CN103437745B - 模拟聚合物对储层出砂及防砂效果影响的实验装置及其填砂模型 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模拟聚合物对储层出砂及防砂效果影响的实验装置及其填砂模型。该填砂模型包括圆柱筒体和防砂筒体；圆柱筒体的一端为开口设置，另一端为密封设置；防砂筒体的两端均为开口设置；圆柱筒体的开口端与防砂筒体的开口端密封配合，所述防砂筒体的另开口端与压盖密封配合；圆柱筒体的密封端上设有至少1个流体入口，流体入口延伸至圆柱筒体的腔体内；圆柱筒体上设有至少一个数据采集接口，数据采集接口延伸至圆柱筒体的腔体内；压盖上设有至少1个流体出口。本发明的实验装置能对聚合物驱条件下的出砂规律和不同防砂方式及参数的防砂效果进行精确的实验研究，实验结果更真实可信，对聚合物驱技术的矿场应用具有重要指导意义。

Description

模拟聚合物对储层出砂及防砂效果影响的实验装置及其填砂 模型

技术领域

本发明涉及一种模拟储层出砂及防砂效果评价的实验装置及其填砂模型，具体涉及一种模拟聚合物对储层出砂及防砂效果影响的实验装置及其填砂模型。

背景技术

聚合物驱提高采收率技术是渤海稠油油田高效开发的关键技术之一，其中聚合物驱开发区块大部分属于疏松砂岩油藏，该类油藏具有胶结疏松、高孔高渗、埋藏浅等特点，油井必须防砂后才能正常生产，所以油井的防砂效果直接影响了聚合物驱的开发效果。目前的防砂方式选择和防砂参数设计都是基于储层的地层砂粒度分布特征建立的，没有考虑储层流体对地层出砂及防砂效果的影响，在油田开发初期，与水驱相比，针对同一防砂参数，聚合物驱在防砂效果方面没有太大区别，但是随着开发的进行，油井逐渐产出聚合物，见聚合物油井的产出液粘度增大、携砂能力增强，同时伴随着油层压力的不断下降和地层长时间的冲刷使出砂问题逐渐显露出来，另外，提液增效等生产措施也加大了油井出砂的风险。因此，为了适应渤海油田聚合物驱技术不断发展的要求，需要进一步深入认识聚合物驱对地层出砂的影响，分析现有防砂工艺对聚合物驱的适应性，制定合理的对策措施，最大限度的减少出砂对油田开发的影响。

国内外学者对疏松砂岩油藏的出砂模拟及防砂效果评价进行了大量实验研究，但一般都是用水作为驱替源，且研究对象主要是注入井。而针对生产井，模拟聚合物驱对近井地带出砂及防砂效果的影响，不能直接套用水驱模拟时的实验方法和装置，因为聚合物溶液和水不同，聚合物溶液在地层中运移后，性能将发生较大的变化，只有建立一套专门针对聚合物驱条件下的储层出砂及防砂效果评价的实验方法及模拟装置，才能更加准确、深入地研究聚合物溶液对地层微粒运移的影响，进而为聚合物驱现场生产前期的防砂方式选择及防砂参数设计提供指导，同时也为开发过程中提液工作制度的制定提供参考依据。

发明内容

本发明的目的是提供一种模拟聚合物对储层出砂及防砂效果影响的实验装置及其填砂模型，本发明提供的实验装置既可以模拟聚合物驱对储层出砂的影响，也可以用于评价聚合物驱条件下不同防砂方式及参数的防砂效果，可以进行注入参数（聚合物类型、注入速度、注入压力、聚合物浓度等）、防砂方式、防砂参数及储层本身物性参数对油井出砂量、出砂粒径的影响研究，认识聚合物驱条件下的出砂规律。

本发明所提供的一种模拟聚合物对储层出砂及防砂效果影响的填砂模型，其特征在于：所述填砂模型包括一圆柱筒体和一防砂筒体；

所述圆柱筒体的一端为开口设置，另一端为密封设置；所述防砂筒体的两端均为开口设置；所述圆柱筒体的开口端与所述防砂筒体的一开口端密封配合，所述防砂筒体的另一开口端与一压盖密封配合；

所述圆柱筒体的密封端上设有至少1个流体入口，所述流体入口延伸至所述圆柱筒体的腔体内；

所述圆柱筒体上设有至少一个数据采集接口，所述数据采集接口延伸至所述圆柱筒体的腔体内；

所述压盖上设有至少1个流体出口。

上述的填砂模型中，所述圆柱筒体通过密封垫圈与所述防砂筒体密封配合，可防止流体溢出至所述筒体外。

上述的填砂模型中，所述圆柱筒体与所述防砂筒体通过连接螺栓相连接。

上述的填砂模型中，所述圆柱筒体的开口端面上设有预留槽，通过所述预留槽与螺母的配合使所述压盖与所述圆柱筒体相连接。

上述的填砂模型中，所述压盖上设有防砂网。

本发明还进一步提供了一种模拟聚合物对储层出砂及防砂效果影响的实验装置，它包括水容器、油容器、聚合物溶液容器、所述的填砂模型、泵、岩心夹持器、中间容器Ⅰ、中间容器Ⅱ、中间容器Ш、压力表Ⅰ、压力表Ⅱ、数据采集器和收集器皿；

所述水容器、所述油容器和所述聚合物溶液容器的出口均通过泵分别与所述中间容器Ⅰ、所述中间容器Ⅱ和所述岩心加持器的入口相连通；所述岩心加持器的出口与所述中间容器Ш相连通；

所述中间容器Ⅰ、所述中间容器Ⅱ和所述中间容器Ш的出口均与所述填砂模型的流体入口相连通，且所述填砂模型为水平放置；所述压力表Ⅰ设于所述填砂模型的流体入口端处；

所述填砂模型的流体出口依次与所述压力表Ⅱ和所述收集器皿相连通；

所述数据采集接口与所述数据采集器相连接，所述数据采集器包括压力传感器和数据采集装置。

上述的实验装置中，所述泵可为驱替泵。

上述的实验装置中，所述中间容器Ⅰ、所述中间容器Ⅱ和所述中间容器Ш均为圆柱形，可用于提供稳定的一定流体，使得测试过程中保证稳定的流体进入所述填砂模型。

上述的实验装置中，所述泵与所述水容器、所述油容器和所述聚合物溶液容器之间设有四通阀；

所述泵与所述中间容器Ⅰ、所述中间容器Ⅱ和所述岩心加持器之间设有四通阀；

所述填砂模型的流体入口端与所述中间容器Ⅰ、所述中间容器Ⅱ和所述中间容器Ш的出口之间设有四通阀。

本发明提供的模拟聚合物驱对储层出砂及防砂效果影响的填砂模型的圆柱筒体可以充满模拟储层砂；圆柱筒体与防砂筒体相连接；防砂筒体可以充满模拟砾石防砂方式的砾石；防砂筒体与压盖相连接；驱替泵将聚合物溶液容器内的聚合物溶液注入到岩心夹持器，聚合物溶液经过岩心剪切后注入到填砂模型；实验装置测试填砂模型内不同位置的压力，流出液固混合物经过滤后分析出砂量和砂粒粒径，通过计算得到注入速度、聚合物浓度、防砂参数与出砂量、出砂粒径的关系曲线；本发明的实验装置能对聚合物驱条件下的出砂规律和不同防砂方式及参数的防砂效果进行精确的实验研究，实验结果更真实可信，对聚合物驱技术的矿场应用具有重要指导意义。

附图说明

图1为本发明的模拟聚合物驱对储层出砂及防砂效果影响的填砂模型的剖面图。

图2为本发明的模拟聚合物驱对储层出砂及防砂效果影响的实验装置的结构示意图。

图中各标记如下：1水容器、2油容器、3聚合物溶液容器、4四通阀Ⅰ、5驱替泵、6四通阀Ⅱ、7截止阀、8岩心夹持器、9中间容器Ⅰ、10中间容器Ⅱ、11中间容器Ш、12四通阀Ш、13压力表Ⅰ、14填砂模型、15压力采集器、16压力表Ⅱ、17收集器皿、18流体入口、19圆柱筒体、20数据采集接口、21压盖、22流体出口、23螺母、24连接螺栓、25预留槽、26密封垫圈、27防砂筒体、28防砂网

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

如图1所示，本发明提供的模拟聚合物驱对储层出砂及防砂效果影响的填砂模型包括1个圆柱筒体19和1个防砂筒体27，该圆柱筒体19的一端为开口设置，另一端为密封设置，该防砂筒体27的两端均为开口设置。该圆柱筒体19的开口端与防砂筒体27的一开口端通过密封垫圈26密封配合，该防砂筒体27的另一开口端与一压盖21密封配合。其中，圆柱筒体19与防砂筒体27之间通过连接螺栓24相连接；且在圆柱筒体19的开口端面上设有预留槽25，通过该预留槽与螺母23的配合，使压盖21依次与防砂筒体27和圆柱筒体19相连接。在该圆柱筒体19的密封端上设有1个流体入口18，该流体入口通过导流槽延伸至圆柱筒体19的腔体内；该圆柱筒体19上设有3个均匀布置的数据采集接口20，且数据采集接口20延伸至圆柱筒体19的腔体内，用于检测其内的压力。在压盖21上设有1个流体出口22，且在压盖21上设有一个防砂网28，用于模拟实际油井的防砂方式及防砂参数。

如图2所示，本发明提供的模拟聚合物驱对储层出砂及防砂效果影响的实验装置包括水容器1、油容器2、聚合物溶液容器3、上述的填砂模型14、驱替泵5、岩心夹持器8、中间容器Ⅰ9、中间容器Ⅱ10、中间容器Ш11、压力表Ⅰ13、压力表Ⅱ16、数据采集器15和收集器皿17，其中中间容器Ⅰ9、中间容器Ⅱ10和中间容器Ш11均为圆柱形。水容器1、油容器2和聚合物溶液容器3的出口均通过驱替泵5分别与中间容器Ⅰ9、中间容器Ⅱ10和岩心加持器8的入口相连通，且岩心加持器8的出口与中间容器Ш11相连通，且驱替泵5与水容器1、油容器2和聚合物溶液容器3之间设有四通阀Ⅰ4和截止阀，驱替泵5与中间容器Ⅰ9、中间容器Ⅱ10和岩心加持器8之间设有四通阀Ⅱ6和截止阀7。中间容器Ⅰ9、中间容器Ⅱ10和中间容器Ш11的出口均与填砂模型14的流体入口相连通，且该填砂模型14为水平放置；压力表Ⅰ13设于填砂模型14的流体入口端处。在填砂模型14的流体入口端与中间容器Ⅰ9、中间容器Ⅱ10和中间容器Ш11之间设有四通阀Ш12和截止阀。填砂模型14的流体出口依次与压力表Ⅱ16和收集器皿17相连通。填砂模型14上的数据采集接口20与压力采集器15相连接，该压力采集器15包括压力传感器和数据采集装置，用于监测填砂模型内的压力。

上述的填砂模型中，所设置的数据采集接口的个数可根据实际需要进行调控。

实验进行时，驱替泵5将水容器1中的模拟水注入中间容器Ⅰ9中，然后注入到填砂模型14中，水从填砂模型14的流体出口端流出，压力表Ⅰ13和压力表Ⅱ16监测填砂模型14两端的压力变化，压力稳定后，驱替泵5将油容器2中的模拟油注入中间容器Ⅱ10中，然后注入到填砂模型14中，油水混合流体从填砂模型14的流体出口端流出，直到没有水被驱替出为止，该实验步骤为饱和油的过程；驱替泵5将聚合物溶液容器3中的聚合物溶液注入岩心加持器8中，聚合物溶液经岩心剪切后注入填砂模型14中，填砂模型14出口端流出的液固混合物经过滤后分析出砂量和砂粒粒径。实验过程中，压力表Ⅰ13测试填砂模型14注入端压力，压力表Ⅱ16测试填砂模型14出口端压力，数据采集系统记录填砂模型中不同位置的压力。通过控制不同聚合物溶液浓度、注入速度、充填砾石尺寸等相关参数，就可模拟出不同注入参数和防砂参数下的出砂规律，并计算出注入速度、聚合物浓度、防砂参数与出砂量、出砂粒径的关系曲线。利用本发明装置可以为聚合物驱生产井的防砂方式选择及防砂参数设计提供指导，同时也为聚合物驱开发过程中提液工作制度的制定提供参考依据。

Claims (6)

1.一种模拟聚合物对储层出砂及防砂效果影响的实验装置，其特征在于：

所述实验装置包括水容器、油容器、聚合物溶液容器、填砂模型、泵、岩心夹持器、中间容器Ⅰ、中间容器II、中间容器Ш、压力表Ⅰ、压力表II、数据采集器和收集器皿；

所述填砂模型包括水平放置的一圆柱筒体和一防砂筒体；所述圆柱筒体的一端为开口设置，另一端为密封设置；所述防砂筒体的两端均为开口设置；所述圆柱筒体的开口端与所述防砂筒体的一开口端密封配合，所述防砂筒体的另一开口端与一压盖密封配合；所述圆柱筒体的密封端上设有至少1个流体入口，所述流体入口延伸至所述圆柱筒体的腔体内；所述圆柱筒体的侧壁上设有至少一个数据采集接口，所述数据采集接口延伸至所述圆柱筒体的腔体内，用于监测填砂模型内的压力；所述压盖上设有至少1个流体出口，所述压盖上设有防砂网；所述圆柱筒体的开口端面上设有预留槽，通过所述预留槽与螺母的配合使所述压盖与所述圆柱筒体相连接；

所述水容器、所述油容器和所述聚合物溶液容器的出口均通过泵分别与所述中间容器Ⅰ、所述中间容器II和所述岩心加持器的入口相连通；所述岩心加持器的出口与所述中间容器Ш相连通；

所述中间容器Ⅰ、所述中间容器II和所述中间容器Ш的出口均与所述填砂模型的流体入口相连通，且所述填砂模型为水平放置；所述压力表Ⅰ设于所述填砂模型的流体入口端处；

所述填砂模型的流体出口依次与所述压力表II和所述收集器皿相连通；

所述数据采集接口与所述数据采集器相连接，所述数据采集器包括压力传感器和数据采集装置。

2.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于：所述泵为驱替泵。

3.根据权利要求1或2所述的实验装置，其特征在于：所述中间容器Ⅰ、所述中间容器II和所述中间容器Ш均为圆柱形。

4.根据权利要求1或2所述的实验装置，其特征在于：所述泵与所述水容器、所述油容器和所述聚合物溶液容器之间设有四通阀；

所述泵与所述中间容器Ⅰ、所述中间容器II和所述岩心加持器之间设有四通阀；

所述填砂模型的流体入口端与所述中间容器Ⅰ、所述中间容器II和所述中间容器Ш的出口之间设有四通阀。

5.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于：所述圆柱筒体通过密封垫圈与所述防砂筒体密封配合。

6.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于：所述圆柱筒体与所述防砂筒体通过连接螺栓相连接。