[發明專利]一種疏松砂泥巖互層防砂篩管堵塞評價實驗裝置和方法

在審

• 申請號: 201710417546.0
• 申請日: 2017-06-06
• 公開（公告）號: CN107271344A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 曹硯鋒;張磊;廖華林;牛繼磊;楊帥
• 申請（專利權）人: 中海石油（中國）有限公司;中海石油（中國）有限公司北京研究中心
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司11245
• 代理人: 徐寧,孫楠

技術領域

本發明涉及石油工程領域，特別是關于一種疏松砂泥巖互層防砂篩管堵塞評價實驗裝置和方法。

背景技術

油井出砂是石油開采過程中最常見的問題之一，目前通常采用機械篩管或篩管礫石填充進行防砂，常用的機械篩管包括割縫篩管、繞絲篩管和金屬網布篩管等。由于地層出砂造成的篩管堵塞失效會嚴重影響油水井的生產，防砂篩管堵塞已成為困擾各大油田防砂井筒正常生產的重要問題之一。砂泥巖互層是指地層中砂巖和泥巖的薄層交互出現，它有一個很重要的特征就是每相鄰兩層的巖性不同，巖性相同的薄層及隔層重復出現。對砂泥巖互層儲集層來說，砂巖為主要油氣儲集體，泥巖為相對非滲透層，尤其是在疏松砂泥巖互層油氣藏的開采中，防砂篩管非均勻堵塞非常明顯。

通過實驗的方法來評價篩管堵塞是為完井篩管結構優選和參數設計提供依據的有效手段，而目前對于防砂篩管堵塞的研究中，并沒有針對砂泥巖互層地層中防砂篩管堵塞的研究。這是由于現有實驗裝置的有效防砂高度一般不超過400mm，難以模擬砂泥巖互層的地層條件及其出砂特征，以及實際工況中防砂篩管不同部位的非均勻堵塞特征。而且現有的實驗裝置多為垂直固定式結構，無法模擬定向井和水平井中防砂篩管的堵塞。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種疏松砂泥巖互層防砂篩管堵塞評價實驗裝置和方法，用于模擬砂泥巖互層地層中防砂篩管的堵塞并對其進行評價。通過此裝置可以進行砂泥巖互層地層中不同泥質含量、泥巖厚度、互層層數、井斜角等條件下機械篩管堵塞模擬實驗，并對機械篩管堵塞進行評價分析。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種疏松砂泥巖互層防砂篩管堵塞評價實驗裝置，其特征在于：其包括模擬井筒系統、供液系統和數據采集系統；所述模擬井筒系統包括一縱向可轉動地設置在支撐裝置上的高壓釜體、兩釜體封頭、一防砂防砂篩管、一篩管外罩、兩帶通孔的篩管封堵接口以及一可拆卸模擬徑向流動壁罩；所述高壓釜體為中空圓柱形結構，所述高壓釜體側壁上設置有三對內螺紋孔，第一對內螺紋孔用于與所述支撐裝置相連，第二對內螺紋孔作為進液接口與所述供液系統相連，第三對內螺紋孔作為壓力傳感器安裝孔與所述數據采集系統相連；兩所述釜體封頭通過所述高壓釜體上下兩端內口設置的臺階孔和螺紋孔與所述高壓釜體緊密配合形成密閉高壓釜體；兩所述釜體封頭內分別插設所述篩管封堵接口，兩所述篩管封堵接口之間夾設所述防砂篩管和套設在所述防砂篩管外部的所述篩管外罩，且所述防砂篩管和篩管外罩通過兩所述篩管封堵接口端部設置的多臺階外圓柱面與所述篩管封堵接口緊密配合；所述防砂篩管內空腔與兩所述篩管封堵接口的通孔連通，兩所述篩管封堵接口的另一端作為出液口與出液管線相連；所述篩管外罩的外壁與密閉高壓釜體內壁形成封閉空間，用于填入不同模擬地層砂；所述可拆卸模擬徑向流動壁罩通過下端所述釜體封頭上設置的外端部孔眼設置在所述高壓釜體內下部。

所述模擬井筒系統中所述支撐裝置包括兩軸座、兩橫向支撐軸、兩立管、兩緊定螺釘、兩立管座、一底板和兩行走機構；兩所述軸座為圓柱狀，其中部設置有一軸向內螺紋孔，端部設置有垂直于所述軸向內螺紋孔且貫穿所述軸座上下兩端的徑向內螺紋孔；兩所述橫向支撐軸一端分別通過所述第一對內螺紋孔可轉動地插設在所述高壓釜體內，兩所述橫向支撐軸的另一端分別通過兩所述軸座中部的所述軸向內螺紋孔插設在兩所述軸座中；兩所述立管上端分別通過兩所述軸座內的徑向內螺紋孔插設在兩所述軸座中，且兩所述立管頂端分別與兩所述橫向支撐軸相連，并通過兩所述緊定螺釘固定；兩所述立管下端與兩所述立管座螺紋連接，兩所述立管座通過螺栓組件固定在所述底板上部，兩所述行走機構通過螺栓組件固定在所述底板底部。

所述高壓釜體外壁上的所述第一對內螺紋孔對稱設置在所述高壓釜體中部，所述第二對內螺紋孔設置在所述高壓釜體下部兩側，所述第三對內螺紋孔分別設置在所述高壓釜體的上部和下部，且所述第一對內螺紋孔與所述高壓釜體內部不連通，所述第二對內螺紋孔和第三對內螺紋孔與所述高壓釜體內部連通。

所述防砂篩管長度為1m。

所述供液系統包括水泵、射流泵和分流頭；所述水泵的入口與實驗用水源相連，所述水泵的出口通過管線與所述射流泵的入口相連，所述射流泵的吸入口敞開，所述射流泵的出口與所述分流頭入口相連，所述分流頭的兩出口分別通過管線與設置在所述高壓釜體上的兩進液接口即所述第二對內螺紋孔相連。