帶有防砂壓實砂體的多級圓柱筒體近井地帶剪切模擬裝置的製作方法

2023-07-01 06:26:51 2

專利名稱：帶有防砂壓實砂體的多級圓柱筒體近井地帶剪切模擬裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種近井地帶剪切模擬裝置，屬於油田注聚領域中提高採收率的室內 模擬工藝中的近井地帶剪切模擬裝置。
背景技術：
聚合物驅已成為油田開發過程中提高採收率的重要技術之一。在注聚方案的設 計階段，聚合物溶液性能對注聚方案設計起著至關重要的作用，方案設計中涉及的關於聚 合物溶液性能的參數均應為實際油藏條件下溶液的性能，對於這些實際油藏條件下的粘 度、流變性等參數，目前獲取的途徑分為現場獲取和室內模擬獲取兩種，現場獲取就是在注 聚過程中通過鑽取樣井取樣或者在注聚井進行注氮氣返排取樣(耿玉廣，李善維，翁燕萍 等.華北油田三次採油先導性試驗研究[J].鑽採工藝.1998 ；張振華等.聚合物驅油現場 先導試驗技術[M].北京聚合物驅油現場先導試驗技術，1996 207 ；王友啟，張以根，姜顏 波等.影響聚合物礦場實施效果的幾個問題[J].油田化學.1999:244-246.)；室內只能通 過對聚合物溶液的模擬剪切得到其近井地帶剪切後的溶液性能，模擬剪切方法的準確性直 接影響到油藏方案編制、動態跟蹤和實施預測的合理性與準確性，最終影響注聚開發效果。 目前，室內研究近井地帶剪切對聚合物溶液性能的影響，主要採用WARING攪拌器(張群志， 趙文強，陳素萍等.不同剪切方式對聚合物溶液及凝膠性能的影響[J].油田化學.2008: 256-260 ；中國海洋石油總公司技術標準.海上油田驅油用丙烯醯胺類耐鹽聚合物的性能 指標和檢測方法[S].中國海洋石油總公司，2006.)、巖心壓差剪切(中國海洋石油總公司 技術標準.海上油田驅油用丙烯醯胺類耐鹽聚合物的性能指標和檢測方法[S].中國海洋 石油總公司，2006;楊懷軍，張杰，張景春.締合聚合物溶液巖芯剪切流變行為研究[J].西 南石油大學學報.2007 102-105 ；中國石油天然氣總公司技術標準.驅油用丙烯醯胺類聚 合物性能測定[S],中國石油天然氣總公司，1993:1994-1-6.)、毛細管剪切(周海剛，杜燦 敏，刑志軍.聚合物在注聚管道中降解的模擬研究[J]. 2003 247-249 ；中國石油天然氣總 公司技術標準.驅油用丙烯醯胺類聚合物性能測定[S].中國石油天然氣總公司，2007.)、 近井地帶速率剪切模擬實驗裝置(舒政，葉仲斌，張健等.聚合物溶液近井地帶速率剪切 模擬實驗裝置設計[J].油氣地質與採收率.2010 =55-58.)等方法進行研究。利用WARING 攪拌器剪切聚合物溶液實際上是純粹的機械剪切，由於剪切方式與地層滲流剪切方式的差 異，因此它並不能真實反映聚合物溶液進入地層時被剪切的實際情況。巖心剪切的方法是 利用注入泵使中間容器中的聚合物溶液通過裝有模擬巖心的巖心夾持器，從而實現對聚合 物溶液的剪切；該方法需要的設備主要包括注入泵，中間容器，巖心夾持器等部件，在一定 程度上可以模擬聚合物溶液受剪切以後的溶液性能，但是該方法由於剪切速度是不連續變 化的，只能模擬地層中某個點的剪切，不能模擬近井地帶流速連續劇烈變化導致的對聚合 物的剪切及其他作用。毛細管剪切由於是聚合物在毛細管內部的流動產生的，其流動狀態 為管流，與地層滲流的流動狀態不同，剪切方式與地層滲流剪切也不同，因此它也不能真實 反映聚合物溶液進入地層時被剪切的實際情況；近井地帶速率剪切模擬實驗裝置的核心仍然是巖心剪切，只是採用填砂管來代替巖心，為了實現剪切速率的變化，採用了 3根不同直 徑的填砂管，通過改變注入速度以實現不同速率的剪切，聚合物溶液經歷第一段填砂管剪 切後再經歷第二根填砂管剪切，最後經歷第3段填砂管剪切，每根填砂管剪切後，聚合物溶 液有一個放置和收集的過程，然後才會進行後面一根填砂管剪切，這個過 程與實際的近井 地帶剪切工藝不符合。綜上，現有的模擬剪切方法在剪切方式、剪切距離、剪切強度、剪切介質等多方面 與實際情況存在差異，導致現有的評價方法不能很好的評價近井地帶剪切對聚合物溶液性 能產生的影響，因此在室內模擬過程中存在局限性。

發明內容
本發明的目的是提供一種能夠在剪切方式、剪切距離、剪切強度、剪切介質等方面 都與實際情況吻合的近井地帶模擬裝置，通過裝置形狀的變化實現剪切強度和剪切距離的 變化，通過採用相同或相似的滲流介質實現剪切方式的一致，使得模擬的近井地帶滲流環 境更加接近實際情況。本發明提供的一種近井地帶剪切模擬裝置包括由至少兩個不等徑圓柱筒體組成 的多級圓柱筒體；所述多級圓柱筒體上設有密封蓋A和密封蓋B ；所述密封蓋A位於第一級 所述圓柱筒體端，所述密封蓋A和密封蓋B上分別設有密封管線接頭a和密封管線接頭b ； 第一級所述圓柱筒體內設有與之過盈配合的圓環柱體；所述圓環柱體的下表面與所述密封 蓋B之間設有膠結砂體，所述膠結砂體內設有與所述圓環柱體的內腔相連通的圓柱孔；所 述圓柱孔中、所述圓環柱體的內腔中和述圓環柱體的上表面和所述密封蓋A之間均設有壓 實砂體。上述的模擬裝置，所述密封蓋A和密封蓋B與所述多級圓柱筒體均為螺紋密封連 接或過盈配合，為所述圓臺狀筒體起到密封作用。所述密封蓋A和密封蓋B均可以由能承 受一定壓力的材料製成。上述的模擬裝置，所述密封蓋A與所述密封管線接頭a為螺紋密封連接或過盈配 合，所述密封管線接頭a可與室內驅替管線緊密銜接以提供液流通道。上述的模擬裝置，所述密封蓋B與所述密封管線接頭b為螺紋密封連接或過盈配 合，所述密封管線接頭b可與室內驅替管線緊密銜接以提供液流通道。上述的模擬裝置，所述多級圓柱筒體上設有至少一個取樣口 ；所述取樣口上設有 密封蓋C ；所述密封蓋C與所述多級圓柱筒體為螺紋密封連接或過盈配合。通過所述取樣 口可以獲取驅替工作液樣品，從而可以測試其壓力等參數。在不使用的時候可以使用密封 蓋C封閉所述取樣口的通道。上述的模擬裝置，所述取樣口的個數可以根據需要進行調節。上述的模擬裝置，所述圓環柱體為圓環水泥柱體、圓環不鏽鋼柱體或圓環合金鋼 柱體；所述圓環柱體的高度小於第一級所述圓柱筒體的高度；所述圓環柱體的下表面和第 一級所述圓柱筒體與第二級所述圓柱筒體的交界面重合；所述圓環柱體的厚度可以根據實 際套管尺寸與鑽井採用鑽頭尺寸及其擴徑情況確定，所述圓環柱體的內環直徑與實際目標 井的射孔彈型號匹配。上述的模擬裝置，所述圓柱孔的直徑大於或等於所述圓環柱體的內環直徑；所述圓柱孔的高度小於所述膠結砂體的高度；所述圓柱孔用來模擬射孔炮眼，其內環直徑和高 度取決於擬模擬的射孔彈型號參數。上述的 模擬裝置，所述壓實砂體所述密封蓋A的表面上設有過濾裝置；所述過濾 裝置可為篩管、篩網或濾網；所述過濾裝置主要用來模擬油井內的防砂篩管。上述的模擬裝置，所述膠結砂體的滲透率、孔隙度與目標井的地層相關參數一致 或相近，所採用的材質可為露頭砂、石英砂、玻璃微珠或陶粒等。上述的模擬裝置，所述壓實砂體主要是用來模擬所述過濾裝置與所述圓環柱體之 間以及所述圓柱孔內為防砂而充填的礫石；所述壓實砂體的滲透率、孔隙度與目標井的防 砂參數一致或相近。上述的模擬裝置，所述多級圓柱筒體的直徑從密封蓋A端至密封蓋B端依次增大。本發明的剪切模擬裝置由於採用了以上技術方案，可以模擬工作液在近井地帶地 層滲流時由於距離井筒中心距離的變化導致的滲流介質和滲流速度的變化；可以模擬由於 滲流介質的變化導致的剪切方式變化；可以模擬近井地帶剪切導致的聚合物溶液性能的變 化。本發明提供的剪切模擬裝置可以廣泛應用於油田化學驅提高採收率工藝中。


圖1為本發明的近井地帶剪切模擬裝置的整體結構示意圖。。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步說明，但本發明並不局限於以下實施例。本發明的近井地帶剪切模擬裝置如圖1所示，圖中各標記如下1密封管線接頭a、 2密封蓋A、3篩管、4壓實石英砂體、5取樣口、6開孔套管、7圓環水泥柱體、8，14，15圓柱筒 體、9圓柱孔、10密封蓋C、11膠結石英砂體、12密封蓋B、13密封管線接頭b。本發明的剪切模擬裝置包括三級圓柱筒體，該三級圓柱筒體包括第一級圓柱筒體 8、第二級圓柱筒體14和第三級圓柱筒體15，圓柱筒體14、圓柱筒體8和圓柱筒體15的直徑 依次增大，用於提供徑向變化的滲流通道；該三級圓柱筒體上設有密封蓋A2和密封蓋B12， 用於對該三級圓柱筒體起到封閉作用；密封蓋A2和密封蓋B12均由不鏽鋼製成；密封蓋A2 和密封蓋B12均通過螺紋與該三級圓柱筒體密封連接；密封蓋A2上設有密封管線接頭al， 密封蓋A2與密封管線接頭al通過螺紋密封連接，用於與室內驅替管線緊密銜接以提供液 流通道；密封蓋B12上設有密封管線接頭bl3，密封蓋B12與密封管線接頭bl3通過螺紋密 封連接，用於與室內驅替管線緊密銜接以提供液流通道；多級圓柱筒體上設有3個取樣口 5，在需要的時候，可以將外界與該三級圓柱筒體連通，從而獲取工作液進行性能測試；取樣 口 5上設有密封蓋C10，在不使用的時候可以用密封蓋ClO封閉取樣口 5的通道；圓柱筒體 8內設有與圓柱筒體8過盈配合的圓環水泥柱體7，圓環水泥柱體7的下表面和圓柱筒體14 與圓柱筒體8的交界面重合，圓環水泥柱體7的高度小於圓柱筒體8的高度；圓環水泥柱體 7上設有開孔套管6，開孔套管6的開孔大小與圓環水泥柱體7的內環直徑相等；圓環水泥 柱體7的下表面與密封蓋B12之間設有膠結石英砂體11，膠結石英砂體11的滲透率和孔 隙度與目標井的地層相關參數一致；膠結石英砂體11內設有與圓環水泥柱體7的內腔相連 通的圓柱孔9，用來模擬射孔炮眼，圓柱孔9的直徑與圓環水泥柱體7的內環直徑相等，圓柱孔9的高度小於膠結石英砂體11的高度；圓柱孔9中、圓環水泥柱體7的內腔中和開孔套 管6與密封蓋A2之間設有壓實石英砂體4，壓實石英砂體4的滲透率和孔隙度與目標井的 防砂參數一致，可以將礫石按照能夠獲得與模擬目標井的防砂參數(孔隙度、滲透率)條件 下進行製作；壓實砂體4的表面上設有篩管3，用來模擬實際油井防砂結構中的篩管。 本發明的上述剪切模擬裝置中，密封蓋A2和密封蓋B12的材質還可以是能夠承受 一定壓力的玻璃鋼；密封蓋A2和密封蓋B12還可以通過過盈配合與該三級圓柱筒體密封連 接；密封蓋A2與密封管線接頭al還可以通過過盈配合密封連接；密封蓋B12與密封管線接 頭bl3還可以通過過盈配合密封連接；取樣口 5的個數可以根據需要進行調節，密封蓋ClO 還可以通過過盈配合與多級圓柱筒體密封連接。圓環水泥柱體7還可以為圓環不鏽鋼柱體 或圓環合金鋼柱體；圓環水泥柱體7的內環直徑和圓柱孔9的直徑均可以根據實際目標井 的射孔彈型號進行調節；圓柱孔9的直徑可以大於圓環水泥柱體7的內環直徑；膠結石英 砂體11還可以為膠結露頭砂體、膠結玻璃微珠或膠結陶粒等，其滲透率、孔隙度可與目標 井的地層相關參數相近；壓實石英砂體4的滲透率、孔隙度可與目標井的防砂參數相近；篩 管3還可以為篩網或濾網。使用本發明的剪切模擬裝置時，將密封管線接頭al與室內驅替管線緊密連接，使 驅替工作液進入該三級圓柱筒體內。驅替工作液首先在圓柱筒體14內的壓實石英砂體4 內滲流，然後通過圓柱水泥環體7的內環後進入圓柱筒體8內，在壓實石英砂體4和膠結石 英砂體11中沿徑流方向內滲流；需要對驅替工作液的性能進行測量的時候，從取樣口 5獲 取驅替工作液進行性能測試；測試完畢後的驅替工作液可以從密封管線接頭bl3排出圓柱 筒體15。
權利要求
1.一種近井地帶剪切模擬裝置，其特徵在於所述裝置包括由至少兩個不等徑圓柱筒 體組成的多級圓柱筒體；所述多級圓柱筒體上設有密封蓋A和密封蓋B ；所述密封蓋A位於 第一級所述圓柱筒體端，所述密封蓋A和密封蓋B上分別設有密封管線接頭a和密封管線 接頭b ；第一級所述圓柱筒體內設有與之過盈配合的圓環柱體；所述圓環柱體的下表面與 所述密封蓋B之間設有膠結砂體，所述膠結砂體內設有與所述圓環柱體的內腔相連通的圓 柱孔；所述圓柱孔中、所述圓環柱體的內腔中和述圓環柱體的上表面和所述密封蓋A之間 均設有壓實砂體。
2.根據權利要求1所述的模擬裝置，其特徵在於所述密封蓋A和密封蓋B與所述多 級圓柱筒體均為螺紋密封連接或過盈配合。
3.根據權利要求1或2所述的模擬裝置，其特徵在於所述密封蓋A與所述密封管線 接頭a為螺紋密封連接或過盈配合。
4.根據權利要求1-3中任一所述的模擬裝置，其特徵在於所述密封蓋B與所述密封 管線接頭b為螺紋密封連接或過盈配合。
5.根據權利要求1-4中任一所述的模擬裝置，其特徵在於所述多級圓柱筒體上設有 至少一個取樣口 ；所述取樣口上設有密封蓋C。
6.根據權利要求5所述的模擬裝置，其特徵在於所述密封蓋C與所述多級圓柱筒體 為螺紋密封連接或過盈配合。
7.根據權利要求1-6中任一所述的模擬裝置，其特徵在於所述圓環柱體為圓環水泥 柱體、圓環不鏽鋼柱體或圓環合金鋼柱體；所述圓環柱體的高度小於第一級所述圓柱筒體 的高度；所述圓環柱體的下表面和第一級所述圓柱筒體與第二級所述圓柱筒體的交界面重合 O
8.根據權利要求1-7中任一所述的模擬裝置，其特徵在於所述圓柱孔的直徑大於或 等於所述圓環柱體的內環直徑；所述圓柱孔的高度小於所述膠結砂體的高度。
9.根據權利要求1-8中任一所述的模擬裝置，其特徵在於所述壓實砂體近所述密封 蓋A的表面上設有過濾裝置；所述過濾裝置為篩管、篩網或濾網。
10.根據權利要求1-9中任一所述的模擬裝置，其特徵在於所述多級圓柱筒體的直徑 從密封蓋A端至密封蓋B端依次增大。
全文摘要
本發明提供了一種帶有防砂工藝的多級圓柱筒體近井地帶剪切模擬裝置。該裝置包括由至少兩個不等徑圓柱筒體組成的多級圓柱筒體；所述多級圓柱筒體上設有密封蓋A和密封蓋B；所述密封蓋A位於第一級所述圓柱筒體端，所述密封蓋A和密封蓋B上分別設有密封管線接頭a和密封管線接頭b；第一級所述圓柱筒體內設有與之過盈配合的圓環柱體；所述圓環柱體的下表面與所述密封蓋B之間設有膠結砂體，所述膠結砂體內設有與所述圓環柱體的內腔相連通的圓柱孔；所述圓柱孔中、所述圓環柱體的內腔中和述圓環柱體的上表面和所述密封蓋A之間均設有壓實砂體。本發明提供的剪切模擬裝置可以廣泛應用於油田化學驅提高採收率工藝中。
文檔編號E21B49/00GK102128030SQ20101060255
公開日2011年7月20日 申請日期2010年12月14日 優先權日2010年12月14日
發明者葉仲斌, 張健, 施雷庭, 楊光, 湯思斯, 薛新生, 賴南君 申請人:中國海洋石油總公司, 中海石油研究中心, 西南石油大學