CN104950088B - 模拟井下条件的射孔孔眼封堵的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种模拟井下条件的射孔孔眼封堵的装置，包括一高压动力装置，高压动力装置出口连接有暂堵剂添加控制装置，暂堵剂添加控制装置出口通过由壬管线密封连接于一竖直设置的双层套管的顶部，双层套管底部密封，双层套管侧壁设有穿射透孔，双层套管下部悬置于一储液容器中，储液容器底部设置有自动控温装置，储液容器侧壁底部设置有容器出口，容器出口通过连接管连接于高压动力装置的入口。该装置结构简单、操作方便、性能可靠，能够有效地评价井下条件下封堵射孔孔眼所用材料的承压强度及封堵效果，同时该装置适用范围广，能够模拟多种不同类型暂堵剂对射孔孔眼的封堵实验。
Description
技术领域
本发明涉及石油天然气开采技术领域，尤其涉及一种模拟井下条件的射孔孔眼封堵的装置。
背景技术
针对储层厚度发育较大的储层，大多采用套管射孔完井，为后期井下作业创造良好的条件。由于储层厚度较大，常规的改造技术难以有效动用全部储层，国内主要采用封隔器和分层压裂阀、水力喷射技术、快钻桥塞等技术实现分段改造，但存在施工管柱无法起出、施工费用高、工程风险大等缺点。通过近几年的技术攻关及现场工艺试验，形成了无工具分层转向改造技术，该技术通过施工过程中投入可降解的暂堵剂对射孔炮眼进行暂堵，限制改造液体的继续进入，迫使裂缝转向改造其他储层段，改造后暂堵剂全部降解，压开的裂缝全部动用，从而实现全储层段的高效改造，该工艺依靠新型可降解材料，节约了工具费用，降低了工程风险，简化了施工工艺，增产效果显著。
暂堵剂对射孔炮眼的封堵强度及封堵效率是实现裂缝转向的关键因素。暂堵剂暂堵在射孔孔眼上的条件是FD≥FL，FD为水平拖拽力，其大小取决于孔眼中的水平流速；FL为小球的下沉力，取决于暂堵剂在套管中的垂直流速，因而在暂堵剂特征参数、液体特性参数确定的前提下，暂堵剂在管中的垂直流速与液体在孔眼中的水平流速之比是决定暂堵剂能否坐封的重要条件，同时，在井下温度及压力下，暂堵剂应具有一定的封堵强度。如何确定暂堵剂在管中的垂直流速与液体在孔眼中的水平流速之比并确定暂堵剂的封堵强度，成为急需解决的技术问题。
由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种模拟井下条件的射孔孔眼封堵的装置，以克服现有技术的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种模拟井下条件的射孔孔眼封堵的装置，该装置结构简单、操作方便、性能可靠，能够有效地评价井下条件下封堵射孔孔眼所用材料的承压强度及封堵效果，同时该装置适用范围广，能够模拟多种不同类型暂堵剂对射孔孔眼的封堵实验。
本发明的目的是这样实现的，一种模拟井下条件的射孔孔眼封堵的装置，所述模拟井下条件的射孔孔眼封堵的装置包括一高压动力装置，所述高压动力装置出口连接有暂堵剂添加控制装置，所述暂堵剂添加控制装置出口通过由壬管线密封连接于一竖直设置的双层套管的顶部，所述双层套管底部密封，所述双层套管侧壁设有穿射透孔，所述双层套管下部悬置于一储液容器中，所述储液容器底部设置有自动控温装置，所述储液容器侧壁底部设置有容器出口，所述容器出口通过一连接管连接于所述高压动力装置的入口。
在本发明的一较佳实施方式中，所述暂堵剂添加控制装置包括一中心通管，所述中心通管入口与所述高压动力装置出口连接，所述中心通管出口与所述由壬管线连接，所述中心通管上设置有第一开关；所述中心通管一侧水平并联有一第一添加管，所述第一添加管的入口位于所述中心通管上第一开关的入口侧，所述第一添加管的出口位于所述中心通管上第一开关的出口侧，所述第一添加管上间隔设置有第二开关和第三开关。
在本发明的一较佳实施方式中，所述中心通管另一侧水平并联有一第二添加管，所述第二添加管的入口位于所述中心通管上第一开关的入口侧，所述第二添加管的出口位于所述中心通管上第一开关的出口侧，所述第二添加管上间隔设置有第四开关和第五开关。
在本发明的一较佳实施方式中，所述穿射透孔沿所述双层套管的侧壁螺旋布置。
在本发明的一较佳实施方式中，所述双层套管底部采用高强钢板密封。
在本发明的一较佳实施方式中，所述高压动力装置是高压泵车或者高压泵。
在本发明的一较佳实施方式中，所述储液容器顶部开放，所述储液容器侧壁上设置有一排液控制开关。
在本发明的一较佳实施方式中，所述自动控温装置的温度控制范围是0℃至160℃。
由上所述，本发明提供的模拟井下条件的射孔孔眼封堵的装置，适用于模拟井下工况条件下不同类型暂堵剂对射孔孔眼的封堵实验，操作人员能够根据井下条件设定参数，模拟改造工艺流程，直观地观察压力变化情况及封堵效果，通过反复实验掌握暂堵剂对射孔孔眼的封堵规律，为优化暂堵转向工艺提供依据；该装置结构简单、操作方便、性能可靠，适用范围广，能够模拟多种不同类型暂堵剂对射孔孔眼的封堵实验。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1：为本发明的模拟井下条件的射孔孔眼封堵的装置结构示意图。
图2：为本发明的双层套管的侧壁结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明的模拟井下条件的射孔孔眼封堵的装置100，包括一高压动力装置1，在本实施方式中，高压动力装置1是高压泵车或者高压泵；高压动力装置1出口11连接有暂堵剂添加控制装置2，暂堵剂添加控制装置2出口通过由壬管线3密封连接于一竖直设置的双层套管4的顶部，在本实施方式中，如图2所示，双层套管4外层套管41材质是P110，双层套管4内侧套管42材质是TP140，内外层套管之间固结有水泥环43；双层套管4底部密封，为了保证满足模拟实验时双层套管4内高压液体流冲击的强度要求，双层套管4底部采用高强钢板密封；双层套管4侧壁设有穿射透孔44，在本实施方式中，穿射透孔44根据实际模拟的井下工况，沿双层套管4的侧壁螺旋布置；双层套管4下部悬置于一储液容器5中(双层套管4下部插入到储液容器5中，双层套管4底部位于储液容器5内部液面上方，最上方的穿透射孔44低于储液容器5的顶部)，在本实施方式中，储液容器5顶部敞开，为了便于内部液体排放，储液容器5的侧壁上设置有一排液控制开关51，储液容器5底部设置有自动控温装置6，在本实施方式中，自动控温装置6的温度控制范围是0℃至160℃，能够将储液容器5内的液体迅速加热至预定的模拟温度，在实验前，利用自动控温装置6将储液容器5内的液体加热至预定的模拟井下地层的温度。储液容器5侧壁底部设置有容器出口52，容器出口52通过一连接管7连接于高压动力装置1的入口12，储液容器5内的液体通过连接管7循环至高压动力装置1中。
进一步，如图1所示，暂堵剂添加控制装置2包括一中心通管21，中心通管21入口与高压动力装置1出口11连接，中心通管21出口与由壬管线3连接，中心通管21上设置有第一开关211；中心通管21一侧水平并联有一第一添加管22，第一添加管22的入口位于中心通管21上第一开关211的入口侧，第一添加管22的出口位于中心通管21上第一开关211的出口侧，第一添加管22上间隔设置有第二开关221和第三开关222，第一添加管22位于第二开关221和第三开关222之间的部分与第二开关221和第三开关222为可拆卸连接。为了提高封堵实验效率，中心通管21的另一侧水平并联有一第二添加管23，第二添加管23的入口位于中心通管21上第一开关211的入口侧并与第一添加管22的入口相间隔，第二添加管23的出口位于中心通管21上第一开关211的出口侧并与第一添加管22的出口相间隔，第二添加管23上间隔设置有第四开关231和第五开关232，第二添加管23位于第四开关231和第五开关232之间的部分与第四开关231和第五开关232为可拆卸连接。实验前，第一添加管22位于第二开关221和第三开关222之间的部分加入暂堵剂之后，将该部分与第二开关221和第三开关222连接；第二添加管23位于第四开关231和第五开关232之间的部分加入暂堵剂之后，将该部分与第四开关231和第五开关232连接。
使用本发明提供的模拟井下条件的射孔孔眼封堵的装置100进行实验时，首先进行如下准备工作：
首先，拆卸第一添加管22位于第二开关221和第三开关222之间的部分，添加暂堵剂之后，将该部分与第二开关221和第三开关222连接；拆卸第二添加管23位于第四开关231和第五开关232之间的部分，添加暂堵剂之后，将该部分与第四开关231和第五开关232连接；然后利用自动控温装置6将储液容器5内的液体加热至预定的模拟井下地层的温度；最后，连接高压动力装置1、暂堵剂添加控制装置2、由壬管线3、双层套管4和连接管7，第一开关211打开，其他各开关关闭，试压合格后，使用射孔枪在双层套管4侧壁上螺旋布孔，孔眼数量及布孔相位可根据井下真实情况设置。
实验的步骤如下：
(1)连接高压动力装置1、暂堵剂添加控制装置2、由壬管线3、双层套管4和连接管7，第一开关211打开，其他各开关关闭，高压动力装置1起泵建立循环回路；
(2)分别记录排量为0.15立方米/分钟、0.2立方米/分钟、0.25立方米/分钟、0.3立方米/分钟时对应的高压动力装置1的压力，每个排量泵注3分钟，记录完数据后停泵；
(3)关闭第一开关211，打开第二开关221和第三开关222，高压动力装置1再次起泵并设置超压保护压力为50MPa，第一添加管22中的暂堵剂进入回路中；
(4)分别记录排量为0.15立方米/分钟、0.2立方米/分钟、0.25立方米/分钟、0.3立方米/分钟时对应的高压动力装置1的压力，每个排量泵注3分钟，同时观察双层套管4的穿射透孔44出液情况，直观的观察穿射透孔44封堵情况；
(5)首次封堵未完全封堵时，需进行暂堵剂二次投入，此时关闭第二开关221和第三开关222，打开第四开关231和第五开关232，高压动力装置1再次起泵并设置超压保护压力为50MPa，第二添加管23中的暂堵剂进入回路中，继续执行步骤(4)的操作；
(6)测试结束后，取出暂堵剂观察破碎情况，记录变形率等参数，对比投入暂堵剂前后压力变化情况，分析总结实验规律，编制测试报告。
由上所述，本发明提供的模拟井下条件的射孔孔眼封堵的装置，适用于模拟井下工况条件下不同类型暂堵剂对射孔孔眼的封堵实验，操作人员能够根据井下条件设定参数，模拟改造工艺流程，直观地观察压力变化情况及封堵效果，通过反复实验掌握暂堵剂对射孔孔眼的封堵规律，为优化暂堵转向工艺提供依据；该装置结构简单、操作方便、性能可靠，适用范围广，能够模拟多种不同类型暂堵剂对射孔孔眼的封堵实验。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
Claims (7)
1.一种模拟井下条件的射孔孔眼封堵的装置，其特征在于：所述模拟井下条件的射孔孔眼封堵的装置包括一高压动力装置，所述高压动力装置出口连接有暂堵剂添加控制装置，所述暂堵剂添加控制装置出口通过由壬管线密封连接于一竖直设置的双层套管的顶部，所述双层套管底部密封，所述双层套管侧壁设有穿射透孔，所述双层套管下部悬置于一储液容器中，所述储液容器底部设置有自动控温装置，所述储液容器侧壁底部设置有容器出口，所述容器出口通过一连接管连接于所述高压动力装置的入口；
所述暂堵剂添加控制装置包括一中心通管，所述中心通管入口与所述高压动力装置出口连接，所述中心通管出口与所述由壬管线连接，所述中心通管上设置有第一开关；所述中心通管一侧水平并联有一第一添加管，所述第一添加管的入口位于所述中心通管上第一开关的入口侧，所述第一添加管的出口位于所述中心通管上第一开关的出口侧，所述第一添加管上间隔设置有第二开关和第三开关。
2.如权利要求1所述的模拟井下条件的射孔孔眼封堵的装置，其特征在于：所述中心通管另一侧水平并联有一第二添加管，所述第二添加管的入口位于所述中心通管上第一开关的入口侧，所述第二添加管的出口位于所述中心通管上第一开关的出口侧，所述第二添加管上间隔设置有第四开关和第五开关。
3.如权利要求1所述的模拟井下条件的射孔孔眼封堵的装置，其特征在于：所述穿射透孔沿所述双层套管的侧壁螺旋布置。
4.如权利要求1所述的模拟井下条件的射孔孔眼封堵的装置，其特征在于：所述双层套管底部采用高强钢板密封。
5.如权利要求1所述的模拟井下条件的射孔孔眼封堵的装置，其特征在于：所述高压动力装置是高压泵车或者高压泵。
6.如权利要求1所述的模拟井下条件的射孔孔眼封堵的装置，其特征在于：所述储液容器顶部开放，所述储液容器侧壁上设置有一排液控制开关。
7.如权利要求1所述的模拟井下条件的射孔孔眼封堵的装置，其特征在于：所述自动控温装置的温度控制范围是0℃至160℃。
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