一種評價防砂管性能的裝置的製作方法

2023-11-06 05:05:57 1

專利名稱：：一種評價防砂管性能的裝置的製作方法
技術領域：
：本實用新型涉及一種評價防砂管性能的裝置。
背景技術：
：砂巖油藏，由於地層本身結構疏鬆，加上採取的注高溫高壓蒸汽的強採方式，致使在油田開發的同時就伴隨著不同程度的出砂，隨著開發的延續，出砂井日益增多，出砂情況也更趨複雜、加劇。油井出砂致使油井生產周期縮短，油井產量大減，甚至造成油井停產、報廢，嚴重製約了油井潛能的充分發揮，同時也使開採設備、地面工藝情況迅速惡化，嚴重影響了油田的高效穩產。因此，對於出砂油藏，防砂是油氣藏開採不可缺少的環節，對原油的穩定開採起著重要的作用。目前使用的防砂方法很多，每種防砂方法都有各自的特點及其適應性。對於弱固結砂巖油藏而言，防砂成功的關鍵是防砂方式的選擇及防砂管參數的優化，這兩方面的選擇的不當是導致防砂失敗及產能降低的主要原因。目前的防砂方法多是憑經驗，具有很大的局限性。目前選擇方法的誤區是只注重擋砂效果而忽略了經濟上的考慮，即只考慮經濟技術方面的因素，著眼於將砂擋住，而沒有考慮防砂後產能的大小、防砂成本和經濟效果。最優的防砂措施是應能成功地控制大部分地層砂，並且儘可能降低防砂管的堵塞程度，提高作業後的油井經濟指標高。要達到這個目的，不僅需要優選完井時的防砂方式，更要優化防砂管的防砂參數。因此，需要研製出一種能在實驗室內進行評價防砂管的裝置，用於評價防砂工具的防砂效果、堵塞程度及對地層的適應性等。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種室內評價防砂管性能的裝置。本實用新型所提供的室內評價防砂管性能的裝置，包括密閉高壓釜體3、分流網6和中空的筒狀支撐架7;所述分流網6為筒狀，嵌套於所述高壓釜體3內，所述中空的筒狀支撐架7位於所述高壓釜體3的軸心處，所述分流網6和筒狀支撐架7的下端均與所述高壓釜體3的下底面連接；所述高壓釜體的側壁上設有至少一個進油口8，所述高壓釜體3下底面設有出油口11，所述出油口11位於所述筒狀支撐架7的側壁內側。該結構中以對密閉高壓釜體3(高壓釜體可以承受40Mpa的三向壓力)3施加周向與垂直方向的三維應力，模擬油藏有效應力狀況，使用時釜體內充滿模擬儲層砂，筒狀支撐架7模擬井眼井壁支撐架，支撐地層砂在初始狀況下不產生坍塌;分流網6使進油口8流進的油形成有效的均勻徑向流動，模擬儲層的有效洩油麵積;這種結構能夠模擬油田的地層特徵，模擬地下流體的徑向流動狀態，可以形成穩定的壓力漏鬥梯度，進行有圍壓情況下的徑向流動，比常見的直線流評價試驗更接近真實的地下流動狀況。所述進油口8與高壓釜體3的下底面的距離小於所述分流網6和所述筒狀支撐架7的高度。為了達到周向均勻加載的目的，所述高壓釜體為圓筒型，所述進油口須位於高壓釜體側壁中部，並且沿周向均勻對稱布置，四個方向(高壓釜體同一高度的周線的四分點)各設一個進油口。所述筒狀支撐架7的高度小於所述分流網6的高度。所述高壓釜體3、所述筒狀支撐架7和所述分流網6的垂直於地面的中軸線重合。所述高壓釜體的上底面為蓋4，下底面為底座l，所述高壓釜體的側壁與其蓋4和底座1之間用螺栓固定連接。所述蓋4與所述高壓釜體的側壁之間用密封墊5密封。為了滿足到達徑向流動的目的，所述分流網6緊貼高壓釜內壁，在不影響高壓釜內部空間的前提下可設置至少一層，網孔直徑以2-5mm為宜，網孔太小，影響壓力傳遞，網孔太大，不能形成有效的徑向流動。徑向流動主要通過進油口及分流網來實現。所述筒狀支撐架7設計目的為大致模擬裸眼井壁，防止在試驗初期填充砂掩埋防砂管，其側壁設有若干孔，孔均勻分布，孔徑大小設置不影響油與砂自由通過。所述中空的筒狀支撐架的大小使其可以裝下待評價的防砂管。所述室內評價防砂管性能的裝置還設有穩壓供油系統12(施壓及供油系統)、壓力監測系統13及流量監測系統15。所述穩壓供油系統12與所述進油口8連接，工作時，穩壓供油系統12對所述進油口施加穩定的驅動壓力，模擬油藏靜壓力形成生產壓差，形成均勻徑向流動。所述壓力監測系統包括分別與在所述高壓釜體內壁、筒狀支撐架外壁和待評價的防砂管外壁在與進油口相同垂直高度的位置設置的測壓點連接的壓力傳感器；即在所述高壓釜體上設有測壓點，測壓點縱向上設置在高壓釜體中部，橫向上設置三個測壓點，依次在高壓釜體內壁，支撐架外壁，防砂管外壁，這三個測壓點分別與一個壓力傳感器連接(具體可為在高壓釜體側壁設有可供壓力傳感器連接到所述測壓點的測壓孔2)，三個壓力傳感器測得的數據由與它們連接壓力數據採集裝置採集。該壓力監測系統主要為了測試這三個點的壓降梯度，以此來評價防砂管的壓降、環空的壓降及地層砂的壓降。上述流量監測系統與出油口連接，監測測試過程中油的流量。上述裝置使用時，將防砂管置於筒狀支撐架7內，在高壓釜內充滿模擬儲層砂，固定好高壓釜的蓋4和底座1，利用穩壓進油系統泵入一定壓力的模擬稠油，模擬稠油從入油口按照一定壓力進入高壓釜，然後通過防砂管從出油口ll流出。整個過程中監測入油口壓力和監測環空堆積砂的壓力，計算環空堆積砂的壓降，評價環空堆積砂的滲透率，並監測出油口的流量、出砂量。本實用新型所提供的室內評價防砂管性能的方法，是利用上述室內評價防砂管性能的裝置評價待評價的防砂管的性能。所述防砂管的性能為擋砂精度和/或對產能影響和/或抗堵塞能力。本實用新型的室內評價防砂管性能的裝置的高壓釜體內可充滿模擬儲層砂，施加三圍應力模擬油藏有效應力狀況；井壁支撐架模擬井眼，支撐地層砂在初始狀況下不產生坍塌；分流網形成有效的均勻徑向流動，模擬儲層的有效洩油麵積；穩壓系統提供穩定的驅動壓力，模擬油藏靜壓力形成生產壓差，形成均勻徑向流動；能夠模擬油田的地層特徵，模擬地下流體的徑向流動狀態，可以形成穩定的壓力漏鬥梯度，進行有圍壓情況下的徑向流動，評價防砂管的防砂效果和產能變化，更真實準確可信。本實用新型的裝置可以模擬油田的地層特徵，進行有圍壓情況下的徑向流動出砂規律評價試驗，使地層的出砂特徵更符合地層的條件。使用本實用新型的上述防砂管評價裝置能夠模擬儲層粒度分布特性，可對特定區域的地層進行防砂管性能評價試驗，該功能目前在國內外均為首創，評價角度從理論研究上升到工程運用的階段。本實用新型能對裸眼下篩管完井、礫石充填完井、射孔完井以及膨脹式篩管完井等進行全尺寸防砂管防砂效果及產能變化進行評價。該評價方法成本低，可以替代昂貴的現場試驗，便於獲得規律。通過該評價裝置及評價方法可優選適合不同地層情況的的防砂管類型及優化防砂參數，指導現場生產。本實用新型能夠根據不同儲層的壓力特性設定試驗生產壓差，並根據防砂效果及產能要求適時調整壓力參數，評價結果更接近生產實際，能實時監測不同防砂管的壓力-流量-出砂量的流動規律及其對應特徵，作出產能、出砂量等隨不同防砂管及防砂參數的變化圖版，為現場的完井防砂方案選擇及防砂參數設計提供可信的基礎數據支持，建立不同油田的防砂方案設計方法，並可直接運用到現場生產，具有很好的實際意義。圖l為防砂管室內評價裝置主視圖(垂向剖視圖)圖2為防砂管室內評價裝置俯視圖圖3為防砂管室內評價裝置連接和流程示意圖具體實施方式如圖l、圖2和圖3所示，為本實用新型的室內評價防砂管性能的裝置。它包括密閉高壓釜體3、分流網6和中空的筒狀支撐架7;其中，高壓釜體3為圓筒狀，分流網6為筒狀，嵌套於高壓釜體3內，中空的筒狀支撐架7嵌套於分流網6內側；高壓釜體3、筒狀支撐架7和分流網6的垂直於地面的中軸線重合。分流網6和所述筒狀支撐架7的高度；筒狀支撐架7的高度小於分流網6的高度。高壓釜體的側壁上設有四個進油口8，進油口位於高壓釜體側壁中部，並且沿周向均勻對稱布置，即位於高壓釜體同一高度的周線的四分點上。這樣可以達到周向均勻加載的目的。高壓釜體3下底面設有出油口11，出油口11位於筒狀支撐架7的中軸線上。高壓釜體3的上底面為蓋4，下底面為底座1，高壓釜體3的側壁與其蓋4和底座1之間用螺栓固定連接。蓋4與高壓釜體3的側壁之間用密封墊5密封。分流網6為分流網設計為了滿足到達徑向流動的目的，所做位置必須緊貼高壓釜內壁，在不影響高壓釜內部空間的前提下可設置多層，網孔大小以2-5mra為宜，網孔太小，影響壓力傳遞，網孔太大，不能形成有效的徑向流動。中空的筒狀支撐架的大小使其可以裝下油田常用的全尺寸防砂管，設計為大致模擬裸眼井壁，防止在試驗初期填充砂掩埋防砂管，該支撐架孔徑大小應不影響油與砂自由通過。高壓釜體3的底座1上設有於待評價的防砂管橫截面相適應的密封圈10，密封圈IO設置的目的是為了防止油及砂不經過防砂管體的流動通道而直接從防砂管的端面經過。上述結構中以對密閉高壓釜體3(高壓釜體可以承受40Mpa的三向壓力)施加三圍應力(通過三個方向的供油泵施加周向與垂直方向的三維應力)模擬油藏有效應力狀況，使用時釜體內充滿模擬儲層砂，筒狀支撐架7模擬井眼井壁支撐架，支撐地層砂在初始狀況下不產生坍塌；分流網6使進油口8流進的油形成有效的均勻徑向流動，模擬儲層的有效洩油麵積；這種結構能夠模擬油田的地層特徵，模擬地下流體的徑向流動狀態，可以形成穩定的壓力漏鬥梯度，進行有圍壓(圍壓是通過供油泵及循環系統來實現的)情況下的徑向流動，比常見的直線流評價試驗更接近真實的地下流動狀況。室內評價防砂管性能的裝置還設有穩壓供油裝置12(施壓及供油)、壓力監測裝置13及流量監測裝置15。穩壓供油裝置12可以按照設定的壓力穩壓輸入模擬油的，穩壓供油裝置與進油口8連接，這樣使所述進油口施加穩定的驅動壓力，模擬油藏靜壓力形成生產壓差，形成均勻徑向流動。高壓釜體上設有測壓點，測壓點縱向上設置在高壓釜體中部(與進油口的垂直高度相同)，橫向上設置三個測壓點，依次在高壓釜體3內壁，支撐架7外壁，防砂管9外壁，主要為了測試這三個點的壓降梯度，以此來評價防砂管的壓降、環空的壓降及地層砂的壓降。壓力監測系統13由進口壓力傳感器、環空外壓傳感器、環空壓力傳感器和用於收集這些傳感器的輸出壓力數據的壓力數據採集裝置14組成；其中，進口壓力傳感器與高壓釜體內壁與進油口8相同垂直高度的位置設置的測壓點連接，其測試的是模擬油進口壓力；環空外壓傳感器與支撐架外壁設置的測壓點連接，測定支撐架外壁處壓力，環空壓力傳感器與防砂管外壁設置的測壓點連接，測定防砂管外壁壓力。在高壓釜體側壁設有可供壓力傳感器連接到所述測壓點的測壓孔2，具體可為測壓孔通過管線與內部的測壓點連接，壓力傳感器可通過測壓孔和管線連接到內部測壓點。用防砂管外壁連接的傳感器壓力與大氣壓的差值模擬防砂管的壓降，用支撐架外壁壓力傳感器測試壓力與防砂管外壁傳感器測試壓力的差值模擬環空堆積砂壓差，進口壓力傳感器測試壓力支撐架外壁壓力傳感器測試壓力的差值為地層砂的壓降。上述流量監測系統15與出油口11連接，監測測試過程中油的流量。如圖3所示，上述裝置使用時，將防砂管9置於筒狀支撐架7內，並與底座l通過密封圈10密封連接，在高壓釜內充滿模擬儲層砂，固定好高壓釜的蓋4和底座1，利用穩壓進油系統泵入一定壓力的模擬稠油，模擬稠油從入油口按照一定壓力進入高壓釜體3內，然後通過防砂管從出油口ll流出。整個過程中穩壓供油裝置12可以控制入油口壓力，監控環空堆積砂的壓力，計算環空堆積砂的壓降，評價環空堆積砂的滲透率；壓力監測系統13測試高壓釜體內壁，支撐架外壁，防砂管外壁這三個點的壓降梯度，以此來評價防砂管的壓降、環空的壓降及地層砂的壓降，流量監測系統15監測出油口的流量，同時還可檢測出砂量，以及出砂的粒度。可事先不裝防砂管，先在高壓釜內充滿模擬儲層砂，固定好高壓釜後將模擬油穩壓泵入，檢測流量、出砂量，以及出砂的粒度。通過安裝防砂管前後的壓力、產能(流量)、價的防砂管的性能，即擋砂精度和/或對產能影響和/或抗堵塞能力。上述裝置既可用於評價防砂管防砂後的產能變化，又可用於評價防砂管對儲層砂粒的過濾精度，能直觀、適時了解不同防砂管的壓力-流量-出砂量的流動規律及其特徵。其優點是一是直接採用油田常用的全尺寸防砂管，測試結果更有代表性;二是根據不同的地層物性特徵和生產措施要求(壓力和流量)適時調整試驗參數，根據儲層特性優化防砂參數，評價結果更有利於接近生產實際；三是能適時了解不同防砂管的壓力-流量-出砂量的變化規律及其特徵，針對油田特性對不同防砂管進行適應性評價，優選防砂管。防砂管性能評價試驗流程如下一、按油田實際地層砂樣粒度分布配比相近的實驗用砂填充入高壓釜體3的筒狀支撐架7和分流網6之間，並用不同粘度的機械油模擬稠油作為流體介質；二、將注入管線連接到壓力控制系統(即穩壓供油裝置，具有自動控制補償系統)，以設置的恆定壓力模擬地層實際生產壓差作為驅動壓力注入機械油；三、測量實驗過程中的流量、防砂管壓差(防砂管外壁的傳感器壓力與大氣壓的差值)、環空堆積砂壓差(支撐架外壁壓力傳感器測試壓力與防砂管外壁傳感器測試壓力的差值)、從防砂管出來的砂重參數。四、通過防砂管的壓差來評價防砂管在實驗中的堵塞程度，通過流量及相對應的壓力變化來評價防砂管的產能，通過出砂量的測定來評價防砂管的擋砂性能，通過對產出砂做雷射粒度分析來評價防砂管的擋砂精度，最終達到優選防砂管類型及優化防砂管參數的目的。模擬油的粘度根據不同油田原油粘度來定，儲層砂的粒度根據不同油田儲層砂的粒度測試曲線來配。通過測試從防砂管出來的油中含砂量來評價防砂管的防砂效果；通過對產出砂的粒度進行粒度分析來評價防砂管的防砂精度；對通過防砂管的流量進行測試來評價該類型防砂管的產能變化；通過測試防砂管的內外壓降來評價防砂管的堵塞程度。現利用上述防砂管評價裝置對三種常用防砂管進行性能測試，並將測試條件及結果表述如下試驗條件>防砂臂^M方砂，鍋網,250nm、^l鄉書i^管250pm、害iMtf250um)>繊鄉辦跪200mpas>WklW鍍中值-170um>樹￡^脇2.5Mpa測試結果:tableseeoriginaldocumentpage9從三種常用防砂管的評價試驗來看，防砂初期金屬網布防砂管過流能力最高，而從長期來看，割縫管抗堵塞能力最強；從防砂效果來看，金屬纖維的防砂效果最好，並且防砂精度最高。因此可根據現場的實際情況來選用合理的防砂管來進行防砂。權利要求1、一種室內評價防砂管性能的裝置，其特徵在於它包括密閉高壓釜體(3)、分流網(6)和中空的筒狀支撐架(7)；所述分流網(6)為筒狀，嵌套於所述高壓釜體內；所述筒狀支撐架位於所述高壓釜體的軸心處，所述分流網和筒狀支撐架的下端均與所述高壓釜體的下底面連接；所述高壓釜體的側壁上設有至少一個進油口(8)，所述高壓釜體下底面設有出油口(11)，所述出油口位於所述筒狀支撐架的側壁內側。2、根據權利要求l所述的裝置，其特徵在於所述進油口為四個，均勻分布於所述高壓釜體的同一高度位置側壁的四周。3、根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於所述進油口與高壓釜體的下底面的距離小於所述分流網和所述筒狀支撐架的高度，所述筒狀支撐架的高度小於所述分流網的高度。4、根據權利要求3所述的裝置，其特徵在於所述進油口設置於所述高壓釜體側壁中部，所述高壓釜體為圓筒型。5、根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於所述高壓釜體、所述筒狀支撐架和所述分流網的垂直於地面的中軸線重合，所述出油口設與所述中軸線上。6、根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於所述分流網緊貼高壓釜內壁，其層數為至少一層，網孔直徑為2-5mm。7、根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於所述高壓釜體的上底面為蓋(4)，下底面為底座(1)，所述高壓釜體的側壁與其蓋和底座之間用螺栓固定連接。8、根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於所述筒狀支撐架的側壁均勻設有可使油和砂自由通過的若干孔。9、根據權利要求1-8中任意一項所述的裝置，其特徵在於所述室內評價防砂管性能的裝置還設有穩壓供油系統(12)、壓力監測系統(13)及流量監測系統(15);所述穩壓供油系統與所述進油口連接，所述壓力監測系統包括分別與在所述高壓釜體內壁、筒狀支撐架外壁和待評價的防砂管外壁在與進油口相同垂直高度的位置設置的測壓點連接的壓力傳感器；所述流量監測系統與出油口連接。專利摘要本實用新型公開了一種室內評價防砂管性能的裝置。該裝置包括密閉高壓釜體、分流網和筒狀支撐架；分流網為筒狀，嵌套於高壓釜體內；筒狀支撐架位於高壓釜體的軸心處，分流網和筒狀支撐架的下端均與高壓釜體的底面連接；高壓釜體的側壁上設有至少一個進油口，高壓釜體下底面設有出油口，出油口位於筒狀支撐架的側壁內側。該裝置可以模擬油田的地層特徵，進行有圍壓情況下的徑向流動出砂規律評價試驗，使地層的出砂特徵更符合地層的條件。文檔編號E21B49/00GK201406994SQ20092010651公開日2010年2月17日申請日期2009年3月13日優先權日2009年3月13日發明者周守為,周建良,偉姜,孫福街,房茂軍,曾祥林,王利華,鄧金根申請人:中國海洋石油總公司;中海石油研究中心