温环境下防砂管抗外挤强度实验装置。

背景技术

在油气开采过程中，防砂管处于地下几千米处，所处环境温度较高，防砂管要经受井底油气的侵蚀，要经受井壁岩石的挤压，同时也要承受井底的高温，防砂管所处环境复杂，在经过长期的开采后，油田中的多数井都发生防砂管损坏的问题。如果防砂管损坏，防砂管失去防砂的功能，地层中的砂粒进入井筒后会磨损抽油泵和抽油杆，增加了修井的频率，大大增加了维护费用，而油层出砂严重时会堵塞油井，使油井停产甚至报废，而气层出砂时，由于气体的流速快，其携带的砂粒会严重磨损油管以及地面管线，严重时会使油管和地面管线发生刺漏，严重影响生产安全，尤其对于深水气田，气藏出砂是绝不允许的，因为一旦防砂管被挤坏而失去防砂功能，大量的砂粒在高速气流中流动，井下管住以及所铺设的海管将很快失效，无法进行修井，对海洋环境将会造成致命伤害。目前最常见的机械防砂方式有：割缝衬管、绕丝筛管、砾石充填、优质筛管和其他多种新型防砂筛管。对于油田防砂成功的关键主要不仅在于防砂方式和参数的选择，防砂管性能的好坏对防砂的质量、成本和油井的产量等都有很大的影响。防砂管在井下要经受高温的长期作用，由于所选择的防砂管相对于所处的地层环境温度不匹配，从而造成防砂管过早损坏常有发生，一但防砂管失效将导致油井整个防砂作业的失败，甚至使井报废，所以选择合适的防砂管至关重要。防砂管变形是生产过程中的重要损坏形式，防砂管在几千米深的井底受到了地层岩石、地层流体、构造运动的作用，承受了巨大的外压力，而高温的作用会降低防砂管的抗外挤强度，当外压力超过防砂管的抗外挤强度时，防砂管将发生不可逆的破坏。现在在油田当中在防砂管选择上主要考虑的是防砂初期产量和出砂量，从未考虑在长远生产过程中防砂管在高温环境作用下而损坏及其损坏后的产量及出砂量。最优的防砂措施是既要考虑初期防砂成果，更重要的是考虑长远防砂的效应，提高防砂管的长期使用寿命。要达到这个目的，不仅需要优选完井时的防砂方式及参数，更要考虑防砂管在生产过程中在高温环境下的使用寿命。因此，需要研制出一种能在实验室内进行评价高温环境下防砂管抗外挤强度实验装置，用于评价防砂管的抗外挤强度。

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进行评价高温环境下防砂管抗外挤强度实验装置，该装置可以模拟防砂管在生产过程中所处高温环境中防砂管的抗外挤强度，达到评价防砂管性能的目的。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种评价高温环境下防砂管抗外挤强度实验装置，其特征在于：它包括一高压釜、一防砂管、一扶正器、一引流管、一加热管、一压力传感器、一温度传感器、一压盖、一密封盖、一阀盖、一数据采集器、一接液池、一温度控制器、一计算机、一储水罐、一注水泵、一高压泵、一泄压阀；

所述防砂管外部涂抹一层密封胶，防砂管外部安装一扶正器，将压盖中装好第二密封圈，然后将压盖与防砂管一端相连接，并用第二锁紧销钉将压盖与防砂管锁紧，将密封盖中装好第一密封圈，然后将密封盖与防砂管另一端相连接，并用第一锁紧销钉将密封盖与防砂管锁紧，然后将防砂管装入高压釜，将引流管一端安装到密封盖，引流管另一端置于接液池，高压管线一端与阀盖相连，另一端与高压泵相连，注水泵用来将储水罐中的水注入高压釜内，注水过程中第一注水阀、第二注水阀打开，泄压阀在注水泵注水过程中打开，当泄压阀开始出水后，关闭泄压阀与注水泵，然后关闭第一注水阀、第二注水阀，压力传感器与温度传感器置于高压釜内，用来测量高压釜内的温度和压力，压力传感器与温度传感器所测数据通过数据采集器整理后传递给计算机，在计算机中存储与实时显示所测数据，加热管安装在高压釜内，加热管与温度控制器相连，数据采集器所采集的温度数据也传递给温度控制器，温度控制器可以设定高压釜内的温度，当数据采集器所传递的温度数据达到所设置的温度时，温度控制器将自动控制加热管而停止加热，当高压釜内的温度降低时，通过温度传感器所测量的数据传递给数据采集器，通过数据采集器整理后将温度数据传递给温度控制器，温度控制器将会自动控制加热管而重新加热，当防砂管在高温环境中达到预定时间后，启动高压泵，对高压釜中的水进行加压，此时防砂管承受一定的压力，通过调节高压泵从而改变高压釜中的压力，当第一压力表、第二压力表以及压力传感器所采集的压力有一个突降时，我们就认为防砂管被挤坏，高压釜中的水通过防砂管的挤毁处进入引流管，进而流入接液池，关闭高压泵，打开泄压阀将高压釜内的压力泄掉，通过计算机存储的压力数据会找到压力突降点，突降点前的压力就是所测试防砂管在高温环境下的抗外挤强度。

所述温度控制器可以设定高压釜内水的加热温度，并且通过数据采集器传递的高压釜内的实时温度，可以自动控制加热管，从而保证高压釜内的温度为恒温即温度控制器所设定的温度。

所述加热管能够为高压釜内的清水加热至100℃，加热温度能够模拟井深3000米以内的地层温度。

所述高压泵能够对高压釜内的清水加压至100MPa。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型可以模拟现场防砂管所处环境温度，与现场情况可以完全衔接，所测防砂管抗外挤强度数据真实的反应了现场筛管的抗外挤强度情况，对指导现场筛管选择提供了可靠的数据。2、本实用新型中的装置可以测试不同类型的防砂筛管，并且装置安装简单、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

图中：第一注水阀1、高压釜2、第一压力表3、泄压阀4、密封盖5、阀盖6、第一密封圈7、压盖8、第二密封圈9、扶正器10、密封胶11、防砂管过滤单元12、第一锁紧销钉13、压力传感器14、温度传感器15、加热管16、温度控制器17、数据采集器18、计算机19、高压管线20、第二锁紧销钉21、第二压力表22、高压泵23、注水泵24、第二注水阀25、储水罐26、引流管27、接液池28、防砂管29。

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2、一防砂管29、一扶正器10、一引流管27、一加热管16、一压力传感器14、一温度传感器15、一压盖8、一密封盖5、一阀盖6、一数据采集器18、一接液池28、一温度控制器17、一计算机19、一储水罐26、一注水泵24、一高压泵23、一泄压阀4。其中，防砂管29外部涂抹一层密封胶11，防砂管29外部安装一扶正器10，将压盖8中装好第二密封圈9，然后将压盖8与防砂管29一端相连接，并用第二锁紧销钉21将压盖8与防砂管29锁紧，将密封盖5中装好第一密封圈7，然后将密封盖5与防砂管29另一端相连接，并用第一锁紧销钉13将密封盖5与防砂管29锁紧，然后将防砂管29装入高压釜2，将引流管27一端安装到密封盖5，引流管27另一端置于接液池28，高压管线30一端与阀盖6相连，另一端与高压泵23相连，注水泵24用来将储水罐26中的水注入高压釜2内，注水过程中第一注水阀1、第二注水阀25打开，泄压阀4在注水泵24注水过程中打开，当泄压阀4开始出水后，关闭泄压阀4与注水泵24，然后关闭第一注水阀1、第二注水阀25，压力传感器14与温度传感器15置于高压釜2内，用来测量高压釜2内的温度和压力，压力传感器14与温度传感器15所测数据通过数据采集器18整理后传递给计算机19，在计算机19中存储与实时显示所测数据，加热管16安装在高压釜2内，加热管16与温度控制器17相连，数据采集器18所采集的温度数据也传递给温度控制器17，温度控制器17可以设定高压釜2内的温度，当数据采集器18所传递的温度数据达到所设置的温度时，温度控制器17将自动控制加热管16而停止加热，当高压釜2内的温度降低时，通过温度传感器15所测量的数据传递给数据采集器18，通过数据采集器18整理后将温度数据传递给温度控制器17，温度控制器17将会自动控制加热管16而重新加热，当防砂管29在高温环境中达到预定时间后，启动高压泵23，对高压釜2中的水进行加压，此时防砂管29承受一定的压力，通过调节高压泵23从而改变高压釜2中的压力，当第一压力表3、第二压力表22以及压力传感器14所采集的压力有一个突降时，我们就认为防砂管29被挤坏，高压釜2中的水通过防砂管29的挤毁处进入引流管，进而流入接液池，关闭高压泵23，打开泄压阀4将高压釜2内的压力泄掉，通过计算机19存储的压力数据会找到压力突降点，突降点前的压力就是所测试防砂管29在高温环境下的抗外挤强度。

上述实施例中，温度控制器17可以设定高压釜2内水的加热温度，并且通过数据采集器18传递的高压釜2内的实时温度，可以自动控制加热管，从而保证高压釜2内的温度为恒温即温度控制器17所设定的温度。

上述实施例中，加热管16能够为高压釜2内的清水加热至100℃，加热温度能够模拟井深3000米以内的地层温度。

上述实施例中，高压泵23能够对高压釜2内的清水加压至100MPa。

本实用新型的使用过程为：

1)首先将密封好的防砂管29放入高压釜2，对高压釜2左右两侧的密封盖5、阀盖6拧紧，打开泄压阀4与高压釜2上的第一注水阀1和储水罐26处的第二注水阀25，启动注水泵24，向高压釜2内注入清水，当泄压阀4有清水流出后关闭注水泵24、第一注水阀1、第二注水阀25和泄压阀4，此时观察引流管27中有无清水流出，若无清水流出则说明防砂管29密封完好，可以进行下一步操作。

2)进入加热过程，打开温度控制器17、数据采集器18、计算机19，在温度控制器17上根据地质资料所确定的测试温度进行温度设定，温度控制器17将会控制加热管16对高压釜2中的清水进行加热，同时温度传感器15将会实时将温度数据通过数据采集器18而传递到计算机19和温度控制器17上，温度数据将会在计算机19上实时存储与显示，而传递到温度控制器17上的温度数据将会指导温度控制器17对加热管16进行控制，从而使高压釜2内清水的温度始终保持在温度控制器17上所设置的温度，当加热时间达到所设计的加热时间时，关闭温度控制器17。

3)进入打压过程，启动高压泵，按照事先设定的压力进行调节，在打压的过程中时刻注意高压釜内的压力变化，压力传感器14会实时传递压力数据至数据采集器18，最后传递到计算机19并实时存储与显示。高压釜2内压力，在打压过程中要有专人观察压力的变化。当打压到某一压力值后稳压一段时间，若没出现防砂管29损坏，则继续加压，当压力有突降或引流管27开始流清水后，说明防砂管29发生损坏，此时要关闭高压泵23，同时要慢慢打开泄压阀4，将高压釜2内的压力慢慢卸掉。当高压釜2上的第一压力表3示数降为零以及泄压阀4不再流清水后说明高压釜2内的压力已经卸载完。

4)在高压釜2内的压力卸载完后，将引流管27与高压釜2右侧的密封盖5分离，然后打开密封盖5，将防砂管29从高压釜2中移出，观察防砂管29的损坏情况。

5)最后从计算机19中导出测试压力数据，找出压力突然降低的点，在降低之前的压力就是该实验防砂管29在所测试温度下的抗外挤强度。

Claims (4)

1.一种评价高温环境下防砂管抗外挤强度实验装置，其特征在于：它包括一高压釜(2)、一防砂管(29)、一扶正器(10)、一引流管(27)、一加热管(16)、一压力传感器(14)、一温度传感器(15)、一压盖(8)、一密封盖(5)、一阀盖(6)、一数据采集器(18)、一接液池(28)、一温度控制器(17)、一计算机(19)、一储水罐(26)、一注水泵(24)、一高压泵(23)、一泄压阀(4)；

所述防砂管(29)外部涂抹一层密封胶(11)，防砂管(29)外部安装一扶正器(10)，将压盖(8)中装好第二密封圈(9)，然后将压盖(8)与防砂管(29)一端相连接，并用第二锁紧销钉(21)将压盖(8)与防砂管(29)锁紧，将密封盖(5)中装好第一密封圈(7)，然后将密封盖(5)与防砂管(29)另一端相连接，并用第一锁紧销钉(13)将密封盖(5)与防砂管(29)锁紧，然后将防砂管(29)装入高压釜(2)，将引流管(27)一端安装到密封盖(5)，引流管(27)另一端置于接液池(28)，高压管线(30)一端与阀盖(6)相连，另一端与高压泵(23)相连，注水泵(24)用来将储水罐(26)中的水注入高压釜(2)内，注水过程中第一注水阀(1)、第二注水阀(25)打开，泄压阀(4)在注水泵(24)注水过程中打开，当泄压阀(4)开始出水后，关闭泄压阀(4)与注水泵(24)，然后关闭第一注水阀(1)、第二注水阀(25)，压力传感器(14)与温度传感器(15)置于高压釜(2)内，用来测量高压釜(2)内的温度和压力，压力传感器(14)与温度传感器(15)所测数据通过数据采集器(18)整理后传递给计算机(19)，在计算机(19)中存储与实时显示所测数据，加热管(16)安装在高压釜(2)内，加热管(16)与温度控制器(17)相连，数据采集器(18)所采集的温度数据也传递给温度控制器(17)，温度控制器(17)可以设定高压釜(2)内的温度，当数据采集器(18)所传递的温度数据达到所设置的温度时，温度控制器(17)将自动控制加热管(16)而停止加热，当高压釜(2)内的温度降低时，通过温度传感器(15)所测量的数据传递给数据采集器(18)，通过数据采集器(18)整理后将温度数据传递给温度控制器(17)，温度控制器(17)将会自动控制加热管(16)而重新加热，当防砂管(29)在高温环境中达到预定时间后，启动高压泵(23)，对高压釜(2)中的水进行加压，此时防砂管(29)承受一定的压力，通过调节高压泵(23)从而改变高压釜(2)中的压力，当第一压力表(3)、第二压力表(22)以及压力传感器(14)所采集的压力有一个突降时，我们就认为防砂管(29)被挤坏，高压釜(2)中的水通过防砂管(29)的挤毁处进入引流管，进而流入接液池，关闭高压泵(23)，打开泄压阀(4)将高压釜(2)内的压力泄掉，通过计算机(19)存储的压力数据会找到压力突降点，突降点前的压力就是所测试防砂管(29)在高温环境下的抗外挤强度。

2.如权利要求1所述的一种评价高温环境下防砂管抗外挤强度实验装置，其特征在于：所述温度控制器(17)可以设定高压釜(2)内水的加热温度，并且通过数据采集器(18)传递的高压釜(2)内的实时温度，可以自动控制加热管，从而保证高压釜(2)内的温度为恒温即温度控制器(17)所设定的温度。

3.如权利要求1所述的一种评价高温环境下防砂管抗外挤强度实验装置，其特征在于：所述加热管(16)能够为高压釜(2)内的清水加热至100℃，加热温度能够模拟井深3000米以内的地层温度。

4.如权利要求1所述的一种评价高温环境下防砂管抗外挤强度实验装置，其特征在于：所述高压泵(23)能够对高压釜(2)内的清水加压至100MPa。