CN102162356A - 防砂管防砂效果及抗堵能力模拟评价装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种防砂管防砂效果及抗堵能力模拟评价装置。该装置包括依次串连的油砂混合搅拌罐、高压隔膜泵、液体流量计、出砂模拟试验装置和油砂分离装置；所述油砂分离装置的出口与所述油砂混合搅拌罐的入口相连；所述出砂模拟试验装置包括外罩筒和套设在所述外罩筒内的防砂管，所述外罩筒和防砂管之间设有环腔，所述防砂管的外壁上设有砾石层；所述外罩筒的侧壁上设有至少一个进液口，所述防砂管的底部设有出液口；所述外罩筒的底部对应所述环腔的部分设有至少一个出砂口；所述外罩筒的顶部和所述出液口端分别设有压力表。
Description
技术领域
本发明涉及一种防砂管防砂效果及抗堵能力模拟评价装置，属于石油开采技术领域。
背景技术
目前使用的防砂方式很多，每种防砂方式都有各自的特点及其适应性，对于弱固结砂岩油藏而言，防砂成功的关键是防砂方式的选择及防砂管参数的优化，这两方面的选择的不当是导致防砂失败及产能降低的主要原因。目前的防砂方法多是凭经验，具有很大的局限性，最优的防砂措施是应能成功地控制大部分地层砂，并且尽可能降低防砂管的堵塞程度，提高作业后的油井经济指标高。要达到这个目的，不仅需要优选完井时的防砂方式，更要优化防砂管的防砂参数。目前选择方法的误区是：只注重挡砂效果而忽略了经济上的考虑。即只考虑经济技术方面的因素，着眼于将砂挡住，而没有考虑防砂后产能的大小、防砂成本和经济效果。前期研制的防砂管评价装置只能评价防砂管短期内的防砂效果及产能变化规律，无法模拟长期情况下的防砂效果和对产能的影响规律，防砂管的堵塞过程是一个缓慢而长时间的过程，其堵塞程度不仅与防砂管本身的结构、挡砂精度密切相关，还与通过防砂管的砂粒粒径、非均质性、微颗粒的含量、泥质含量、泥质中粘土矿物组份以及油的粘度、流速、现场生产时的压差、压差的变化激烈程度等一系列因素相关，因此是非常复杂的一个过程。如果利用室内模拟实验来代替现场实际的生产过程，其中最大的一个问题就是实验周期的问题，任何实验都无法完全模拟现场实际周期，因此，需要研制出一种能在实验室内进行防砂管长期防砂效果及抗堵能力的评价装置，用于评价防砂工具长期的防砂效果、堵塞程度及对地层的适应性等。
发明内容
本发明的目的是提供一种防砂管防砂效果及抗堵能力模拟评价装置。
本发明提供的一种防砂管防砂效果及抗堵能力模拟评价装置包括依次串连的油砂混合搅拌罐、高压隔膜泵、液体流量计、出砂模拟试验装置和油砂分离装置；所述油砂分离装置的出口与所述油砂混合搅拌罐的入口相连；所述出砂模拟试验装置包括外罩筒和套设在所述外罩筒内的防砂管，所述外罩筒和防砂管之间设有环腔，所述防砂管的外壁上设有砾石层；所述外罩筒的侧壁上设有至少一个进液口，所述防砂管的底部设有出液口；所述外罩筒的底部对应所述环腔的部分设有至少一个出砂口；所述外罩筒的顶部和所述出液口端分别设有压力表。
上述的模拟评价装置中，所述高压隔膜泵与变频电机相连；所述液体流量计与所述出砂模拟试验装置通过高压软管相连通，可以防止堵塞管路。
上述的模拟评价装置中，所述进液口设在所述外罩筒的侧壁的中部；所述进液口可为4个；所述进液口沿所述外罩筒的周向方向均匀分布。
上述的模拟评价装置中，所述出砂口可为4个，所述出砂口沿所述环腔的周向方向均匀分布。
上述的模拟评价装置中，所述外罩筒的侧壁上设有设有至少一个透视窗口；所述透视窗口可为4个；所述透视窗口沿所述外罩筒的周向方向均匀分布。
上述的模拟评价装置中，所述透视窗口可为钢化玻璃；所述透视窗口上设有摄像头。
上述的模拟评价装置中，所述出砂口与柱塞泵相连通，可以及时排出被拦挡的砂，防止砂粒堵塞外罩筒的底部。
上述的模拟评价装置中，所述油砂分离装置包括至少一个旋振筛和与所述旋振塞相连通的超声波清洗机；所述旋振塞可为2个；所述旋振筛起到油砂分离的作用，所述超声波清洗机将通过所述防砂管后由所述旋振筛分离的砂进行洗油干燥，以便后续测量。
上述的模拟评价装置中，所述液体流量计和压力表与数据采集装置相连。
本发明具有如下优点：可以直接采用油田常用的全尺寸防砂管，测试结果更有代表性；根据地层砂特性配制的油砂混合液和生产措施要求(压力和流量)适时调整试验参数，优化防砂参数，评价结果更有利于接近现场长期生产实际；能适时了解不同防砂管的压降-流量-出砂量的变化规律及其特征，针对不同防砂管进行长期适应性评价，优选防砂管。
附图说明
图1为本发明的模拟评价装置的结构示意图。
图2为本发明的模拟评价装置中的出砂模拟试验装置的半剖视图。
图3为本发明的模拟评价装置中的出砂模拟试验装置的俯视图(半剖)。
图中各标记如下：1油砂混合搅拌罐、2高压隔膜泵、3液体流量计、4安全阀、5高压软管、6出砂模拟试验装置、7a，7b压力表、8旋振筛、9进液口、10出液口、11出砂口、12透视窗口、13外罩筒、14高压钢化玻璃、15砾石层、16防砂管、17柱塞泵。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但是本发明并不局限于以下实施例。
本发明提供的模拟评价装置包括油砂混合搅拌罐1，油砂在油砂混合搅拌罐1中混合均匀得到待试验用的油砂混合物，油砂混合搅拌罐1的出口与高压隔膜泵2的入口相连通，用于将油砂混合物泵入出砂模拟试验装置6中，高压隔膜泵2与变频电机(图中未示出)相连，为高压隔膜泵2提供动力；高压隔膜泵2的出口与液体流量计3的入口相连通，液体流量计3的出口通过高压软管5与出砂模拟试验装置6的进液口9相连通，高压软管5上设有安全阀4，防止管内的压力过高；出砂模拟试验装置6包括由16锰钢锻造的圆柱体形外罩筒13，最大承压能力15MPa，其里外镀锌防锈蚀，外罩筒13内套设有圆柱体形防砂管16，防砂管16和外罩筒13之间设有环腔；防砂管16的外侧壁上设有一层砾石层15；外罩筒13的侧壁上设有4个由高压钢化玻璃14组成的透视窗口12，该透视窗口12上设有微型摄像头(图中未示出)，以便在实验过程中观察防砂管16外侧面的堵塞情形；4个透视窗口12沿外罩筒13的圆周方向均匀分布；出砂模拟试验装置6的顶部设有压力表7a，用于测定外罩筒13顶部的压力；沿外罩筒13的侧壁中部的圆周方向上设有4个均匀分布的进液口9；出砂模拟试验装置6的底部对应环腔的部分沿其圆周方向上设有4个均匀分布的出砂口11，用于排出被防砂管16拦挡的砂；出砂口11与柱塞泵17相连，用于及时排出砂，防止其在外罩筒13的底部堆积；防砂管16的底部上设有一个出液口10，用于排出通过防砂管16的液体；出液口10处设有压力表7b，用于测定出液口10端的压力，并可以通过调整压力改变液体的流速，增加携砂的能力；出液口10依次与两台旋振筛8与一台超声波清洗机(图中未示出)相连，旋振筛8内安装400目精密过滤筛布，可以过滤所有直径大于38um的颗粒，达到油砂分离的目的，声波清洗机将通过防砂管16后由旋振筛8分离的砂进行洗油干燥，以便对其进行后续测量；超声波清洗机与油砂混合搅拌罐1的入口相连通，循环完毕后的油进入油砂混合搅拌罐1内从而进行下一个循环测试；液体流量计3、压力表7a和7b与数据采集系统(包括一台计算机、一张36通道的数据采集卡以及一套数据采集软件，图中未示出)相连，用于测量实验过程中的流量、防砂管16的压差、从防砂管16出来的砂重等参数，通过防砂管16的压差、流量来评价防砂管16在实验中的堵塞程度，通过出砂量的测定来评价防砂管的挡砂性能。
上述模拟评价装置中，油砂混合搅拌罐1、外罩筒13和防砂管16的容积可以根据实际需要进行调整；砾石层15的厚度可以根据实际需要进行调整；进液口9和出砂口11的个数可以根据实际需要进行调整。
使用上述模拟评价装置时，首先按照储层的粒度特性以及泥质含量配好相应的油砂，确定含砂浓度，在油砂混合搅拌罐1中利用电机及搅拌器搅拌均匀得到油砂混合物，防止砂粒沉淀；由高压隔膜泵2与变频电机组成的加压循环供液系统将油砂混合液送入出砂模拟试验装置6中；油砂混合物通过出砂模拟试验装置6中的环腔、砾石层15、防砂管16、出液口10进入油砂分离装置；油砂分离装置包括两台旋振筛8与一台超声波清洗机，旋振筛8内安装400目精密过滤筛布，可过滤所有大于38um的颗粒，达到油砂分离；超声波清洗机将通过防砂管16后由旋振筛8分离的砂进行洗油干燥；通过数据采集系统测量实验过程中的流量、防砂管16压差、从防砂管16出来的砂重等参数；通过防砂管16的压差、流量来评价防砂管16在实验中的堵塞程度，通过出砂量的测定来评价防砂管16的挡砂性能，通过对产出砂做激光粒度分析来评价防砂管16的挡砂精度，从而最终达到研究防砂方式和参数对产能、出砂量的长期影响规律，优选适度出砂条件下的防砂管型及优化防砂管参数的目的。
Claims (10)
1.防砂管防砂效果及抗堵能力模拟评价装置，其特征在于：所述装置包括依次串连的油砂混合搅拌罐、高压隔膜泵、液体流量计、出砂模拟试验装置和油砂分离装置；所述油砂分离装置的出口与所述油砂混合搅拌罐的入口相连；所述出砂模拟试验装置包括外罩筒和套设在所述外罩筒内的防砂管，所述外罩筒和防砂管之间设有环腔，所述防砂管的外壁上设有砾石层；所述外罩筒的侧壁上设有至少一个进液口，所述防砂管的底部设有出液口；所述外罩筒的底部对应所述环腔的部分设有至少一个出砂口；所述外罩筒的顶部和所述出液口端分别设有压力表。
2.根据权利要求1所述的模拟评价装置，其特征在于：所述高压隔膜泵与变频电机相连；所述液体流量计与所述出砂模拟试验装置之间通过高压软管相连通。
3.根据权利要求1或2所述的模拟评价装置，其特征在于：所述进液口设在所述外罩筒的侧壁的中部；所述进液口为4个；所述进液口沿所述外罩筒的周向方向均匀分布。
4.根据权利要求1-3中任一所述的模拟评价装置，其特征在于：所述出砂口为4个；所述出砂口沿所述环腔的周向方向均匀分布。
5.根据权利要求1-4中任一所述的模拟评价装置，其特征在于：所述外罩筒的侧壁上设有设有至少一个透视窗口。
6.根据权利要求5所述的模拟评价装置，其特征在于：所述透视窗口为4个；所述透视窗口沿所述外罩筒的周向方向均匀分布。
7.根据权利要求5或6所述的模拟评价装置，其特征在于：所述透视窗口为钢化玻璃；所述透视窗口上设有摄像头。
8.根据权利要求1-7中任一所述的模拟评价装置，其特征在于：所述出砂口与柱塞泵相连通。
9.根据权利要求1-8中任一所述的模拟评价装置，其特征在于：所述油砂分离装置包括至少一个旋振筛和与所述旋振塞相连通的超声波清洗机；所述旋振塞优选为2台。
10.根据权利要求1-9中任一所述的模拟评价装置，其特征在于：所述液体流量计和压力表与数据采集装置相连。
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