[發明專利]泡排井筒攜砂可視化實驗裝置及方法

無效

• 申請號: 201410146154.1
• 申請日: 2014-04-11
• 公開（公告）號: CN103899261A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 韓國慶;吳曉東;張佳;張珈銘;劉雙雙;劉凱;夏禹;景紫巖;朱峰;史舒哲;梁星原
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: E21B21/00
• 分類號: E21B21/00;E21B47/002
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 趙燕力

技術領域

本發明是關于一種模擬井筒排砂實驗裝置，尤其涉及一種泡排井筒攜砂可視化實驗裝置及方法。

背景技術

在疏松砂巖油藏開發中，油田為獲得最大經濟效益，采用防砂與攜砂相結合的生產工藝。與傳統防砂方法相比，出砂管理成本低，但存在一定風險。其中，評估產出的砂粒在不同井型條件下能否被攜帶出井筒是此種工藝風險性研究的重要內容，產出的砂粒應能被攜帶到地面而非沉積到井底。因此，對于給定的井況、地層條件和流體組成，必須保持一定的產量，使砂粒搬運能量能克服其沉積力，砂粒的最小攜帶速度就成為重要的設計參數。

泡沫流體由于具有密度小、濾失量低、攜砂性能好、助排能力強及對地層傷害小等特性，廣泛應用于低壓、漏失和水敏性地層的鉆井、完井、修井和油氣井增產作業中。國外泡沫流體應用于油田已有50多年的歷史，我國于20世紀60年代開始在油田應用泡沫流體。1984年玉門油田首次進行了泡沫負壓沖砂工藝試驗，證實泡沫沖砂洗井是恢復油井產量的一項重要措施，從此開始了泡沫流體沖砂洗井工藝在我國陸上和海上油田的應用。

現有的泡沫排砂洗井研究多集中于發泡劑及其添加劑的配方優化、泡沫流變參數性能測試、泡沫攜砂能力的井筒數值模擬以及油田現場試驗。目前，也有學者開展清水和泡沫的井筒攜砂實驗，研究砂粒直徑和井筒傾角對泡沫流體攜砂的影響，并觀察了砂粒在井筒中的運移方式，以期為現場進行泡沫流體排砂洗井作業提供理論基礎和參考依據。

現有清水井筒攜砂實驗裝置9，如圖2所示，該裝置包括液體泵送裝置91、液體存儲罐92、砂粒投放口、砂粒承托裝置、透明有機玻璃攜砂管93、油/水回收裝置、流量調節閥94、計量裝置和管線。該實驗裝置9由于沒有高壓氣體來源和裝置限制，具有以下缺點：1)只能進行清水或純液體攜砂實驗，不能對泡沫流體攜砂進行模擬；2)該裝置的數據采集需要人工手動記錄。

現有垂直氣井氣流攜砂實驗裝置8，如圖3所示，該裝置包括電動機、空氣壓縮機81、高壓氮瓶82、輸氣管83、多相流體實驗裝置記錄儀84、進砂裝置85、垂直塑料管、排砂口86、氣流攜砂出砂管87、出砂管末端871（與大氣相通）。該裝置可采用不同的氣量和壓力進行實驗，觀測不同條件下氣流攜砂的狀況，可用于推導驗證氣體臨界攜砂速度。該技術的主要目的是模擬氣井垂直井筒攜砂實驗，具有以下幾方面的缺陷：1）該裝置只能研究氣井垂直井筒攜砂規律，不能研究液體或者泡沫井筒攜砂；2）該裝置只能研究垂直井筒攜砂規律。

上述現有的井筒攜砂實驗中，由于設備或者實驗思路原因，沒有進行泡沫井筒攜砂實驗，也沒有把泡沫井筒攜砂實驗與清水井筒攜砂實驗進行對比，沒有對泡沫的攜砂能力進行系統的理論研究；對清水和壓裂液的臨界攜砂速度進行了測量，但是沒有測量井筒中泡沫的臨界攜砂速度。

由此，本發明人憑借多年從事相關行業的經驗與實踐，提出一種泡排井筒攜砂可視化實驗裝置及方法，以克服現有技術的缺陷。

發明內容

本發明的目的在于提供一種泡排井筒攜砂可視化實驗裝置及方法，模擬井筒中液（氣）體攜砂和泡沫攜砂的過程，研究井筒中液（氣）體和泡沫攜砂的效果，為油氣田泡沫沖砂解堵和油氣井防砂提供理論依據和技術支持。

本發明的另一目的在于提供一種泡排井筒攜砂可視化實驗裝置及方法，根據雙層有機玻璃管上安裝的流速傳感儀測得的數據，可以推導得到其臨界攜砂速度，研究液（氣）體和泡沫流體在井筒中的流動規律。

本發明的目的是這樣實現的，一種泡排井筒攜砂可視化實驗裝置，該實驗裝置包括有呈豎直設置且內外間隔套設的透明內管和透明外管，以構成雙層透明實驗管體；所述透明外管頂部和底部分別設有第一出口和第二出口，透明外管下端設有加砂口；所述透明內管的底端延伸至透明外管的底部且與外管導通，透明內管頂部設有介質注入管路；所述介質注入管路通過一泡沫發生器并聯有氣體管路和液體管路；所述液體管路中順序設有儲液罐、第一離心泵和液體流量計；所述氣體管路中順序設有空氣壓縮機、貯氣罐和氣體流量計；所述透明外管的第一出口通過一排砂管路連接至一沉砂室進口，所述沉砂室中設有一第三出口，對應該第三出口設有一廢液罐；所述透明外管的側壁上間隔設有多個流速測速儀傳感器，所述多個流速測速儀傳感器電連接一數據接收處理裝置；所述透明外管的一側設有高清攝像裝置。