CN207063950U - 一种砾石颗粒封隔井筒性能评价实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种砾石颗粒封隔井筒性能评价实验装置，包括：第一模拟井筒，两端设有固定件；第一筛管，***到第一模拟井筒内，与固定件相连；模拟井筒与筛管之间具有环空，用于填充砾石颗粒；第一液体入口，位于其中一个固定件上；第一液体出口，位于另一个固定件上。本实用新型还提供一种砾石颗粒封隔井筒性能评价实验装置，包括：模拟井筒，其两端设有固定件；筛管，***到模拟井筒内，且与固定件相连；模拟井筒与筛管之间具有环空，用于填充砾石颗粒；第一液体入口，位于其中一个固定件上；第一液体出口，位于另一个固定件上；第二液体入口，位于模拟井筒的侧壁。本实用新型能够优选出适合水平段充填的砾石颗粒。

Description

一种砾石颗粒封隔井筒性能评价实验装置

技术领域

本实用新型涉及水平井砾石充填调流控水完井技术领域，尤其涉及一种砾石颗粒封隔井筒性能评价实验装置。

背景技术

水平井砾石充填调流控水完井技术是以调流控水筛管为核心，一般使用封隔器对水平井段进行封隔水平段调流控水筛管与井壁之间的环空。如果封隔器过长，整个管柱的下入存在风险；如果封隔器过短，封隔器的密封存在风险。目前，随着科技水平的不断提高，可以利用充填的砾石颗粒层来代替封隔器实现对筛管与储层之间环空的封隔。

水平井砾石充填调流控水完井技术的整体施工管柱结构如图1中所示，在该管柱中，水平段内布设调流控水筛管11，在筛管的上端按装有充填转换器12、充填封隔器13。在实际施工中，携砂液14携带充填砾石由井口注入，经过上部输入管柱后进入完井管段，充填转换器12将携砂液引入水平段调流控水筛管11与地层间的环形空间，携砂液经过筛管过滤将携带的砾石堆积到环空后，液体进入筛管内筒，再次经过充填转换器12进入套管环空后流出井外，整个充填循环直至水平段环空充满砾石后结束。

在实际充填过程中，过高的压力有可能导致压穿储层及破坏筛管，因此需要采用小排量稳定携砂充填技术，小排量充填首先就要求充填砾石的密度要低，结合井下高温、高压和长期封隔的条件，充填颗粒需选用低密度并适应耐高温、高压、高矿化度地层水环境并具备长期保持性能稳定的颗粒材料。通过对十多种应用于钢铁、防砂、化工等多个行业颗粒材料优选评价，结合耐静压、耐矿化度、高温挤压实验，优选出了聚合物低密度支撑砾石作为充填颗粒。但是，还需要模拟砾石颗粒的封隔性能。目前没有很好的评价砾石颗粒封隔井筒性能的实验手段。因此，如何评价砾石颗粒封隔井筒性能，助力水平井砾石充填调流控水完井技术的快速发展是亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本实用新型而学习。

为克服现有技术的问题，本实用新型提供一种砾石颗粒封隔井筒性能评价实验装置，包括径向实验装置及轴向实验装置；所述径向实验装置包括：

第一模拟井筒，其两端均设有固定件；

第一筛管，***到所述第一模拟井筒内，且与所述固定件相连；所述第一模拟井筒与所述第一筛管之间具有环空，用于填充砾石颗粒；

第一液体入口，位于其中一个所述固定件上，且与所述环空相连通；

第一液体出口，位于另一个所述固定件上，且与所述环空相连通。

在一个可能的设计中，还包括两个端部堵塞件，分别设置在所述第一筛管的两端。

在一个可能的设计中，还包括第一进液管，与所述第一液体入口相连通；第一出液管，与所述第一液体出口相连通。

在一个可能的设计中，所述轴向实验装置包括：

第二模拟井筒，其两端均设有固定件；

第二筛管，***到所述第二模拟井筒内，且与所述固定件相连；所述第二模拟井筒与所述第二筛管之间具有环空，用于填充砾石颗粒；

第二液体入口，位于所述第二模拟井筒的侧壁，且与所述环空相连通。

在一个可能的设计中，还包括筛管堵塞件，设置在所述第二筛管的其中一个端部。

在一个可能的设计中，还包括第二进液管，与所述第二液体入口相连通。

本实用新型还提供一种砾石颗粒封隔井筒性能评价实验装置，包括：

模拟井筒，其两端均设有固定件；

筛管，***到所述模拟井筒内，且与所述固定件相连；所述模拟井筒与所述筛管之间具有环空，用于填充砾石颗粒；

第一液体入口，位于其中一个所述固定件上，且与所述环空相连通；

第一液体出口，位于另一个所述固定件上，且与所述环空相连通；

第二液体入口，位于所述模拟井筒的侧壁，且与所述环空相连通。

在一个可能的设计中，还包括：

两个第一堵塞件，分别用于堵塞所述筛管的两个端部；

第二液体开关件，用于堵住所述第二液体入口。

在一个可能的设计中，还包括：

第二堵塞件，用于堵塞所述筛管的其中一个端部；

两个第一液体开关件，分别用于堵住所述第一液体入口与第一液体出口。

在一个可能的设计中，还包括：

第一进液管，与所述第一液体入口相连通；

第一出液管，与所述第一液体出口相连通；

第二进液管，与所述第二液体入口相连通。

本实用新型提供了一种砾石颗粒封隔井筒性能评价实验装置，能够优选出适合水平段充填的砾石颗粒。

通过阅读说明书，本领域普通技术人员将更好地了解这些技术方案的特征和内容。

附图说明

下面通过参考附图并结合实例具体地描述本实用新型，本实用新型的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本实用新型的解释说明，而不构成对本实用新型的任何意义上的限制，在附图中：

图1为水平井砾石充填调流控水完井技术的整体施工管柱结构示意图。

图2为本实用新型实施例的砾石颗粒封隔井筒性能评价实验装置中径向实验装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的砾石颗粒封隔井筒性能评价实验装置中轴向实验装置的结构示意图；

图4为本实用新型另一实施例的砾石颗粒封隔井筒性能评价实验装置的结构示意图；

具体实施方式

如图2、图3所示，本实用新型提供一种砾石颗粒封隔井筒性能评价实验装置，包括径向实验装置20及轴向实验装置30；径向实验装置20包括：

第一模拟井筒21，其两端均设有固定件22；

第一筛管23，***到第一模拟井筒21内，且与固定件22相连；该第一模拟井筒21与第二筛管23之间具有环空24，用于填充砾石颗粒；第一筛管与第一模拟井筒之间的直径可以相差70至100mm；例如可以将φ114mm的第一筛管***φ190.5mm第一模拟井筒内；第一筛管长度可以为8m至12m，例如是10m；

第一液体入口25，位于其中一个固定件上，且与环空24相连通；

第一液体出口27，位于另一个固定件上，且与环空24相连通。

还包括两个端部堵塞件29，分别设置在第一筛管23的两端；使流体不能从第一筛管23的端部流出。

本实施例中，还包括第一进液管27，与第一液体入口25相连通；第一出液管28，与第一液体出口26相连通。在具体实施时，第一进液管27，与第一液体入口25可以一起成型，第一出液管28与第一液体出口26可以一起成型。第一进液管27可以呈L型。

实验流体从第一进液管27经由第一液体入口25进入充填砾石颗粒的环空24，再经过进入第一筛管23，最后经由第一液体出口26从第一出液管28流出。在整个实验过程中，第一筛管的左端和右端都是被端部堵塞件29堵死的，流体不能通过，只能从充填砾石颗粒的环空24流入与流出。可以用一定黏度的轻质油从环空一端横向注入环空，在一定压差条件下测试折算流量的数值，计算出砾石充填后的径向流动能力。

如图3所示，该轴向实验装置30包括：

第二模拟井筒31，其两端均设有固定件32；

第二筛管33，***到第二模拟井筒31内，且与固定件32相连；该第二模拟井筒与第二筛管之间具有环空，用于填充砾石颗粒；第二筛管与第二模拟井筒之间的直径可以相差70至100mm；例如可以将φ114mm的第二筛管***φ190.5mm第二模拟井筒内；第二筛管长度可以为8m至12m，例如是10m；

第二液体入口35，位于第二模拟井筒31的侧壁，且与环空34相连通。

还包括筛管堵塞件37，设置在第二筛管33的其中一个端部。

本实施例中，还包括第二进液管36，与第二液体入口35相连通。

实验流体从第二进液管36经由第二液体入口35进入充填砾石颗粒的环空34，再进入第二筛管33，最后从第二筛管33未设置筛管堵塞件37的一端流出。在整个实验过程中，第二筛管的其中一个端部是被筛管堵塞件37堵死的，流体不能通过。例如，可以用黏度60mPa.s的轻质油从φ190.5mm模拟井筒的第二液体入口注入环空，流经第二筛管后从φ114mm筛管内流出，在一定压差条件下测试折算流量的数值，计算出砾石充填后横向流动能力。

由以上两次的试验结果可以计算出砾石充填后径向流动能力与横向流动能力的比值，如果比值大于预设阈值，说明充填砾石颗粒能够在保证流体径向流入井筒内前提下有效阻止流体在环空横向流动；如果比值小于或等于预设阈值，则需要继续更换砾石颗粒并重复以上实验。另外，根据实际油气井的需要，可以改变筛管与模拟井筒的尺寸，也可以改变实验流体，进而对砾石颗粒进行评价。该预设阈值的大小需要根据筛管与模拟井筒的尺寸以及实验流体的黏度确定。

如图4所示，本实用新型还提供一种砾石颗粒封隔井筒性能评价实验装置，包括：

模拟井筒41，其两端均设有固定件42；

筛管43，***到模拟井筒41内，且与固定件42相连；模拟井筒41与筛管43之间具有环空44，用于填充砾石颗粒；

第一液体入口45，位于其中一个固定件上，且与环空44相连通；

第一液体出口46，位于另一个固定件上，且与环空44相连通；

第二液体入口51，位于模拟井筒41的侧壁，且与环空44相连通。

此外，还可以包括：

第一进液管47，与第一液体入口45相连通；

第一出液管48，与第一液体出口46相连通；

第二进液管52，与第二液体入口51相连通。

本实施例中，还包括：

两个第一堵塞件(图中未显示)，分别用于堵塞筛管43的两个端部；

第二液体开关件(图中未显示)，用于堵住第二液体入口51。

此时，实验流体从第一进液管47经由第一液体入口45进入充填砾石颗粒的环空44，再经过进入筛管43，最后经由第一液体出口46从第一出液管48流出。在整个实验过程中，筛管的左端和右端都是被第一堵塞件堵死的，第二液体入口51被第二液体开关堵死，流体不能通过，只能从充填砾石颗粒的环空44流入与流出。可以用一定黏度的轻质油从环空一端横向注入环空，在一定压差条件下测试折算流量的数值，计算出砾石充填后的径向流动能力。

本实施例中，还包括：

第二堵塞件(图中未显示)，用于堵塞筛管的其中一个端部；

两个第一液体开关件(图中未显示)，分别用于堵住第一液体入口与第一液体出口。

此时，实验流体从第二进液管52经由第二液体入口51进入充填砾石颗粒的环空44，再进入筛管44，最后从筛管44未设置第二堵塞件的一端流出。在整个实验过程中，筛管的其中一个端部是被第二堵塞件堵死的，第一液体入口与第一液体出口分别两个第一液体开关件堵死，流体不能通过。例如，可以用黏度60mPa.s的轻质油从φ190.5mm模拟井筒的第二液体入口注入环空，流经筛管后从φ114mm筛管内流出，在一定压差条件下测试折算流量的数值，计算出砾石充填后横向流动能力。

由以上两次的试验结果可以计算出砾石充填后径向流动能力与横向流动能力的比值，如果比值大于预设阈值，说明充填砾石颗粒能够在保证流体径向流入井筒内前提下有效阻止流体在环空横向流动；如果比值小于或等于预设阈值，则需要继续更换砾石颗粒并重复以上实验。另外，根据实际油气井的需要，可以改变筛管与模拟井筒的尺寸，也可以改变实验流体，进而对砾石颗粒进行评价。该预设阈值的大小需要根据筛管与模拟井筒的尺寸以及实验流体的黏度确定。

本实用新型提供的砾石颗粒封隔井筒性能评价实验装置，使实验流体进入环空后，从筛管中流出，获得稳定的流量和生产压差，计算出砾石充填后径横向流动能力；使实验流体进入环空后，从环空的另一端流出，获得稳定的流量和生产压差，计算出砾石充填后径向流动能力。通过对比两种情况下流量与生产压差之间的关系，优选充填砾石颗粒，最终达到评价封隔井筒的性能的目标。

以上参照附图说明了本实用新型的优选实施例，本领域技术人员不脱离本实用新型的范围和实质，可以有多种变型方案实现本实用新型。举例而言，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。以上仅为本实用新型较佳可行的实施例而已，并非因此局限本实用新型的权利范围，凡运用本实用新型说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本实用新型的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种砾石颗粒封隔井筒性能评价实验装置，其特征在于，包括径向实验装置及轴向实验装置；所述径向实验装置包括：

第一模拟井筒，其两端均设有固定件；

第一筛管，***到所述第一模拟井筒内，且与所述固定件相连；所述第一模拟井筒与所述第一筛管之间具有环空，用于填充砾石颗粒；

第一液体入口，位于其中一个所述固定件上，且与所述环空相连通；

第一液体出口，位于另一个所述固定件上，且与所述环空相连通。

2.根据权利要求1所述砾石颗粒封隔井筒性能评价实验装置，其特征在于，还包括两个端部堵塞件，分别设置在所述第一筛管的两端。

3.根据权利要求1所述砾石颗粒封隔井筒性能评价实验装置，其特征在于，还包括第一进液管，与所述第一液体入口相连通；第一出液管，与所述第一液体出口相连通。

4.根据权利要求1所述砾石颗粒封隔井筒性能评价实验装置，其特征在于，所述轴向实验装置包括：

第二模拟井筒，其两端均设有固定件；

第二筛管，***到所述第二模拟井筒内，且与所述固定件相连；所述第二模拟井筒与所述第二筛管之间具有环空，用于填充砾石颗粒；

第二液体入口，位于所述第二模拟井筒的侧壁，且与所述环空相连通。

5.根据权利要求4所述砾石颗粒封隔井筒性能评价实验装置，其特征在于，还包括筛管堵塞件，设置在所述第二筛管的其中一个端部。

6.根据权利要求4所述砾石颗粒封隔井筒性能评价实验装置，其特征在于，还包括第二进液管，与所述第二液体入口相连通。

7.一种砾石颗粒封隔井筒性能评价实验装置，其特征在于，包括：

模拟井筒，其两端均设有固定件；

筛管，***到所述模拟井筒内，且与所述固定件相连；所述模拟井筒与所述筛管之间具有环空，用于填充砾石颗粒；

第一液体入口，位于其中一个所述固定件上，且与所述环空相连通；

第一液体出口，位于另一个所述固定件上，且与所述环空相连通；

第二液体入口，位于所述模拟井筒的侧壁，且与所述环空相连通。

8.根据权利要求7所述砾石颗粒封隔井筒性能评价实验装置，其特征在于，还包括：

两个第一堵塞件，分别用于堵塞所述筛管的两个端部；

第二液体开关件，用于堵住所述第二液体入口。

9.根据权利要求7所述砾石颗粒封隔井筒性能评价实验装置，其特征在于，还包括：

第二堵塞件，用于堵塞所述筛管的其中一个端部；

两个第一液体开关件，分别用于堵住所述第一液体入口与第一液体出口。

10.根据权利要求7所述砾石颗粒封隔井筒性能评价实验装置，其特征在于，还包括：

第一进液管，与所述第一液体入口相连通；

第一出液管，与所述第一液体出口相连通；

第二进液管，与所述第二液体入口相连通。