一種檢測防砂篩管防砂性能的裝置及方法
2023-10-17 18:04:34 1
專利名稱：一種檢測防砂篩管防砂性能的裝置及方法
技術領域：
本發明涉及油井防砂領域，特別涉及一種檢測防砂篩管防砂性能的裝置及方法。
技術背景在現有的油井採油工程中，針對出砂井常用的防砂篩管選擇方法是現場採集地 層砂樣品，在實驗室中對地層砂樣品進行粒度分析，得到地層砂的尺寸，即地層砂的 粒度中值；根據地層砂的粒度中值設計防砂管的過濾精度，確定防砂篩管的縫隙尺寸 範圍；根據預計的產油量和油井下的套管尺寸及出砂井可能部分套管變形的狀況，確 定防砂篩管的外徑尺寸範圍。例如某油田出砂井的地層砂粒度中值在0.22-0.4111111之 間，油井套管以7"為主，根據這些參數，選擇過濾精度為0.2-0.4mm， 3"或3"l/2"的 防砂篩管。但用這種方法選擇出的防砂篩管的過濾精度及防砂篩管外徑等技術參數只 是一個範圍值，誤差大且準確度低，無法給出防砂篩管在油井中的流量和出砂率等詳 細技術數據， 一旦實施後如果防砂篩管的防砂效果不理想，就會降低產油量；此外這 種方法更換成本過高、工藝複雜，並且不能進行直觀比較。發明內容為了準確、直觀地選擇出出砂井用的防砂篩管，及提高出油率，本發明提供了一 種檢測防砂篩管防砂性能的裝置，該裝置包括 一個待測防砂篩管樣品固定裝置、一 個盛砂罐、三個以上支撐架及一個以上待測防砂篩管樣品底座；所述待測防砂篩管樣品固定裝置上開有一個以上的安裝透孔，用於安裝所述待測 防砂篩管樣品底座；所述支撐架安裝在所述待測防砂篩管樣品固定裝置下部，用於將所述待測防砂篩 管樣品固定裝置架空；所述盛砂罐安裝在所述待測防砂篩管樣品固定裝置上表面，並與所述待測防砂篩 管樣品固定裝置密封貼合；所述待測防砂篩管樣品底座與所述待測防砂篩管樣品固定裝置配合安裝，用於將 待測防砂篩管樣品固定在所述待測防砂篩管樣品固定裝置上。所述盛砂罐由透明材料製成。所述安裝透孔的圓心依次連線呈等邊多邊形，並且所述等邊多邊形的外接圓心與所述待測防砂篩管樣品固定裝置的幾何圓心相重合。所述裝置還包括一個面積與所述盛砂罐內截面積相同的擴散網。 在所述待測防砂篩管樣品固定裝置與所述待測防砂篩管樣品底座的接觸面之間設置有第一密封墊圈。在所述待測防砂篩管樣品固定裝置上表面外緣安裝有凸圈。在所述凸圈與所述待測防砂篩管樣品固定裝置之間安裝有第二密封墊圈。本發明還提供了一種檢測防砂篩管防砂性能的方法，所述方法包括步驟A:將一個以上的待測防砂篩管樣品分別固定在待測防砂篩管樣品底座上；步驟B:將固定有待測防砂篩管樣品的待測防砂篩管樣品底座分別安裝在待測防砂篩管樣品固定裝置上；步驟C:向盛砂罐中填裝地層砂，並向所述盛砂罐中注入流體；步驟D:分別用容器盛裝在同一時間內從各待測防砂篩管樣品中流出的地層砂和流體；步驟E:稱量每個容器內盛接到的地層砂量和流體量。本發明提供的技術方案的有益效果是本發明運用以上檢測防砂篩管防砂性能的 裝置進行試驗，可以準確地測量出防砂篩管在油井中的出流量和出砂率，還可以直觀 地對比不同過濾精度的防砂篩管的防砂效果，準確選擇出適用於不同油藏條件的防砂 篩管，從而提高產油量；本發明的檢測防砂篩管防砂性能的裝置製作成本低，工藝簡 單，適用於各種採油條件。另外，本發明的檢測防砂篩管防砂性能的方法不需要複雜 的檢測設備就可以準確地測量出防砂篩管在油井中的出流量和出砂率，並且檢測結果 準確，不受具體地質條件限制、便於實現。
圖l是本發明實施例l提供的檢測防砂篩管防砂性能的裝置的整體剖面圖；圖2是本發明實施例1提供的待測防砂篩管樣品固定裝置俯視圖；圖3是本發明實施例1提供的待測防砂篩管樣品固定裝置A-A向剖面圖；圖4是本發明實施例1提供的待測防砂篩管樣品底座剖面圖；圖5是本發明實施例2提供的檢測防砂篩管防砂性能的方法流程圖。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方 式作進一步地詳細描述。 實施例1:參見圖1，本發明實施例提供的檢測防砂篩管防砂性能的裝置包括待測防砂篩管 樣品固定裝置10、支撐架5、盛砂罐8及待測防砂篩管樣品底座3。其中，待測防砂篩管樣品固定裝置IO的主體為圓形面板，在面板的上表面外圓周 貼合有一凸圈14。為保證安裝密封，在凸圈與待測防砂篩管樣品固定裝置的上表面之 間安裝有第二密封墊圈4。本實施中，在圓形面板上設置有三個安裝透孔15，用於固 定待測防砂篩管樣品底座3，三個安裝透孔的位置呈等腰三角形分布，並且等腰三角 形的外接圓圓心為待測防砂篩管固定裝置的圓心，如圖2和圖3所示。在實際應用中， 可以根據待測防砂篩管的數量決定防砂篩管樣品固定裝置圓形面板上的安裝透孔的數 量，安裝透孔最好在面板上均勻分布，即將所有安裝透孔圓心依次連線可以構成等邊 多邊形，並且等邊多邊形的外接圓心與待測防砂篩管固定裝置的圓心重合。這種設計 保證在模擬地層採油過程中，幾個待測防砂篩管樣品都處於同一模擬油藏條件，即幾 個待測防砂篩管樣品周圍砂層厚度及流體滲流面積都相同，可以更準確的對比不同待 測防砂篩管樣品的防砂效果。在圓形面板上沿每個安裝透孔的外圓周向內設有一圈凹槽16，從透孔中心向外至 待測防砂篩管樣品固定裝置10的上表面呈階梯狀。本實施例中，在待測防砂篩管樣品固定裝置10下部圓周邊緣通過連接件11均勻 固定有8個高度相等的支撐架5，用於將待測防砂篩管樣品固定裝置10架空。支撐架 的數量可以根據待測防砂篩管樣品固定裝置10面板的大小，待測防砂篩管樣品2的數 量，以及盛砂罐8內流體6和地層砂9的重量等因素來確定，只要保證檢測防砂篩管 防砂性能的裝置整體穩定即可。實際應用中，為了達到整個裝置的基本穩定，至少應 安裝3個支撐架。在待測防砂篩管樣品固定裝置10的上表面沿凸圈14內邊緣固定有圓桶狀的盛砂 罐8，該盛砂罐8採用透明材料製成，例如有機玻璃或玻璃等等，這樣便於直接觀察 盛砂罐內的檢測情況。盛砂罐8的底部埠與待測防砂篩管固定裝置IO緊密貼合，這 樣的結構可以防止盛砂罐內的砂子和流體從盛砂罐8與待測防砂篩管固定裝置10接合 的縫隙滲漏。為了進一步加強盛砂罐8與待測防砂篩管樣品固定裝置10間的密封性， 還可以將盛砂罐8底部固定在凸圈14下部的第二密封墊圈4上。盛砂罐8的高度可以根據待測防砂篩管樣品2的實際高度及預置砂柱和流體層的高度確定， 一般應保證高 出流體液面50mm。本實施例提供的檢測防砂篩管防砂性能的裝置還可以包括一個擴散網7，該擴散 網可以由金屬絲編織製成，其面積與盛砂罐8的內截面積相同。檢測時，將擴散網7 覆蓋於盛裝好的地層砂上表面，這樣可以有效減少流體對砂子的衝蝕，使流體可以均 勻地滲透到沙層中。參見圖4，待測防砂篩管樣品底座3，用於將待測防砂篩管樣品2和待測防砂篩管 樣品固定裝置10連接為一體。該底座外部為三段的圓筒狀，上段17和下段19較窄， 中段較寬，形成一圓形凸臺18，下段19的長度與待測防砂篩管樣品固定裝置的安裝 透孔15的凹槽16髙度相同，下段19的外徑與安裝透孔凹槽16的內徑相同。安裝時， 將待測防砂篩管樣品底座3的下段19插入待測防砂篩管樣品固定裝置安裝透孔的凹槽 16內，其凸臺18搭接在待測防砂篩管樣品固定裝置10圓形面板的上表面，使待測防 砂篩管樣品底座3與待測防砂篩管樣品固定裝置10之間密封貼合。為了進一步保證貼 合緊密，在待測防砂篩管樣品固定裝置10與待測防砂篩管樣品底座3之間還安裝有第 一密封墊圈13。底座內腔分為上下兩段，上段20為倒梯形結構，這樣可以保證地層 砂滲透到待測防砂篩管樣品2後可以通過待測防砂篩管樣品底座3全部被流體攜帶流 出，如果設計成平面，則容易使一部分滲透的地層砂殘留在待測防砂篩管樣品底座3 上；底座內腔下段21為圓柱形，其圓柱的直徑與待測防砂篩管固定裝置的安裝透孔 15的流體流出口 12的內徑相等。檢測時，首先將待測防砂篩管樣品頂蓋1固定在待 測防砂篩管樣品2上，將待測防砂篩管樣品2的下部套在待測防砂篩管樣品底座3外 表面的上段17外，並可以通過焊接加固，保證流體和砂子不會從待測防砂篩管樣品底 座3與待測防砂篩管樣品2之間滲漏。採用以上檢測防砂篩管防砂效果的裝置可以模擬在同一油藏條件下檢測不同類型 的防砂篩管的防砂性能，檢測結果準確，並且檢測成本低。實施例2:參見圖1和圖5，本發明實施例還提供了一種檢測防砂管防砂性能的方法，具體 包括以下步驟步驟201:根據地層砂的顆粒度分析報告和油井下的套管尺寸，選擇相近的幾種 過濾精度不同的的待測防砂篩管樣品，將待測防砂篩管切割成長度相同的樣品，並在每個待測防砂篩管樣品2的一端焊接待測防砂篩管樣品頂蓋1;步驟202:將待測防砂篩管樣品2的另一端套在待測防砂篩管樣品底座3的上段17外，並在待測防砂篩管樣品2與待測防砂篩管樣品底座3接觸面上通過焊接進行密 封加固，使待測防砂篩管樣品2與待測防砂篩管樣品底座3固定成為一體；步驟203:將待測防砂篩管樣品底座3連同固定在其上的待測防砂篩管樣品2 — 同安裝在待測防砂篩管樣品固定裝置10上；步驟204:向盛砂罐8中填裝配置好的溼潤的地層砂9;為了保證每個待測防砂篩管樣品2上部的滲透壓相同，應使砂柱保持同一高度， 砂柱的高度高出待測防砂篩管樣2品50mm左右；另外，為了減少流體6對地層砂9 的衝蝕，使流體6可以均勻地滲透到地層砂9中，還可以在填砂結束後在地層砂9的 頂部加蓋一層由金屬絲編織製成的擴散網7;步驟205:向已經填裝地層砂9的盛砂罐8中注入流體6;流體6可以為水或油等；通常情況下，流體6的液面高度應沒過砂柱，最好高出 砂柱50mm，此時，流體6和地層砂9會穿過待測防砂篩管樣品2側壁的小孔從待測 防砂篩管樣品2出口流出；步驟206:當流出的流體和砂子穩定後，同時在每個待測防砂篩管樣品2的出口 下放置容器，並經過一定時間後，同時取出放置在待測防砂篩管樣品下的容器；容器具體可以使用燒杯，用於盛裝流出的液體和砂子；步驟207:靜置容器，當砂子完全沉澱後，倒出流體，稱量流體的質量或體積， 並烘乾砂子，稱量砂子的質量；流體質量大的，該待測防砂篩管樣品的流量較大；同時，砂子質量小的則該待測 防砂篩管樣品的出砂率低，這樣的待測防砂篩管樣品的防砂效果較好。通過上述比較 就可以得出不同類型的待測防砂篩管在同一油藏條件下的流量和出砂率，進而為選擇 防砂效果最好的防砂篩管提供準確而可靠的依據。本發明實施例運用檢測防砂篩管防砂性能的裝置進行試驗，可以準確地測量出防 砂篩管在油井中的出流量和出砂率，還可以直觀地對比不同過濾精度的防砂篩管的防 砂效果，準確選擇出適用於不同油藏條件和砂質的防砂篩管，從而提高產油量；本發 明實施例的檢測防砂篩管防砂性能的裝置製作成本低，工藝簡單，適用於各種採油條 件。另外，本發明實施例的檢測防砂篩管防砂性能的方法不需要複雜的檢測設備就可以準確地測量出防砂篩管在油井中的出流量和出砂率，並且檢測結果準確，不受具體 地質條件限制、便於實現。以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和 原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1. 一種檢測防砂篩管防砂性能的裝置，其特徵在於，所述裝置包括一個待測防砂篩管樣品固定裝置、一個盛砂罐、三個以上支撐架及一個以上待測防砂篩管樣品底座；所述待測防砂篩管樣品固定裝置上開有一個以上的安裝透孔，用於安裝所述待測防砂篩管樣品底座；所述支撐架安裝在所述待測防砂篩管樣品固定裝置下部，用於將所述待測防砂篩管樣品固定裝置架空；所述盛砂罐安裝在所述待測防砂篩管樣品固定裝置上表面，並與所述待測防砂篩管樣品固定裝置密封貼合；所述待測防砂篩管樣品底座與所述待測防砂篩管樣品固定裝置配合安裝，用於將待測防砂篩管樣品固定在所述待測防砂篩管樣品固定裝置上。
2. 根據權利要求1所述的檢測防砂篩管防砂性能的裝置，其特徵在於，所述盛砂 罐由透明材料製成。
3. 根據權利要求1所述的檢測防砂篩管防砂性能的裝置，其特徵在於，所述安裝 透孔的圓心依次連線呈等邊多邊形，並且所述等邊多邊形的外接圓心與所述待測防砂 篩管樣品固定裝置的幾何圓心相重合。
4. 根據權利要求1所述的檢測防砂篩管防砂性能的裝置，其特徵在於，所述裝置 還包括一個面積與所述盛砂罐內截面積相同的擴散網。
5. 根據權利要求1所述的檢測防砂篩管防砂性能的裝置，其特徵在於，在所述待 測防砂篩管樣品固定裝置與所述待測防砂篩管樣品底座的接觸面之間設置有第一密封 墊圈。
6. 根據權利要求1所述的檢測防砂篩管防砂性能的裝置，其特徵在於在所述待 測防砂篩管樣品固定裝置上表面外緣安裝有凸圈。
7. 根據權利要求6所述的檢測防砂篩管防砂性能的裝置，其特徵在於在所述凸 圈與所述待測防砂篩管樣品固定裝置之間安裝有第二密封墊圈。
8. —種檢測防砂篩管防砂性能的方法，其特徵在於，所述方法包括步驟A:將一個以上的待測防砂篩管樣品分別固定在待測防砂篩管樣品底座上； 步驟B:將固定有待測防砂篩管樣品的待測防砂篩管樣品底座分別安裝在待測防 砂篩管樣品固定裝置上；步驟C:向盛砂罐中填裝地層砂，並向所述盛砂罐中注入流體；步驟D:分別用容器盛裝在同一時間內從各待測防砂篩管樣品中流出的地層砂和 流體；步驟E:稱量每個容器內盛接到的地層砂量和流體量。
全文摘要
本發明公開了一種檢測防砂篩管防砂性能的裝置及方法，屬於油井防砂領域。所述裝置包括一個待測防砂篩管樣品固定裝置、一個盛砂罐、三個以上支撐架及一個以上待測防砂篩管樣品底座。所述方法包括將一個以上的待測防砂篩管樣品分別固定在待測防砂篩管樣品底座上；將待測防砂篩管樣品底座分別安裝在待測防砂篩管樣品固定裝置上；向盛砂罐中填裝地層砂，並向盛砂罐中注入流體；分別用容器盛裝在同一時間內從各待測防砂篩管樣品中流出的地層砂和流體；稱量每個容器內盛接到的地層砂量和流體量。本發明可以準確而直觀地測量出各種防砂篩管的防砂性能，操作簡單，成本低廉，為在不同油藏條件下選擇適合的防砂篩管提供可靠依據。
文檔編號G01M99/00GK101271045SQ20081010573
公開日2008年9月24日 申請日期2008年4月30日 優先權日2008年4月30日
發明者李樹盛 申請人:安東石油技術(集團)有限公司