CN104420869B - 水平井工艺模拟试验装置 - Google Patents
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Abstract
一种水平井工艺模拟试验装置。为了克服现有石油钻采试验装备中缺少可模拟水平井实际井况的试验装置的不足，本发明的试验管柱卧式固定安装在固定支架、提升支架上；试验管柱通过高压管线与管汇总成连通；试验管柱的套管内安装有筛管，筛管内安装有试验油管；套管两端固定安装有法兰；套管管壁上有上取样口、观察口、测量仪表安装孔和底部取样口；管汇总成的油管通过三通依次固定连接，三通还与单流阀连接，单流阀的另一端与废液排放管连接；管汇总成的后端固定安装有油壬接头，管汇油管的后端部安装有真空吸入阀、流量计。其有益效果是结构设计合理，可模拟水平井分段堵水、环空化学封隔、管外砾石充填、分注等工艺，提高水平井措施的施工安全和油藏保护效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油钻采工艺实验装置，尤其是涉及一种水平井工艺模拟试验装置。
背景技术
水平井因其渗滤面积大、产量高等特点，在国内外油田开采中得到广泛应用。但是在水平井复杂的完井方式和钻井轨迹条件下，采用环空化学封隔、堵水、管外砾石充填和固井等可能会永久改变井下套管结构和油气流动能力的工艺措施，一旦发生失误将难以补救，通过该装置的模拟试验可全面真实地测试水平井措施的工艺性能，能够有效提高水平井开发技术水平，减少工程事故的发生。
目前，由于缺乏可模拟水平井实际条件的试验装置，既无法实现措施前的预防和措施后补救，也不利于水平井工艺的数据积累和效果分析，还可能导致低水平的措施工艺不断重复实施。由此可见，水平井工艺模拟试验装置对于水平井的开发应用来说是一项非常重要和有效的配套技术。
发明内容
为了克服现有石油钻采试验装备中缺乏可模拟水平井实际井况的试验装置，无法全面真实地获取水平井工艺措施性能的问题，本发明提供一种水平井模拟工艺试验装置。该装置通过模拟水平井井身结构和施工管柱、模拟现场注入、模拟化学剂对井身结构和油藏渗透率的改变等方法，完成对水平井措施工艺的性能评价。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：水平井工艺模拟试验装置包括固定支架、提升支架、试验管柱、管汇总成。试验管柱卧式固定安装在固定支架、提升支架上；试验管柱通过2根或2根以上并行布置的高压管线与管汇总成连通，高压管线上安装有闸门。
试验管柱的套管内安装有筛管，套管与筛管环空安装有套管扶正器，筛管内安装有试验油管，筛管后端固定安装有丝堵；套管两端固定安装有法兰。套管管壁上有上取样口、观察口、底部取样口、测量仪表安装孔；试验管柱的两端固定安装有油壬接头。试验管柱前端套管上固定安装有防溢流套管短节。
管汇总成的管汇油管通过三通依次固定连接，三通还与单流阀连接，单流阀的另一端与废液排放管连接；管汇油管的后端部安装有真空吸入阀、流量计，管汇油管的后端固定安装有油壬接头。
单流阀与废液排放管之间还可以安装有岩心管，岩心管内安装有人工岩心。
当试验管柱卧式安装在固定支架、提升支架上时，上取样口、观察口位于套管的上部、底部取样口位于套管下部。取样口固定安装有闸门，观察口固定安装有丝堵，底部取样口固定安装有闸门；测量仪表安装孔上下对称位于套管轴心线水平±60°；套管上还安装有压力表。测量仪表安装孔根据试验内容安装相应的测量仪表。
调整提升支架的高度，将试验管柱置于试验所需的井斜角度。
本发明的有益效果是，设计合理，仿真度高，可模拟水平井分段堵水、环空化学封隔、管外砾石充填、分注等高风险、高难度工艺的现场实施，从而提高水平井措施的施工安全和油藏保护效果，促进工艺技术水平的提高。
附图说明
图1是本发明水平井工艺模拟试验装置结构示意图。
图2是本发明实施例水平井分段堵水工艺模拟实验结构示意图。
图中：1.油壬接头，2.上取样口，3.压力表，4.观察口，5.测量仪表安装孔，6.提升支架，7.连接法兰，8.底部取样口，9.管汇油管，10.高压管线，11.流量计，12.固定支架，13.闸门，14.防溢流套管短节，15.套管，16.真空吸入阀，17.法兰，18.单流阀，19.人工岩心，20.废液排放管，21.三通，22.筛管，23.套管扶正器，24.试验油管，25.岩心管，26.闸门，27.封隔器，100.试验管柱，200.管汇总成。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。但是，本领域技术人员应该知晓的是，本发明不限于所列出的具体实施方式，只要符合本发明的精神，都应该包括于本发明的保护范围内。
参见附图1。本发明水平井工艺模拟试验装置主要包括固定支架12、提升支架6、试验管柱100、管汇总成200等。试验管柱100卧式状态固定安装在固定支架12、提升支架6上，通过调整提升支架6的高度，可以将试验管柱100置于试验所需的井斜角度。
试验管柱100主要包括套管15、筛管22、试验油管24。套管15内安装有筛管22，套管15与筛管22环空之间安装有套管扶正器23，确保筛管22在套管15内居中；筛管22内安装有试验油管24；筛管22后端固定安装有丝堵。套管15两端固定安装有法兰17，套管15通常由2根或2根以上的套管通过连接法兰7依次固定连接组成；筛管22由2根或2根以上的筛管连接组成，试验油管24由2根或2根以上的油管连接组成；套管15、筛管22、试验油管24的长度尺寸依次减小。试验管柱100的两端固定安装有油壬接头1，用于与泵注设备连接。还可以在试验管柱100的套管15前端部固定安装防溢流套管短节14
在试验管柱100的套管15管壁上设置有上取样口2、观察口4、底部取样口8、测量仪表安装孔5；当试验管柱100卧式安装在固定支架12、提升支架6上时，上取样口2、观察口4位于套管15的上部，底部取样口8位于套管15下部。上取样口2固定安装有取样闸门26，观察口4固定安装有丝堵，底部取样口安装有闸门13。通常在套管15上每隔12～15米处设置有取样口2、观察口4、测量仪表安装孔5、底部取样口8。
测量仪表安装孔5上下对称位于套管15轴心线水平±60°处，测量仪表安装孔5可根据试验内容安装相应的测量仪表。在套管15上还安装有压力表3。
管汇总成200的管汇油管9通过三通21依次串联固定连接，三通21还与单流阀18连接，单流阀18的另一端与废液排放管20连接。管汇总成200的后端固定安装有油壬接头1，管汇油管9的后端部安装有真空吸入阀16、流量计11，流量计11通常选用超声波流量计。
试验管柱100与管汇总成200是通过2条或2条以上并行布置的高压管线10连通的；高压管线10的一端与套管15的径向通孔连通，另一端与管汇油管9的径向通孔连通；高压管线10上安装有阀门13。
当根据试验要求对水平井工艺对油藏的改善效果进行评估时，可以在单流阀18与废液排放管20之间安装岩心管25，在岩心管25内安装人工岩心19，每个单流阀18连接一个岩心管25。
下面以实施例的方式介绍水平井典型工艺的模拟试验过程。
实施例1：水平井环空化学封隔工艺模拟试验，本试验包括装置组装、化学剂配制、模拟注入、试验结果检测评价等步骤。
1、装置组装
首先，根据试验计划，组装试验管柱100、管汇总成200（管汇总成200上不安装岩心管25及人工岩心19）；
再通过调整提升支架6的高度，使得试验管柱100角度与真实井斜一致，将试验管柱100固定；
在套管15两端的由壬接头1上安装闸门并关闭闸门，同时关闭试验管柱100所有阀门，拧紧各个丝堵；
水泥车管线与试验管柱100前端连接，并对试验管柱100进行压力密封试验（打压压力10MPa、时间10min），压力不降（不刺不漏），为合格。
2、化学剂配置
将试验管柱100与管汇总成200连通，水泥车与试验管柱100前端连接，在试验管柱100与管汇总成200内循环配制聚合物凝胶溶液和环空化学封隔堵剂（简称ACP堵剂）；聚合物凝胶溶液、ACP堵剂配制完成之后，打开位于套管15下方的取样闸门13，将聚合物凝胶溶液和ACP堵剂分别置于储液罐中备用。
3、模拟注入
①ACP堵剂和聚合物溶液按设计要求进行驱替，通过压力表3、流量计5测量试验数据；
②打开套管15上的观察口4，观察ACP堵剂在套管15内各段的驱替效果和充满程度，待驱替合格后候凝72小时；若驱替不合格，及时通过管汇油管9冲洗套管15，直至合格。
4、试验结果检测评价
①候凝结束后，打开套管15两端的闸门，使用水泥车从由壬接头1打压10MPa，测试ACP堵剂的管外化学封隔效果。
②将试验管柱100从提升支架6、固定支架12上拆下来，用切割设备将试验管柱100切割成三段，观察堵剂对套管15与筛管22环空的密封性，并进行评价。
实施例2：水平井分段堵水工艺模拟实验（参见附图2），本试验包括装置组装、人工岩心填装和准备、环空化学封堵、分段封堵、模拟开采等步骤。
1、装置组装
首先，根据试验计划，组装试验管柱100、管汇总成200；在试验管柱100的试验油管24与筛管22环空内安装封隔器27；
再通过调整提升支架6的高度，使得试验管柱100角度与真实井斜一致，将试验管柱100固定；
在套管15两端的由壬接头1上安装闸门并关闭闸门，同时关闭试验管柱100所有阀门，拧紧各个丝堵；
水泥车管线与试验管柱100前端连接，并对试验管柱100进行压力密封试验（打压压力10MPa、时间10min），压力不降（不刺不漏），为合格。
2、人工岩心填装和准备
①分别往岩心管25中装填不同渗透率（低渗透率、高渗透率）的人工岩心19，然后将装有不同渗透率人工岩心的岩心管25分别安装在不同的单流阀18与废液排放管20之间。
②对低渗透率的人工岩心19采用油饱和驱替程序，对高渗透率的人工岩心19采用油饱和-地层水饱和的驱替程序，并根据驱替压力、流量计算人工岩心的渗透率，完成人工岩心的准备工作。
3、环空化学封堵（同实施例1中的第2、3步）
●化学剂配置
将试验管柱100与管汇总成200连通，水泥车与试验管柱100前端连接，在试验管柱100与管汇总成200内循环配制聚合物凝胶溶液和环空化学封隔堵剂（简称ACP堵剂）；聚合物凝胶溶液、ACP堵剂配制完成之后，打开位于套管15下方的取样闸门13，将聚合物凝胶溶液和ACP堵剂分别置于储液罐中备用。
●模拟注入
①ACP堵剂和聚合物溶液按设计要求进行驱替，通过压力表3、流量计5测量试验数据；
②打开套管15上的观察口4，观察ACP堵剂在套管15内各段的驱替效果和充满程度，待驱替合格后候凝72小时；若驱替不合格，及时通过管汇油管9冲洗套管15，直至合格。
5、分段封堵
按分段封堵施工要求将堵剂（按工艺模拟试验要求，配制聚合物、油基水泥浆或其他堵剂）注入试验管柱100，对高渗透率人工岩心进行封堵，堵剂按2倍孔隙体积注入高渗透率人工岩心，施工压力≤10MPa，待压力扩散后清水冲洗套管15，将油管24从筛管22中抽出（抽出长度为油管24总长的1/3～1/2）；候凝72小时。
6、模拟开采
将水泥车与废液排放管线20的尾端连接，拆除岩心管25连接的单流阀18；用地层水分别反向驱替人工岩心19，根据驱替压力、流量分别计算人工岩心19的渗透率改变情况，对环空化学封堵工艺和分段堵水工艺进行综合性能评价。
应该注意的是上述实施例是示例而非限制本发明，本领域技术人员将能够设计很多替代实施例而不脱离本专利的权利要求范围。
Claims (6)
1.一种水平井工艺模拟试验装置，包括固定支架、提升支架、试验管柱、管汇总成，其特征是：
所述试验管柱(100)卧式固定安装在固定支架(12)、提升支架(6)上；试验管柱(100)通过2根以上并行布置的高压管线(10)与管汇总成(200)连通，高压管线(10)上安装有闸门(13)；
所述试验管柱(100)的套管(15)内安装有筛管(22)，套管(15)与筛管(22)的环空安装有套管扶正器(23)，筛管(22)内安装有试验油管(24)，筛管(22)后端固定安装有丝堵；
套管(15)两端固定安装有法兰(17)；所述套管(15)管壁上有上取样口(2)、观察口(4)、测量仪表安装孔(5)、底部取样口(8)；试验管柱(100)的两端固定安装有油壬接头(1)；
所述管汇总成(200)的管汇油管(9)通过三通(21)依次固定连接，三通(21)还与单流阀(18)连接，单流阀(18)的另一端与废液排放管(20)连接；管汇油管(9)的后端部安装有真空吸入阀(16)、流量计(11)，管汇油管(9)的后端固定安装有油壬接头(1)。
2.根据权利要求1所述水平井工艺模拟试验装置，其特征是：所述单流阀(18)与废液排放管(20)之间安装有岩心管(25)，岩心管(25)内安装有人工岩心(19)。
3.根据权利要求1或2任一所述水平井工艺模拟试验装置，其特征是：所述试验管柱(100)前端套管(15)上固定安装有防溢流套管短节(14)。
4.根据权利要求3所述水平井工艺模拟试验装置，其特征是：当所述试验管柱(100)卧式安装在固定支架(12)、提升支架(6)上时，上取样口(2)、观察口(4)位于套管(15)的上部，底部取样口(8)位于套管(15)的下部，上取样口(2)固定安装有闸门，观察口(4)固定安装有丝堵，底部取样口固定安装有闸门；所述测量仪表安装孔(5)上下对称位于套管(15)轴心线水平±60°；所述套管(15)上还安装有压力表(3)。
5.根据权利要求4所述水平井工艺模拟试验装置，其特征是：所述测量仪表安装孔(5)根据试验内容安装相应的测量仪表。
6.根据权利要求5所述水平井工艺模拟试验装置，其特征是：调整所述提升支架(6)的高度，将试验管柱(100)置于试验所需的井斜角度。
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