水平井填砂試驗井筒裝置製造方法
2023-04-26 17:33:31 1
水平井填砂試驗井筒裝置製造方法
【專利摘要】一種水平井填砂試驗井筒裝置，其由注入部、第一、第二試驗段、第一觀察段和回液部組成；所述注入部後端與第一試驗段法蘭連接，第一試驗段的後端和第一觀察段法蘭連接，第一觀察段的後端和第二試驗段法蘭連接，第二試驗段後端連接回液部；油管橫穿所述注入部、第一、第二試驗段、第一觀察段及回液部空腔後,兩端分別由前堵板、後堵板密封支撐；注入管油壬接頭和所述注入部的注入頭連通；濾失液接管和所述第一、第二試驗段的前法蘭頸部連通；回液管油壬接頭和所述回液部的回液頭連通。本實用新型在實驗室內完成水平井填砂模擬試驗，為水平井填砂工具產品的結構改進和現場施工工藝參數的優化，提供可靠的試驗數據和直觀的試驗效果。
【專利說明】水平井填砂試驗井筒裝置
[0001]
【技術領域】
[0002]本實用新型涉及石油鑽採行業【技術領域】，具體的說是為石油鑽採行業的水平井填砂工藝和填砂工具的研究和設計，提供一套室內地面模擬試驗裝置。
[0003]
【背景技術】
[0004]目前在油田疏鬆砂巖稠油油藏、高泥質、細粉砂巖油藏，水平井套管完井後，油藏開發過程中的防砂是一個難題。此類油藏泥質含量高，儲油層出砂嚴重，防砂難度大，採用單一懸掛濾砂篩管的防砂方式，容易造成濾砂篩管堵塞，影響水平井產量。基於上述矛盾，為了延長這類油藏水平井防砂開採的有效期，實現良好綜合防砂效果，確保油井正常生產出油，國內、外油田普遍採用礫石充填防砂工藝技術。
[0005]採用礫石填充防砂工藝技術，需要對水平井填砂機理及充填過程進行研究，開發適用於不同油藏及油井情況的循環充填工具，優化水平井填沙施工工藝。進行上述研究工作，需要在地面進行模擬試驗，設計製造模擬試驗裝置。
[0006]實用新型內容
[0007]本實用新型提供一套可以模擬油田水平井填砂作業的試驗井筒裝置，與注液系統、回液系統、反排系統和測控系統配合，可在實驗室內完成水平井填砂模擬試驗，以驗證測量水平井礫石充填密實度，測量分支濾失量，通過透明套管觀察填砂效果和攜砂液的流動情況，測量不同試驗參數下攜砂液攜砂能力、填砂效果。
[0008]為此，本實用新型所採用的技術方案如下:
[0009]一種水平井填砂試驗井筒裝置，其由注入部、第一、第二試驗段、第一觀察段和回液部組成；所述注入部後端與第一試驗段法蘭連接，第一試驗段的後端和第一觀察段法蘭連接，第一觀察段的後端和第二試驗段法蘭連接，第二試驗段後端連接回液部；油管橫穿所述注入部、第一、第二試驗段、第一觀察段及回液部空腔後，兩端分別由前堵板、後堵板密封支撐；注入管油壬接頭和所述注入部的注入頭連通；濾失液接管和所述第一、第二試驗段的前法蘭頸部連通；回液管油壬接頭和所述回液部的回液頭連通。
[0010]所述注入部包括注入頭和前堵板；該注入頭後部與第一試驗段的前法蘭連接，前部和前堵板密封連接，該前堵板通過徑向密封圈密封支撐油管。
[0011]所述第一、第二試驗段包括前法蘭、前外層套管、變徑接箍、後外層套管、後法蘭、割縫篩管和長篩管；前、後外層套管之間通過變徑接箍連接，前法蘭與前外層套管，後法蘭與後外層套管之間均密封固接；割縫套管套裝入前外層套管內，在變徑接箍內部臺階定位，割縫套管兩端由徑向密封圈密封；後外層套管與割縫套管等徑，長篩管整體由後法蘭端部裝入後外層套管和割縫套管內部，後法蘭內臺階定位長篩管，長篩管兩端分別由徑向密封圈和端面密封圈密封，隔離長篩管與後外層套管和割縫套管之間的環空。
[0012]所述第一、第二試驗段的後外層套管上間隔距離截面上對稱安裝反排液管油壬接頭，試驗時用反排液管堵頭堵住，試驗完成後卸去反排液管堵頭，連接反排管線。
[0013]所述第一觀察段包括前、後端法蘭、透明套管、短篩管、V型橡膠密封圈、密封圈壓蓋；所述透明套管裝在前、後端法蘭之間，V型橡膠密封圈通過密封圈壓蓋壓緊在透明套管的外圓上密封；短篩管套入透明套管內，兩端與前、後端法蘭平齊並由端面密封圈密封；所述後端法蘭連接第二試驗段的前法蘭，第二試驗段的後法蘭與回液部的回液頭連接。
[0014]所述前端法蘭的頸部安裝有安全爆破片。
[0015]所述回液部包括回液頭、內隔套、後堵板；所述回液頭前端和第二試驗段的後法蘭連接，後端密封安裝後堵板，而後堵板通過徑向密封圈密封支撐油管；回液管油壬接頭和回液頭連通。
[0016]所述第一、第二試驗段的變徑接箍及後法蘭頸部上安裝壓實度傳感器，實時測量後外層套管與長篩管之間環空填砂層的密實度；所述壓實度傳感器由過渡接頭、導壓塊、密封圈和壓力傳感器組成；導壓塊和壓力傳感器裝入過渡接頭，兩者之間充入導壓介質，過渡接頭通過密封螺紋裝到變徑接箍及後法蘭頸部上，導壓塊和過渡接頭之間設置密封圈。
[0017]所述濾失液接管上安裝流量傳感器。
[0018]所述第一、第二試驗段、第一觀察段均為獨立的試驗段、觀察段，其對接法蘭尺寸相同，可在所述的第二試驗段和回液部之間續接若干觀察段和試驗段，加長水平井填砂試驗井筒裝置的試驗井筒長度。
[0019]本實用新型配合其它試驗系統，可以模擬施工現場水平井填沙作業，通過試驗井筒裝置上的壓實度傳感器，測量試驗過程中填砂層密實度變化；通過濾失管路上安裝的流量傳感器，測量填充層厚度變化過程中濾失液的流量變化；通過試驗裝置上安裝透明套管實際觀察充填過程，觀察固液兩相流在管柱內的流動狀態，試驗不同性質的攜砂液攜砂效果，為制定合理的水平井填砂施工工藝參數，改進和研製水平井填砂工具，提供可靠的實驗數據，進而提高水平井充填防砂後的油井的產量。
[0020]
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型結構示意圖；
[0022]圖2為圖1中的I局部視圖；
[0023]圖3為圖1中的II局部放大視圖；。
[0024]圖4為圖1中的III局部視圖；
[0025]圖5為圖1中的IV局部放大視圖
[0026]圖6為圖1中的V局部視圖
[0027]圖7為圖5中的A-A剖面的剖視圖
[0028]圖中:1一前堵板；2—注入頭；3—前法蘭；4一前外層套管；5—割縫篩管；6—變徑接箍；7—長篩管；8—後外層套管；9一油管；10—後法蘭；11一前端法蘭；12—安全爆破片；13—密封圈壓蓋；14一透明套管；15—短篩管；16—V型橡膠密封圈；17—後端法蘭；18—壓實度傳感器；19—回液頭；20—堵頭；21—後堵板；22—回液管油壬接頭；23—內隔套；24—反排液管油壬接頭；25—反排液管堵頭；26—流量傳感器；27—濾失液接管；28—反排液管；29—注入管油壬接頭；30—徑向密封圈；31—端面密封圈；32—過渡接頭；33—導壓塊；34—密封圈；35—壓力傳感器。
【具體實施方式】
[0029]本實用新型需要與現有的其他試驗系統配合，如:注液系統、回液系統、反衝洗系統、測控系統等組合，才能在實驗室內進行完整的水平井填砂模擬試驗。為水平井填砂工具產品的結構改進和現場施工工藝參數的優化，提供可靠的試驗數據和直觀的試驗效果。
[0030]下面結合附圖對本實用新型及其有益效果作進一步詳細描述。
[0031]實施例1，參照圖1至圖7，一個完整的水平井填砂試驗井筒裝置由注入部、第一、第二試驗段、第一觀察段和回液部組成。注入部包括注入頭2和前堵板1，注入頭2與第一試驗段的前法蘭3連接；第一、第二試驗段包括前法蘭3、前外層套管4、變徑接箍6、後外層套管8、後法蘭10、割縫篩管5和長篩管7等。前、後外層套管4、8之間通過變徑接箍6連接，前法蘭3與前外層套管4，後法蘭10與後外層套管8，均採用密封螺紋連接或焊接，割縫套管5套裝入前法蘭3與前外層套管4內，在變徑接箍6內部臺階定位，外部與前法蘭3平齊，兩端徑向密封圈30密封。後外層套管8與割縫套管5等徑，長篩管7整體由後法蘭10端部裝入後外層套管8和割縫套管5內，後法蘭10內臺階定位長篩管7，有徑向密封圈30和端面密封圈31密封，隔離長篩管7及後外層套管8和割縫套管5之間的環空。第一試驗段的後法蘭10與第一觀察段的前端法蘭11連接，第一觀察段主要包括:前端法蘭11、透明套管14、短篩管15、V型橡膠密封圈16、密封圈壓蓋13、後端法蘭17 ;透明套管14裝在前、後端法蘭11、17之間，V型橡膠密封圈16通過密封圈壓蓋13壓緊在透明套管14的外圓上密封，短篩管15套入透明套管14內，兩端與前後端法蘭11、17平齊，端面密封圈31密封；第一觀察段的後端法蘭17連接第二試驗段的前法蘭3，第二試驗段的後法蘭10與回液部分的回液頭19連接，回液部包括回液頭19、內隔套23、後堵板21等。所述回液頭19前端和第二試驗段的後法蘭10連接，後端密封安裝後堵板21，而後堵板21支撐油管9通過徑向密封圈30密封；回液管油壬接頭22和回液頭19連通。
[0032]上述各段連接好後，再將油管9由注入頭2插入穿過長篩管7、短篩管15，進入第二試驗段的長篩管7後通過內隔套23,由回液頭19穿出，油管9前、後端套入前堵板1、後堵板21，通過徑向密封圈30在油管9外圓上密封。
[0033]試驗井筒部分安裝好後，再在注入頭2上裝注入管油壬接頭29，連接注入系統管線；前法蘭3頸部的濾失液接管27與流量傳感器26連接，用於實時測量濾失液流量，再連接濾失液管線，後外層套管8上的反排液管油壬接頭24需要裝上反排液管堵頭25,回液頭19上的回液管油壬接頭22與回液系統管線連接，回液頭19上的備用注入口上需裝堵頭20。試驗時用反排液管堵頭25堵住,試驗完成後卸去反排液管堵頭25,連接反排管線28,用清水反排衝洗出試驗井筒中的試驗形成的沉積填沙，方便下次試驗進行。
[0034]再將整體裝好的壓實度傳感器18裝到變徑接箍6和後法蘭10頸部，一個截面上呈夾角120°裝三個壓實度傳感器18。實時測量後外層套管8與長篩管7之間環空填砂層的密實度；所述壓實度傳感器18由過渡接頭32、導壓塊33、密封圈34和壓力傳感器35組成；導壓塊33和壓力傳感器35依次裝入過渡接頭32，兩者之間充入導壓介質(矽油或液壓油)，過渡接頭32通過NPT密封螺紋裝到變徑接箍6及後法蘭10頸部上，導壓塊33和過渡接頭32之間設置密封圈34而隔離試驗填沙和導壓介質，導壓介質將試驗填沙壓實力傳給壓力傳感器35。
[0035]安全爆破片12裝到前端法蘭11頸部，設定好爆破壓力，保護透明套管14防止壓力過高損壞。所有傳感器信號接入測控系統，即可開始水平井填沙試驗。
[0036]所述的注入管油壬接頭可與配套的注入系統管線連接，向試驗井筒裝置中連續注入攜砂試驗液，前外層套管與割縫套管之間的環空，為濾失液的流道，通過裝在前法蘭頸部的濾失液接管引出試驗濾失液，長篩管與後外層套管之間的環空為試驗攜砂液的流道，此流道延伸到觀察段；回液管油壬接頭連接回液系統管線可以引出通過各段篩管過濾後回流液。第一、第二試驗段後外層套管的中部外圓上間隔裝有多個反排管油壬接頭，試驗時用油壬堵頭堵住。試驗完畢卸去油壬堵頭連接反排衝洗管線，可以反排衝洗出後外層套管與篩管環空填充層的沉積試驗填砂，方便下次試驗的進行。
[0037]本實用新型的濾失管線上裝流量傳感器可測量濾失液的排量，變徑接箍和後法蘭頸部上裝有壓實度傳感器，可以實時測量不同位置填砂層密實度變化；觀察段的透明套管可以直觀觀察攜砂的流動狀態，填砂層的形成過程；變化不同試驗工藝參數下，比較攜砂液攜砂情況和填砂效果。
[0038]實施例2，在所述的第二試驗段和回液部之間按觀察段、試驗段的順序續接若干觀察段和試驗段，以適應不同的水平井填砂試驗井筒裝置的長度。餘通實施例1。
【權利要求】
1.一種水平井填砂試驗井筒裝置，其特徵在於:其由注入部、第一、第二試驗段、第一觀察段和回液部組成；所述注入部後端與第一試驗段法蘭連接，第一試驗段的後端和第一觀察段法蘭連接，第一觀察段的後端和第二試驗段法蘭連接，第二試驗段後端連接回液部；油管(9)橫穿所述注入部、第一、第二試驗段、第一觀察段及回液部空腔後，兩端分別由前堵板(1)、後堵板(21)密封支撐；注入管油壬接頭(29)和所述注入部的注入頭連通；濾失液接管(27)和所述第一、第二試驗段的前法蘭(3)頸部連通；回液管油壬接頭(22)和所述回液部的回液頭連通。
2.根據權利要求1所述的一種水平井填砂試驗井筒裝置，其特徵在於:所述注入部包括注入頭(2)和前堵板(1);該注入頭(2)後部與第一試驗段的前法蘭(3)連接，前部和前堵板(1)密封連接，該前堵板(1)通過徑向密封圈(30 )密封支撐油管(9)。
3.根據權利要求2所述的一種水平井填砂試驗井筒裝置，其特徵在於:所述第一、第二試驗段包括前法蘭(3)、前外層套管(4)、變徑接箍(6)、後外層套管(8)、後法蘭(10)、割縫篩管(5)和長篩管(7);前、後外層套管(4、8)之間通過變徑接箍(6)連接,前法蘭(3)與前外層套管(4)，後法蘭(10)與後外層套管(8)之間均密封固接；割縫套管(5)套裝入前外層套管(4)內，在變徑接箍(6)內部臺階定位，割縫套管(5)兩端由徑向密封圈(30)密封；後外層套管(8)與割縫套管(5)等徑，長篩管(7)整體由後法蘭(10)端部裝入後外層套管(8)和割縫套管(5)內部，後法蘭(10)內臺階定位長篩管(7)，長篩管(7)兩端分別由徑向密封圈(30)和端面密封圈(31)密封，隔離長篩管(7)與後外層套管(8)和割縫套管(5)之間的環空。
4.根據權利要求3所述的一種水平井填砂試驗井筒裝置，其特徵在於:所述第一、第二試驗段的後外層套管(8)上間隔距離截面上對稱安裝反排液管油壬接頭(24)，試驗時用反排液管堵頭(25 )堵住,試驗完成後卸去反排液管堵頭(25 ),連接反排管線(28 )。
5.根據權利要求1所述的一種水平井填砂試驗井筒裝置，其特徵在於:所述第一觀察段包括前、後端法蘭(11、17)、透明套管(14)、短篩管(15)、V型橡膠密封圈(16)、密封圈壓蓋(13);所述透明套管(14)裝在前、後端法蘭(11、17)之間，V型橡膠密封圈(16)通過密封圈壓蓋(13)壓緊在透明套管(14)的外圓上密封；短篩管(15)套入透明套管(14)內，兩端與前、後端法蘭(11、17)平齊並由端面密封圈(31)密封；所述後端法蘭(17)連接第二試驗段的前法蘭(3)，第二試驗段的後法蘭(10)與回液部的回液頭(19)連接。
6.根據權利要求5所述的一種水平井填砂試驗井筒裝置，其特徵在於:所述前端法蘭(11)的頸部安裝有安全爆破片(12)。
7.根據權利要求1所述的一種水平井填砂試驗井筒裝置，其特徵在於:所述回液部包括回液頭(19)、內隔套(23)、後堵板(21);所述回液頭(19)前端和第二試驗段的後法蘭(10)連接,後端密封安裝後堵板(21)，而後堵板(21)通過徑向密封圈(30 )密封支撐油管(9);回液管油壬接頭(22)和回液頭(19)連通。
8.根據權利要求1所述的水平井填砂試驗井筒裝置，其特徵在於:所述第一、第二試驗段的變徑接箍(6)及後法蘭(10)頸部上安裝壓實度傳感器(18)，實時測量後外層套管(8)與長篩管(7)之間環空填砂層的密實度；所述壓實度傳感器(18)由過渡接頭(32)、導壓塊(33)、密封圈(34)和壓力傳感器(35)組成；導壓塊(33)和壓力傳感器(35)裝入過渡接頭(32)，兩者之間充入導壓介質，過渡接頭(32)通過密封螺紋裝到變徑接箍(6)及後法蘭(10)頸部上，導壓塊(33)和過渡接頭(32)之間設置密封圈(34)。
9.根據權利要求1所述的水平井填砂試驗裝置，其特徵在於:所述濾失液接管(27)上安裝流量傳感器(26)。
10.根據權利要求1所述的水平井填砂試驗裝置，其特徵在於:所述第一、第二試驗段、第一觀察段均為獨立的試驗段、觀察段，其對接法蘭尺寸相同，可在所述的第二試驗段和回液部之間續接若干觀察段和試驗段，加長水平井填砂試驗井筒裝置的試驗井筒長度。
【文檔編號】E21B47/00GK204060642SQ201420517283
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月10日 優先權日:2014年9月10日
【發明者】章發明, 陳磊, 楊永安, 王航, 張永紅, 王東, 劉金榮 申請人:甘肅藍科石化高新裝備股份有限公司, 機械工業蘭州石油化工設備檢測所有限公司, 上海藍濱石化設備有限責任公司