CN104407099B - 冲砂液性能测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冲砂液性能测试方法，包括如下步骤：配制冲砂液；使模拟井底饱和水；模拟井底注入驱替流体，测定驱替流体流量Q0；称取质量为m0的砂，置于模拟井底内；预热至储层温度；设定冲砂液循环排量为QL；冲砂液加压，开始计时；模拟实际冲砂过程；测定冲砂液的滤失情况，至设定时间；收集循环过滤装置中的砂，记录质量mi；注入驱替流体，在与Q0相同的测试条件下测定流量Qi随驱替时间的变化情况，当流量稳定时，停止测定；计算恢复值Ki；绘制冲出砂的质量及冲砂液滤失量随冲砂时间的变化曲线，以及恢复值的变化曲线。本发明实现了在模拟油气井特征及循环冲砂的条件下，同时完成冲砂液携砂性能及储层保护效果的模拟实验研究。
Description
技术领域
本发明属于石油勘探开发过程中实验研究与测试的技术领域，具体是指一种冲砂液性能测试方法。
背景技术
油气田开发中后期，部分井会出现不同程度的出砂现象，一旦出砂会严重影响产能，甚至使油气井停产，需要对油气井进行冲砂作业，恢复产能。冲砂液称之为冲砂液，使用前需要对其性能进行测定，现有的实验方法仅能测定冲砂液的携砂能力，而不能同时满足在模拟油气井特征及作业工况条件下测定冲砂液的储层保护性能，而储层保护性能是冲砂液重要的性能指标之一。现行的冲砂液储层保护性能是按照石油行业标准方法进行测定，基本反映了冲砂液对储层孔渗的影响，但现行的方法不能在完全模拟油气井特征的条件下，对油气井冲砂液的储层保护效果进行测定，这会增加冲砂液对近井地带损害造成产能下降的风险。
上述论述内容目的在于向读者介绍可能与下面将被描述和/或主张的本发明的各个方面相关的技术的各个方面，相信该论述内容有助于为读者提供背景信息，以有利于更好地理解本发明的各个方面，因此，应了解是以这个角度来阅读这些论述，而不是承认现有技术。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术中的不足而提供一种冲砂液性能测试方法，从而实现在模拟油气井特征及循环冲砂的条件下，同时完成冲砂液携砂性能及储层保护效果的模拟实验研究。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
提供一种冲砂液性能测试方法，采用多功能油气井工作液性能测试装置进行测试，所述多功能油气井工作液性能测试装置包括外管、中心管、模拟井底、温控装置、循环过滤装置，中心管设置在外管中，外管的上端设置有密封盖，中心管的上端从密封盖穿出并接有进液端口，密封盖上设置有连通外管与中心管之间环空的出液端口，出液端口、进液端口均与循环过滤装置连接，外管的下部设置有取样端口，所述模拟井底的上端连接在外管的下端，所述温控装置设置在模拟井底外部，模拟井底上设置有测试端口和测量端口，所述出液端口、进液端口、取样端口、测试端口和测量端口上均设有阀门；所述温控装置设置在模拟井底外部；
所述测试方法包括如下步骤：
所述测试方法包括如下步骤：
(a)按照冲砂液配方配制冲砂液；
(b)配制模拟地层水，将模拟地层水装入模拟井底；
(c)抽真空使模拟井底饱和水；
(d)由模拟井底的测试端口注入驱替流体，设定驱替压力为P0，流量稳定时测定驱替流体流量Q0；
(e)称取质量为m0的烘干后的石英砂，将砂润湿，并填入模拟井底；
(f)温控装置将模拟井底预热至储层温度；
(g)开启循环过滤装置，冲砂液从中心管注入，设定冲砂液循环排量为QL；
(h)冲砂液加压至设定压力△P，开始计时；
(i)将中心管逐渐下移，模拟实际冲砂过程；
(j)测定冲砂液的滤失情况，至设定时间；
(k)收集循环过滤装置中的砂，清洗烘干后称重，记录质量mi；
(l)排空测试装置内冲砂液，由模拟井底的测试端口注入驱替流体，在与Q0相同的测试条件下测定流量Qi随驱替时间的变化情况，当流量稳定时，停止测定；
(m)计算恢复值Ki，Qi是当流量稳定时的流量值；
(n)绘制冲砂液循环排量为QL时，冲出砂的质量及冲砂液滤失量随冲砂时间的变化曲线，以及恢复值随驱替时间的变化曲线。
其中，根据油气井孔渗、井斜及完井方式，模拟井底选择与储层孔渗相同或相似的砂环，与井斜匹配的弯接头，并根据完井方式选择模拟井底的组装方式。
其中，所述石英砂粒度分布与地层砂粒度分布相同。
其中，所述储层温度若高于95℃，预热过程中需加一定量回压，预防冲砂液沸腾或大量挥发。
其中，所述驱替压力P0不高于油气井生产压差。
其中，所述冲砂液循环排量QL范围为2L/min～25L/min。
其中，所述储层温度若高于95℃，测量滤失量时，需用密闭承压的测量装置。
其中，所述△P为冲砂液与储层之间的压差。
本发明通过砂环模拟储层的孔渗特征，模拟井底模拟裸眼、优质筛管、筛管+砾石充填等完井方式，弯接头模拟井斜，调节温度来模拟储层温度，由循环过滤装置泵送冲砂液模拟冲砂液的流动过程，系统加压来模拟冲砂液与储层的实际压差，从而实现了完全模拟油气井特征及循环冲砂的条件下，同时完成冲砂液携砂性能及储层保护效果的模拟实验研究，使冲砂液在满足携砂性能的同时，避免了冲砂液对近井地带损害造成产能损失的风险。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是冲砂液性能测试方法的流程示意图。
图2是多功能油气井工作液性能测试装置的结构示意图。
图3是模拟井底的结构示意图。
图4是模拟井底的横截面图。
图5是循环过滤装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图2至图5所示，本发明所述的冲砂液性能测试方法，采用多功能油气井工作液性能测试装置，测试装置包括外管3、中心管4、模拟井底6、温控装置7、循环过滤装置8。所述外管3、中心管4均为透明可视的承压管柱，这样便于观察管内流体情况。所述外管3上还设置有高度刻度线，这样便于确定管内的液体量。所述外管3模拟套管，外管3的上端设置有密封盖2，实现外管上部密封。中心管4设置在外管3中，其轴线与外管轴线重合，中心管4的上端从密封盖2中央穿出并接有进液端口1-2，中心管4与密封盖2之间实现承压密封的同时，可上下移动。密封盖2上设置有连通外管3与中心管4之间环空的出液端口1-1，出液端口1-1、进液端口1-2均与循环过滤装置8连接，循环过滤装置8通过管线与端口1-1、1-2连接，提供压力、循环动力，同时实现冲砂液的过滤和砂的收集。外管3的下部设置有取样端口1-3，所述模拟井底6的上端通过弯接头5连接在外管3的下端，所述弯接头5的两端口轴线夹角可调，具体的，所述弯接头5可为多个，进行拆换以实现夹角可调，此外，所述弯接头5也可由多组子弯接头对接组成，这样可根据储层段实际井斜选择匹配的弯接头。所述温控装置7设置在模拟井底6外部，用于控制调节模拟井底温度。模拟井底6上设置有测试端口1-4和测量端口1-5，所述出液端口1-1、进液端口1-2、取样端口1-3、测试端口1-4和测量端口1-5上均设有阀门。
如图3和图4所示，所述模拟井底由顶盖6-1、外层管6-2、砂环6-4、筛管6-6和底盖6-7组成，外层管6-2、砂环6-4、筛管6-6轴线重合，砂环6-4处于外层管与内部筛管之间，砂环6-4是由石英砂与胶结剂胶结而成，砂环是用来模拟储层岩石特征，砂环孔渗条件与储层孔渗相同或相近。砾石充填层6-5处于砂环与筛管之间用于充填砾石或砂，充气/液层6-3处于砂环与外层管之间，作用是使砂环外围均匀承压。底盖6-7设于模拟井底底部，用于外层管、砂环和筛管下端的密封，顶盖6-1设于顶部，用于外层管、砂环和筛管上端的密封，顶盖6-1上部固定有连接管，可与弯接头5相连，顶盖中央开有与筛管内径相同的连通孔，使筛管内部与上部连通，根据储层的孔渗条件可模拟制作与储层孔渗相同或相似的砂环，并根据井底的实际情况，选择性的安装筛管或充填砾石。
如图2、5所示，所述循环过滤装置8包括箱体8-2，箱体8-2上设置有供液端口8-5和回液端口8-6，供液端口8-5固定于箱体侧面下部位置。供液端口8-5和回液端口8-6两者之一上设置有循环泵8-1，具体的，循环泵8-1设置在供液端口8-5上。箱体8-2中设置有将供液端口8-5和回液端口8-6隔开的过滤网8-3。所述箱体8-2上设置有充气口8-7和排液口8-8，充气口8-7和排液口8-8上均设有阀门。
冲砂液冲砂效果测定时，首先将模拟井底6润湿，建立束缚水，由温控装置7将模拟井底加热至储层温度，在设定测试压力条件下由测试端口1-4注入测试流体(气/水/油)，测定冲砂液冲砂前流体排量，将管柱及模拟井底内流体排空，模拟井底填入实验砂，将供液端口8-5与液端口1-2连接，回液端口8-6与出液端口1-1连接，开启循环泵8-1至设定排量，通过充气口8-7给系统加压模拟冲砂液与储层压差，逐步下深中心管4，由此来模拟正循环冲砂过程(若模拟反循环冲砂，调整连接端口即可)，冲出的砂与冲砂液由过滤网8-3进行分离，测量筛网中砂量与冲砂排量及时间的关系，定量说明不同冲砂液的携砂效果。冲砂过程中，由测量端口1-5测量冲砂液的滤失量，冲砂实验完成后再次在测试压力下由测试端口1-4注入测试流体，测定测试压力下冲砂液污染后的流体排量，对比冲砂前后的流体排量来分析冲砂液对近井地带的污染程度。
本发明实施例采用的测试装置根据C油田储层特征选择孔隙度为22.0％～28.5％，渗透率为56md～1024md的砂环，根据水平井特征选择两端口轴线夹角为90°的弯接头，C油田为优质筛管完井，判断储层段筛管已被地层砂埋实，根据图3和图4组装模拟井底，并在砾石充填层充填与地层砂粒度分布相一致的石英砂，最后按照图2组装测试装置。
如图1所示，本发明所述的冲砂液性能测试方法，具体包括如下步骤：
(a)按照C油田冲砂液配方配制冲砂液；
(b)配制模拟地层水，将模拟地层水装入模拟井底(6)；
(c)抽真空使模拟井底(6)饱和水；
(d)由模拟井底的测试端口(1-4)注入驱替流体，设定驱替压力为P0，流量稳定时测定驱替流体流量Q0；
(e)称取质量为m0的烘干后的石英砂，将砂润湿，并填入模拟井底(6)，模拟储层段砂埋情况；
(f)冲砂液注入到测试装置中，温控装置(7)将模拟井底(6)预热至C油田储层温度90℃；
(g)开启循环过滤装置(8)，冲砂液从中心管(4)注入，设定冲砂液循环排量为10L/min；
(h)冲砂液加压至设定压力2.5MPa，开始计时；
(i)将中心管(4)逐渐下移，模拟实际冲砂过程；
(j)测定冲砂液的滤失情况，至设定时间；
(k)收集循环过滤装置(8)中的砂，清洗烘干后称重，记录质量mi；
(l)排空测试装置内冲砂液，由模拟井底的测试端口(1-4)注入驱替流体，在与Q0相同的测试条件下测定流量Qi随驱替时间的变化情况，当流量稳定时，停止测定；
(m)计算恢复值Ki，Qi是当流量稳定时的流量值；
(n)绘制冲砂液循环排量为QL时，冲出砂的质量及冲砂液滤失量随冲砂时间的变化曲线，以及恢复值随驱替时间的变化曲线。
下面表格为冲砂液性能测定时相应的数据记录表格：
根据实际测试获得的数据，绘制冲出砂的质量及冲砂液滤失量随冲砂时间的变化曲线，以及恢复值随驱替时间的变化曲线。
上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，不能理解为对本发明保护范围的限制。
总之，本发明虽然例举了上述优选实施方式，但是应该说明，虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型偏离了本发明的范围，否则都应该包括在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种冲砂液性能测试方法，其特征在于：采用多功能油气井工作液性能测试装置进行测试，所述多功能油气井工作液性能测试装置包括外管(3)、中心管(4)、模拟井底(6)、温控装置(7)、循环过滤装置(8)，中心管(4)设置在外管(3)中，外管(3)的上端设置有密封盖(2)，中心管(4)的上端从密封盖(2)穿出并接有进液端口(1-2)，密封盖(2)上设置有连通外管(3)与中心管(4)之间环空的出液端口(1-1)，出液端口(1-1)、进液端口(1-2)均与循环过滤装置(8)连接，外管(3)的下部设置有取样端口(1-3)，所述模拟井底(6)的上端通过弯接头(5)连接在外管(3)的下端，所述模拟井底(6)由外至内依次为外层管(6-2)、充气/液层(6-3)、砂环(6-4)、砾石充填层(6-5)、筛管(6-6)，模拟井底(6)的上端和下端分别设置有用于密封的顶盖(6-1)和底盖(6-7)，所述顶盖(6-1)上开设有与筛管(6-6)内部连通的连通孔，连通孔与外管(3)连通，模拟井底(6)上设置有测试端口(1-4)和测量端口(1-5)，所述出液端口(1-1)、进液端口(1-2)、取样端口(1-3)、测试端口(1-4)和测量端口(1-5)上均设有阀门；所述温控装置(7)设置在模拟井底(6)外部；
所述测试方法包括如下步骤：
(a)按照冲砂液配方配制冲砂液；
(b)配制模拟地层水，将模拟地层水装入模拟井底(6)；
(c)抽真空使模拟井底(6)饱和水；
(d)由模拟井底的测试端口(1-4)注入驱替流体，设定驱替压力为P0，流量稳定时测定驱替流体流量Q0；
(e)称取质量为m0的烘干后的石英砂，将砂润湿，并填入模拟井底(6)；
(f)温控装置(7)将模拟井底(6)预热至储层温度；
(g)开启循环过滤装置(8)，冲砂液从中心管(4)注入，设定冲砂液循环排量为QL；
(h)冲砂液加压至设定压力△P，开始计时；
(i)将中心管(4)逐渐下移，模拟实际冲砂过程；
(j)测定冲砂液的滤失情况，至设定时间；
(k)收集循环过滤装置(8)中的砂，清洗烘干后称重，记录质量mi；
(l)排空测试装置内冲砂液，由模拟井底的测试端口(1-4)注入驱替流体，在与Q0相同的测试条件下测定流量Qi随驱替时间的变化情况，当流量稳定时，停止测定；
(m)计算恢复值Ki，Qi是当流量稳定时的流量值；
(n)绘制冲砂液循环排量为QL时，冲出砂的质量及冲砂液滤失量随冲砂时间的变化曲线，以及恢复值随驱替时间的变化曲线。
2.根据权利要求1所述的冲砂液性能测试方法，其特征在于：根据油气井孔渗、井斜及完井方式，模拟井底(6)选择与储层孔渗相同或相似的砂环，与井斜匹配的弯接头，并根据完井方式选择模拟井底的组装方式。
3.根据权利要求2所述的冲砂液性能测试方法，其特征在于：所述石英砂粒度分布与地层砂粒度分布相同。
4.根据权利要求1所述的冲砂液性能测试方法，其特征在于：所述储层温度若高于95℃，预热过程中需加一定量回压，预防冲砂液沸腾或大量挥发。
5.根据权利要求1所述的冲砂液性能测试方法，其特征在于：所述驱替压力P0不高于油气井生产压差。
6.根据权利要求1所述的冲砂液性能测试方法，其特征在于：所述冲砂液循环排量QL范围为2L/min～25L/min。
7.根据权利要求1所述的冲砂液性能测试方法，其特征在于：所述储层温度若高于95℃，测量滤失量时，需用密闭承压的测量装置。
8.根据权利要求1所述的冲砂液性能测试方法，其特征在于：所述△P为冲砂液与储层之间的压差。
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