CN102261236A - 一种用于室内砾石充填模拟试验的泵后加砂装置 - Google Patents

Abstract

一种用于室内砾石充填模拟试验的泵后加砂装置，包括：携砂液泵入单元，泵后加砂单元，模拟井筒单元及数据采集处理单元；其中，所述的携砂液泵入单元包括：水池，离心泵，配液罐及柱塞泵；所述的泵后加砂单元包括：砂箱，绞龙及吸入泵；所述的模拟井筒单元包括：模拟井筒及废液回收池；所述的数据采集处理单元包括：摄像头，数据传输设备及计算机终端。本发明的泵后加砂装置能够模拟水平井的砾石充填过程，实现充填施工参数优化设计，保证充填效率和施工成功率。

Description

一种用于室内砾石充填模拟试验的泵后加砂装置

技术领域

本发明是关于油井采油技术，特别是关于砾石充填防砂技术，具体的讲是关于一种用于室内砾石充填模拟试验的泵后加砂装置。

背景技术

水平井砾石充填防砂技术是一种能够主动控制出砂规模，长期保持油井高产和维持井壁稳定的防砂技术，尤其适合于疏松出细粉砂的油藏。该技术可以解决筛管防砂堵塞严重影响产能的问题，解决细粉砂防治问题，其适应性强、防砂效果好、防砂有效期长得到了世界防砂领域的公认。通过水平井砾石充填防砂技术的攻关研究可以解决辽河油田现场生产难题，将出砂对水平井开发效果的影响降到最低，延长水平井的开发寿命。

目前辽河油田水平井砾石充填防砂技术已经完成砾石充填防砂管柱及填砂材料的研制与性能实验，需要室内试验然后进入现场，地面模拟充填试验是进入现场的必要环节，如何实现充填施工参数优化设计，保证充填效率和施工成功率，成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种用于室内砾石充填模拟试验的泵后加砂装置，实现充填施工参数优化设计，保证充填效率和施工成功率。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于室内砾石充填模拟试验的泵后加砂装置，所述的泵后加砂装置包括：携砂液泵入单元，泵后加砂单元，模拟井筒单元及数据采集处理单元；其中，所述的携砂液泵入单元包括：水池，用于储备试验用清水，离心泵，与所述水池相连接，配液罐，与所述离心泵相连接，用于将所述离心泵从所述水池抽出的清水与添加剂混配为携砂液，柱塞泵，与所述配液罐相连接，用于向所述的泵后加砂单元注入携砂液；所述的泵后加砂单元包括：砂箱，用于储备砂子，绞龙，与所述的砂箱相连接，吸入泵，与所述的绞龙及柱塞泵相连接，用于将所述携砂液与所述绞龙从砂箱传送来的砂子混合成混砂液并泵入所述的模拟井筒单元；所述的模拟井筒单元包括：模拟井筒，与所述的吸入泵相连接，所述的混砂液在所述的模拟井筒中滤砂后流出，废液回收池，与所述的模拟井筒相连接，用于回收所述模拟井筒排出的砂子及液体；所述的数据采集处理单元包括：摄像头，用于拍摄所述模拟井筒内液体流态及砂子的沉积形态图像；数据传输设备，与所述摄像头相连接，用于传输所述摄像头拍摄的图像；计算机终端，与所述数据传输设备相连接，用于显示所述图像。

进一步地，所述的泵后加砂装置还包括：控制单元，分别与所述的计算机终端、携砂液泵入单元，泵后加砂单元，模拟井筒单元相连接，用于控制所述携砂液泵入单元，泵后加砂单元，模拟井筒单元。

进一步地，所述的泵后加砂装置还包括：齿轮泵，与所述的配液罐相连接，用于将液体由所述配液罐的罐底泵向罐顶，实现清水与添加剂的混配。

进一步地，所述的模拟井筒由外到内依次为模拟外管、筛管及中心管，混砂液经过所述模拟井筒的入口进入所述模拟外管与筛管间的环空后，混砂液中的液体经过筛管管壁进入到所述中心管中，经过所述模拟井筒的出口排到所述废液回收池中。

进一步地，所述模拟井筒的入口处安装流量计及压力表，用于获取进入所述模拟井筒的混砂液的流量及压力。

进一步地，所述模拟井筒的出口处安装流量计及压力表，用于获取从所述模拟井筒流出的液体的流量及压力。

进一步地，所述的数据采集处理单元根据所述模拟井筒的混砂液的流量及压力和从所述模拟井筒流出的液体的流量及压力计算滤失量及压力损失。

进一步地，所述模拟外管包括：一开孔，用于滤出部分混砂液，以模拟实际填充时的地层滤失。

进一步地，所述的摄像头包括：固定摄像头及滑动摄像头。

进一步地，所述的泵后加砂装置还包括：安全阀，安装于所述的吸收泵与模拟井筒之间。

本发明实施例的有益效果在于，本发明的泵后加砂装置能够模拟水平井的砾石充填过程，实现充填施工参数优化设计，保证充填效率和施工成功率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明实施例泵后加砂装置的结构示意图；

图2为本发明实施例模拟井筒的结构示意图；

图3为本发明实施例泵后加砂装置的工作流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

本发明提供一种用于室内砾石充填模拟试验的泵后加砂装置，所述的泵后加砂装置包括：携砂液泵入单元，泵后加砂单元，模拟井筒单元及数据采集处理单元。

如图1所示，所述的携砂液泵入单元包括：水池，离心泵，配液罐，柱塞泵等。

水池用于储备试验用清水；离心泵与所述水池相连接，用于将水池中的清水泵入配液罐中；配液罐与所述离心泵相连接，用于将清水与添加剂混配为携砂液；柱塞泵与所述配液罐相连接，用于向所述的泵后加砂单元注入携砂液。

如图1所示，所述的泵后加砂单元包括：砂箱，绞龙及吸入泵。砂箱用于储备砂子。绞龙与所述的砂箱相连接，用于将从砂箱向吸入泵定量补充砂子。吸入泵与所述的绞龙及柱塞泵相连接，用于将所述携砂液与砂子混合成混砂液并泵入所述的模拟井筒单元。

如图1所示，所述的模拟井筒单元包括：模拟井筒及废液回收池。模拟井筒与所述的吸入泵相连接，所述的混砂液在所述的模拟井筒中滤砂后流出。废液回收池与所述的模拟井筒相连接，用于回收所述模拟井筒排出的砂子及液体。

如图1所示，所述的数据采集处理单元包括：摄像头(101及102)，数据传输设备(即数据传输线)及计算机终端。摄像头用于拍摄所述模拟井筒内液体流态及砂子的沉积形态图像；所述的摄像头包括：固定摄像头102及滑动摄像头101。数据传输设备与所述摄像头相连接，用于传输所述摄像头拍摄的图像。计算机终端与所述数据传输设备相连接，用于显示所述图像。

进一步，所述的泵后加砂装置还包括：控制单元，分别与所述的计算机终端、携砂液泵入单元，泵后加砂单元，模拟井筒单元相连接，用于控制所述携砂液泵入单元，泵后加砂单元，模拟井筒单元的各个部件工作。

进一步地，所述的泵后加砂装置还包括：齿轮泵，与所述的配液罐相连接，用于将液体由所述配液罐的罐底泵向罐顶，实现清水与添加剂的混配。

如图2所示，所述的模拟井筒由外到内依次为模拟外管201、筛管202及中心管203，混砂液经过所述模拟井筒的入口及填砂通道204进入所述模拟外管201与筛管202间的环空后，混砂液中的液体经过筛管管壁的滤网进入到所述中心管203中，经过所述模拟井筒的出口排到所述废液回收池(图2中未示出)中。

如图2所示，所述模拟外管包括：一开孔205，用于滤出部分混砂液，以模拟实际填充时的地层滤失。

如图1所示，所述模拟井筒的入口处安装流量计及压力表103，分别用于获取进入所述模拟井筒的混砂液的流量及压力值，所述模拟井筒的出口处也安装流量计及压力表103，分别用于获取从所述模拟井筒流出的液体的流量及压力值。所述的数据采集处理单元根据所述模拟井筒的混砂液的流量及压力值和从所述模拟井筒流出的液体的流量及压力计算滤失量及压力损失。所有流、压力等数据均可数字化实时记录与分析。

如图1所示，所述的泵后加砂装置还包括：安全阀，安装于所述的吸收泵与模拟井筒之间。由于模拟井场耐压有限，充填泵压难以控制，混砂液需经安全阀流向模拟井筒，一旦压力超出安全压力，安全阀关闭，避免模拟井筒因压力过高爆裂。同时，控制单元自动关闭柱塞泵，避免压力憋爆管线。

如图3所示，泵后加砂装置的工作分为如下5个步骤：

S301：液体的配置步骤。

水池和配液罐在试验前储备足量的用水，液体配置过程中由两台离心泵从水池分别向两个配液罐连续的补充清水，液体配置罐通过离心泵来运作，将液体由罐底泵向灌顶，可实现各种添加剂的添加与清水的混配。

S302：混砂步骤。

混砂时由绞龙从砂箱向吸入泵内定量补充砂子，同时由柱塞泵按设计排量从配液罐抽吸携砂液，经柱塞泵增压后向吸入泵泵注携砂液，携砂液与砂子在吸入泵内混合均匀后生成混砂液由流程流向模拟井筒。

S303：填砂步骤。

混砂液流向模拟外管201与筛管202间的环空后，充填砾石在模拟外管201与筛管202的环空充填与沉积，经筛管202过滤的携砂液沿冲管内部返出。

S304：试验的监视与监测步骤。

在混砂液入口处安装有流量计和压力表103，可计入充填压力和流量。混砂液出口处也安装有流量计和压力表103。通过这两组数据可分别计算充填时的压力损失和滤失量。由于流程有一定压力，人员不能现场观察模拟充填过程，需要安装固定摄像头102和滑动摄像头101对井筒内的液体流态和砂子沉积形态进行拍摄，进行远程观察。

S305：井筒的清洗步骤。

充填结束后由柱塞泵向模拟外管201和筛管202的环空泵入清洗液，清洗液由井筒底部返出，并将砂子带出，清洗液及砂子进入废液回收池回收。

本发明实施例的有益效果在于，本发明的泵后加砂装置能够模拟水平井的砾石充填过程，实现充填施工参数优化设计，保证充填效率和施工成功率。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于室内砾石充填模拟试验的泵后加砂装置，其特征在于，所述的泵后加砂装置包括：携砂液泵入单元，泵后加砂单元，模拟井筒单元及数据采集处理单元；其中，

所述的携砂液泵入单元包括：

水池，用于储备试验用清水，

离心泵，与所述水池相连接，

配液罐，与所述离心泵相连接，用于将所述离心泵从所述水池抽出的清水与添加剂混配为携砂液，

柱塞泵，与所述配液罐相连接，用于向所述的泵后加砂单元注入携砂液；

所述的泵后加砂单元包括：

砂箱，用于储备砂子，

绞龙，与所述的砂箱相连接，

吸入泵，与所述的绞龙及柱塞泵相连接，用于将所述携砂液与所述绞龙从砂箱传送来的砂子混合成混砂液并泵入所述的模拟井筒单元；

所述的模拟井筒单元包括：

模拟井筒，与所述的吸入泵相连接，所述的混砂液在所述的模拟井筒中滤砂后流出，

废液回收池，与所述的模拟井筒相连接，用于回收所述模拟井筒排出的砂子及液体；

所述的数据采集处理单元包括：

摄像头，用于拍摄所述模拟井筒内液体流态及砂子的沉积形态图像；

数据传输设备，与所述摄像头相连接，用于传输所述摄像头拍摄的图像；

计算机终端，与所述数据传输设备相连接，用于显示所述图像。

2.如权利要求1所述的泵后加砂装置，其特征在于，所述的泵后加砂装置还包括：

控制单元，分别与所述的计算机终端、携砂液泵入单元，泵后加砂单元，模拟井筒单元相连接，用于控制所述携砂液泵入单元，泵后加砂单元，模拟井筒单元。

3.如权利要求1所述的泵后加砂装置，其特征在于，所述的泵后加砂装置还包括：

齿轮泵，与所述的配液罐相连接，用于将液体由所述配液罐的罐底泵向罐顶，实现清水与添加剂的混配。

4.如权利要求1所述的泵后加砂装置，其特征在于，所述的模拟井筒由外到内依次为模拟外管、筛管及中心管，混砂液经过所述模拟井筒的入口进入所述模拟外管与筛管间的环空后，混砂液中的液体经过筛管管壁进入到所述中心管中，经过所述模拟井筒的出口排到所述废液回收池中。

5.如权利要求1所述的泵后加砂装置，其特征在于，所述模拟井筒的入口处安装流量计及压力表，用于获取进入所述模拟井筒的混砂液的流量及压力。

6.如权利要求5所述的泵后加砂装置，其特征在于，所述模拟井筒的出口处安装流量计及压力表，用于获取从所述模拟井筒流出的液体的流量及压力。

7.如权利要求6所述的泵后加砂装置，其特征在于，所述的数据采集处理单元根据所述模拟井筒的混砂液的流量及压力和从所述模拟井筒流出的液体的流量及压力计算滤失量及压力损失。

8.如权利要求1所述的泵后加砂装置，其特征在于，所述模拟外管包括：

一开孔，用于滤出部分混砂液，以模拟实际填充时的地层滤失。

9.如权利要求1所述的泵后加砂装置，其特征在于，所述的摄像头包括：固定摄像头及滑动摄像头。

10.如权利要求1所述的泵后加砂装置，其特征在于，所述的泵后加砂装置还包括：

安全阀，安装于所述的吸收泵与模拟井筒之间。

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