[發明專利]一種模擬套損過程的裝置與方法

有效

• 申請號: 201610872895.7
• 申請日: 2016-09-30
• 公開（公告）號: CN106285586B
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 張繼成;陳新宇;匡力;鄭靈蕓;孫麗艷;榮紅麗
• 申請（專利權）人: 東北石油大學
• 主分類號: E21B43/20
• 分類號: E21B43/20
• 代理公司: 大慶知文知識產權代理有限公司 23115
• 代理人: 李建華

一種模擬套損過程的裝置與方法。主要為了解決實驗室中無法模擬套損過程以及方法不完善的問題。其特征在于：該裝置由套管模擬裝置、方形人造巖心、巖心夾持器以及驅替管線組成；套管模擬裝置由鋼筒、壓力傳感器、注水嘴、注水管線、水嘴保護裝置以及電纜連接后組成；方形人造巖心采用5點法井網部署規則，內部開設5個通孔模擬注采井網；中間通孔為注水井井眼，在注水井井眼中下入所述套管模擬裝置以模擬注水井，在所述套管模擬裝置外注水井眼環空部分放置水泥環，周圍四個通孔模擬采油井井眼；巖心放置于夾持器的底板上，夾持器蓋板、底板以及周圍4塊側板通過緊固螺栓相互連接起來，將人造巖心密封。

技術領域：

本發明涉及一種應用于石油工程領域中用來模擬注水井套管損傷的裝置以及方法。

背景技術：

在油田注水開發過程中，注水井套損已直接影響了各大油田的生產，并制約著油田的高效開發，所以深入研究套損機理以及找到一種研究套損的方法對指導油田生產有著至關重要的意義。套損原因主要是套管周圍地應力改變，在不均勻地應力作用下，套管所受外載超過其許用抗外載強度，從而引發產生套損。產生這一過程的地質因素主要是由于注水壓力超過破裂壓力或上覆巖層壓力引起注入水竄入上下軟弱泥、頁巖層，造成泥頁巖層吸水蠕變，形成浸水域，誘發地應力失去平衡。在區塊壓差或地層傾角產生的地勢壓差等作用下，巖層成片滑動，剪切套管，造成套損。目前實驗室研究中暫時還沒有能夠模擬套損過程的實驗裝置和方法，無法進行套損研究分析工作。

發明內容：

為了解決背景技術中所提到的技術問題，本發明提供了一種模擬套損過程的裝置與方法，利用該種裝置與方法，可在實驗室中實現套損過程的仿真模擬，從而探究套損機理，分析套損規律，同時能夠針對不同物性的油藏，研究防止注水井套損的注水壓力界限規律。

本發明的技術方案是：該種模擬套損過程的裝置，由套管模擬裝置、方形人造巖心、巖心夾持器以及驅替管線組成，其獨特之處在于：

所述套管模擬裝置由鋼筒、壓力傳感器、注水嘴、注水管線、水嘴保護裝置以及電纜連接后組成；鋼筒的內徑規格為6cm，壁厚6mm，長度為30cm；在鋼筒壁水平方向上設置4組螺紋通孔，以鋼筒中軸線為基準，各組螺紋通孔在水平面上兩兩之間呈90°角均勻分布在鋼筒壁上，在垂直方向上每組螺紋通孔設置8個，上下間隔為3cm，水嘴保護裝置為不銹鋼材質，整體呈圓筒狀，其內外表面分別設置螺紋，水嘴保護裝置通過外表面的螺紋連接于鋼筒壁的螺紋通孔上，注水嘴通過螺紋連接的方式固定在水嘴保護裝置內部，注水管線與注水嘴相連接；鋼筒內壁在水平方向上設置8組螺紋孔用于固定壓力傳感器，以鋼筒中軸線為基準，各組螺紋孔在水平面上兩兩之間呈45°角均勻分布在鋼筒內壁上，在垂直方向上每組螺紋孔設置8個，上下間隔為3cm,壓力傳感器的信號輸出端通過電纜連接到外部的顯示電路上；

所述巖心夾持器由蓋板、底板以及4個側板連接后組成，均為不銹鋼材質；其中，蓋板開有1個注水井螺紋通孔和4個采油井螺紋通孔，4個采油井螺紋通孔呈對角線分布，直徑均為3cm，距離蓋板中心10cm，蓋板中心處的注水井螺紋通孔直徑為6cm；蓋板、底板和側板圍成的空間橫截面的尺寸為30cm×30cm，每個側面均分別設置4個螺栓孔，在側板內部設置一層卡槽，用于盛放透明密封膠墊，蓋板、底板與側板組合后通過緊固螺栓進行相互連接固定；

方形人造巖心的長、寬、高均為30cm，采用5點法井網部署規則，人造巖心內部開設5個通孔模擬注采井網；中間通孔為注水井井眼，在注水井井眼中下入所述套管模擬裝置以模擬注水井，在所述套管模擬裝置外注水井眼環空部分放置水泥環，周圍四個通孔模擬采油井井眼；

方形人造巖心放置于夾持器的底板上，夾持器蓋板、底板以及周圍4塊側板通過緊固螺栓相互連接起來，從而將人造巖心進行密封。

利用前述裝置模擬套損過程的方法，該方法由如下步驟構成：

首先，根據實際油藏水泥環的尺寸以及相似準則確定出方形人造巖心的注水井井眼的尺寸，具體確定過程如下：