CN104179482B - 一种高温高压油气防砂筛管挡砂性能实验装置 - Google Patents

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Abstract

一种高温高压油气防砂筛管挡砂性能实验装置，属于过滤精度测量领域。特别适用于在不同的温度和压力环境尤其是高温高压环境条件，进行筛管挡砂性能实验。该装置由加砂口，三通接头，测温电偶一，加热炉，倒漏斗封盖，试样夹具，试样，支脚，二次收集容器，出气出砂口，一次收集容器，加热片，实验砂，进气盘管，支架，上盖，测温电偶二，进气口组成。本装置的优点是利用实验砂在高温高压条件通过防砂筛管的实验，可获得高温高压下防砂筛管砂挡砂性能，可得到温度和高压对筛管挡砂性能影响。对于明确高温和高压对防砂筛管挡砂性能的影响具有重要的实际意义。

Description

一种高温高压油气防砂筛管挡砂性能实验装置
技术领域
本发明属于筛管挡砂性能实验领域，涉及一种高温高压油气开采用防砂筛管挡砂性能的实验装置。适用于进行高温高压对防砂筛管挡砂性能影响规律的研究，尤其适用于流体温度和压差变化对筛管过滤精度影响研究。
背景技术
油气井生产过程中随流体产出的地层砂产生的巨大危害提高了油气生产成本，增加油气田的开采和管理难度[1]。对于出砂油气藏，防砂可以延长油井的生产寿命，保护地面生产设备，减少油井的维护费用，防砂是油气藏开采不可缺少的环节，对原油的稳定开采起着重要的作用[1-3]。全世界超过70％的油气井都需要进行防砂完井，其中机械防砂方法是目前国内外油田常用的一种防砂方法[1，4]。筛管是机械防砂技术的核心部件之一，安装于油井、水井、地热井等无缝或焊接钢制井管最下端，用于将所开采的液体与地层中的砂石分离。筛管对防砂的效果、成本和油井的产量等都有很大的影响，一旦筛管失效将导致油井整个防砂作业的失败[2，4]。通过筛管的砂粒粒径受到筛管过滤介质的孔径或缝宽的影响，筛管过滤介质的过滤精度表示携砂液通过筛管过滤介质时允许通过的最大颗粒的尺寸。理论分析和现场实践表明过滤介质的过滤精度是影响筛管防砂效果的重要物理性能[2，5]。在筛管所处的高温高压条件下，筛管过滤介质的过滤精度会发生变化，而过滤介质过滤精度的改变会对筛管的挡砂性能产生影响[5-7]。因此，需要明确高温高压条件下筛管过滤体过滤精度的变化，及其对筛管挡砂性能的影响。目前，国内尚缺少用于研究高温高压对防砂筛管挡砂性能影响的实验装置。
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发明内容
本发明的目的在于提供一种在高温高压条件下油气防砂筛管挡砂性能的实验装置。为研究防砂筛管在不同温度和压力下筛管挡砂性能的变化规律，提供了一套测量高温高压条件下筛管挡砂性能的实验装置。该实验装置可通过测量防砂筛管在高温高压下过滤体变化对实验砂通过的影响，获得高温高压对防砂筛管挡砂性能的影响。
一种高温高压条件下油气防砂筛管挡砂性能的实验装置，其特征在于：由加热系统，测温系统，进出气系统及收集系统等部分组成。
本装置由1加砂口，2三通接头，3测温电偶一，4加热炉，5倒漏斗封盖，6试样夹具，7试样，8支脚，9二次收集容器，10出气出砂口，11一次收集容器，12不锈钢加热片，13实验砂，14进气盘管，15支架，16上盖，17测温电偶二，18进气口组成。进气口18一端接高压气瓶，另一端与加砂口1和进气盘管14之间通过三通接头2连接，进气盘管14沿炉壁盘旋向下深入炉内，使气体能够充分加热，保证气体吹动时试样7温度的恒定。进气盘管14末端与倒漏斗封盖5上部通过卡套接头连接，倒漏斗封盖5通过支架15与上盖16连为一体。测温电偶一3与测温电偶二17固定在上盖16上，测温电偶一3下端插入倒漏斗中并与试样7接触，测温电偶二17伸入炉内中部，分别用来测量试样7的温度和加热炉4内的温度。倒漏斗封盖5下端有外螺纹，与有内螺纹的试样夹具6紧密连在一起，保证试样7被夹紧，防止实验砂从试样边缘缝隙落下。试样夹具6下端与一次收集容器11再次通过螺纹连在一起，出气出砂口10焊接在一次收集容器11底部中央，出气出砂口10上端仅留有很小的出气孔，既能保证气体的排出，使炉内压力恒定，又能防止实验砂的过多排出，下端伸入二次收集容器9中，用来排出气体和实验砂。二次收集容器9放置在装置的最下端，用来收集被气体带出来的实验砂。整套装置的加热系统有两套，一是加热炉4直接对炉内部加热，二是在试样夹具6外围有加热片12，外接温控仪，温度在一定范围内精确可调。
本装置的优点在于可以通过高温高压条件下利用实验砂进行防砂筛管在不同高温高压条件下挡砂性能实验，同时有效控制试样温度以及炉内压力，收集不同温度和压力条件下过滤出来的实验砂，从而获得筛管在不同高温和高压下的挡砂性能。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图。
图1中1加砂口，2三通接头，3测温电偶一，4加热炉，5倒漏斗封盖，6试样夹具，7试样，8支脚，9二次收集容器，10出气出砂口，11一次收集容器，12不锈钢加热片，13实验砂，14进气盘管，15支架，16上盖，17测温电偶二，18进气口。
图1说明：加砂口1、进气口18与进气盘管14之间通过三通接头2连接，进气盘管14沿炉壁盘旋向下深入炉内，与倒漏斗封盖5上部通过卡套接头连接，倒漏斗封盖5通过支架15与上盖16连为一体，测温电偶一3与测温电偶二17固定在上盖16上，测温电偶一3下端插入倒漏斗中，紧紧抵住试样7，测温电偶二17伸入炉内中部。倒漏斗封盖下端与试样夹具6通过螺纹紧密连在一起，试样夹具6下端与一次收集容器11再次通过螺纹连在一起，出气出砂口10焊接在一次收集容器11底部中央，下端伸入二次收集容器9中，用来排出气体和实验砂。二次收集容器9放置在装置的最下端。
图2是本发明图1中A区的结构示意图。其中，5倒漏斗封盖，6试样夹具，7多层试样，10出气出砂口，11一次收集容器，12加热片，13实验砂。其中试样夹具6上部有内螺纹，与倒漏斗封盖5相连，下部有外螺纹，与一次收集容器11相连，加热片12紧紧贴在倒漏斗封盖5的外部，出气出砂口10上端留有很小的出气孔。
具体实施方式
参照图1和图2，打开上盖16，将整体支架取出，拆下一次收集容器11、试样夹具6，将试样装在试样夹具6上，把试样夹具固定到倒漏斗封盖5上，用工具拧紧螺纹，把试样7夹紧，防止实验砂从试样边缘缝隙落下。将一次收集容器拧紧到试样夹具下端。然后将整体支架放入加热炉。用螺栓将上盖和炉体固定。
检查线路是否安全，启动加热炉。在温控仪控制面板上设定所需加热温度，当试样达到所需温度后，关闭加热开关。将进气口18连上高压气瓶，打开加砂口1开关，向加砂口内加入一定量的实验砂。关闭加砂口1开关，打开进气口18开关，同时打开高压气体开关，缓慢通入氮气，通过高压气体阀门来控制气体的流动，使炉内保持一定的压力，实验砂在气体的吹动下从筛管试样过滤下来，落入一次收集容器11。部分实验砂可能被气体带出，进入二次收集容器9中。实验完毕待温度降下来后，取下一次收集容器11，收集过滤下来的实验砂，将二次收集容器9中的水蒸干，再次收集过滤下来的实验砂。最后对收集到的实验砂做粒度测量和分析，进而得到高温高压条件下筛管挡砂性能。

Claims (4)

1.一种高温高压油气防砂筛管挡砂性能实验装置，其特征在于：由加砂口(1)，三通接头(2)，测温电偶一(3)，加热炉(4)，倒漏斗封盖(5)，试样夹具(6)，试样(7)，支脚(8)，二次收集容器(9)，出气出砂口(10)，一次收集容器(11)，不锈钢加热片(12)，实验砂(13)，进气盘管(14)，支架(15)，上盖(16)，测温电偶二(17)，进气口(18)组成；加砂口(1)、进气口(18)与进气盘管(14)之间通过三通接头(2)连接，进气盘管(14)沿炉壁盘旋向下深入炉内，与倒漏斗封盖(5)上部通过卡套接头连接，倒漏斗封盖(5)通过支架(15)与上盖(16)连为一体，测温电偶一(3)与测温电偶二(17)固定在上盖(16)上；试样夹具(6)上部通过螺纹与倒漏斗封盖(5)相连，下部通过螺纹与一次收集容器(11)相连，出气出砂口(10)位于一次收集容器底部中央，下端伸入二次收集容器(9)中，二次收集容器(9)放置在装置的最下端。
2.如权利要求1所述的一种高温高压油气防砂筛管挡砂性能实验装置，其特征在于，试样夹具(6)上部与下部均有螺纹，分别与倒漏斗封盖(5)和一次收集容器(11)相连，连接紧密，保证试样(7)被夹紧，防止实验砂从试样边缘缝隙通过；出气出砂口(10)上端仅留有很小的出气孔，既能保证气体的排出，又能防止实验砂的过多排出。
3.如权利要求1所述的一种高温高压油气防砂筛管挡砂性能实验装置，其特征在于，有两套加热系统，一是加热炉(4)直接对炉内部加热，二是在试样夹具(6)外紧贴有加热片(12)，保证试样的温度稳定。
4.如权利要求1所述的一种高温高压油气防砂筛管挡砂性能实验装置，其特征在于，有两套测温系统，测温电偶一(3)下端插入倒漏斗中，紧紧抵住试样(7)，用来测量试样温度，测温电偶二(17)伸入炉内，测量炉内温度。
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