CN105651675A - 油田用防砂筛管防砂介质挡砂精度检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于疏松砂岩油气田开发中的防砂技术领域，公开了一种油田用防砂筛管防砂介质挡砂精度检测系统，主要包括加砂速度控制系统和主体试验装置，加砂速度控制系统的入口通过进液管、流量计、单向节流阀与柱塞泵连接，柱塞泵由储液罐吸入液体；加砂速度控制系统的出口通过其液流通道与主体试验装置的入口相连，主体试验装置通过出液管连接于储液罐，形成循环；砂样收集斗下方设置有取样容器，可将沉降的砂粒收集进行称重和筛析，根据称重和筛析结果检测防砂介质切片的挡砂精度。本发明可以精确控制加砂速度以模拟实际地层出砂速度，并控制防砂介质两侧压差以模拟实际生产压差，得到更加接近实际的试验结果，以指导实际生产选择合适的挡砂精度。

Description

油田用防砂筛管防砂介质挡砂精度检测系统

技术领域

本发明属于疏松砂岩油气田开发中的防砂技术领域，具体的说，是涉及一种油田用防砂筛管防砂介质挡砂精度检测系统。

背景技术

目前，出砂严重影响着疏松砂岩油气藏的开采，防砂已成为疏松砂岩油气藏开采过程中的主要研究课题之一。防砂筛管作为主要的防砂工具取得了大量的应用，防砂筛管中起到主要挡砂作用的介质称为防砂介质。目前油田现场采用的防砂筛管种类繁多，但防砂介质种类比较少，大体可分为金属网类、金属棉类、缝隙类和颗粒类等四大类，不同的防砂介质挡砂效果也不一样，主要影响因素有防砂介质本身性质、地层砂特性、地层流体、油气水产量和生产压差等。

挡砂精度是防砂筛管的主要性能参数之一，但实际挡砂精度与生产厂家标称挡砂精度往往有所偏差，这是因为不同的井况包括油气产量、生产压差、地层砂特性、地层泥质含量等都会对产出砂量和粒径有所影响，因此最直接和有效的研究方法为通过室内试验得到实际挡砂精度。近年来针对挡砂精度的试验研究不断开展，但是均不能精确控制出砂速度和模拟实际生产压差。

发明内容

本发明要解决的是常规防砂介质挡砂精度检测装置为低压试验系统，应用范围单一，且无法精确控制加砂速度，不能模拟地层实际出砂速度及生产压差，试验结果不能真实反映防砂介质实际挡砂精度，试验效果较差等技术问题，提供一种油田用防砂筛管防砂介质挡砂精度检测系统，可以精确控制加砂速度以模拟实际地层出砂速度，并控制防砂介质两侧压差以模拟实际生产压差，得到更加接近实际的试验结果，以指导实际生产选择合适的挡砂精度。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种油田用防砂筛管防砂介质挡砂精度检测系统，包括加砂速度控制系统、主体试验装置、储液罐、柱塞泵、单向节流阀、进液管、联接滑套、出液管、取样容器、数据采集系统；所述数据采集系统由流量计、压差传感器、压力表及压力传感器和数据管理模块组成，所述压力传感器、所述压差传感器和所述流量计连接至所述数据管理模块；

所述储液罐为存放试验液体的密闭罐体，所述柱塞泵的吸入口与所述储液罐的出口连接，所述柱塞泵的出液口依次通过所述单向节流阀和所述流量计连接于所述进液管的一端，所述进液管的另一端连接于所述加砂速度控制系统的入口，所述加砂速度控制系统的出口通过其液流通道与所述主体试验装置的入口相连；

所述主体试验装置为耐高压密闭试验系统，包括透明试验筒、金属筒箍、防砂介质切片、多孔盘、出口环管、砂样收集斗、球形阀；所述透明试验筒是由耐高压材料制成的圆筒结构，所述金属筒箍紧贴固定于所述透明试验筒外部，且所述金属筒箍与所述透明试验筒之间设置有多道密封圈形成密封；所述防砂介质切片是由试验筛管的防砂介质提前加工而成的圆形切片，所述防砂介质切片上下两侧设置所述压差传感器；所述多孔盘设置于所述防砂介质切片底部且与所述防砂介质切片一同通过螺栓固定于所述砂样收集斗顶部；所述砂样收集斗设置于所述透明试验筒下方且连接于所述金属筒箍底部，所述砂样收集斗环向均匀分布有多个出液孔，所述砂样收集斗外部对应于这些出液孔的位置连接有出口环管，所述出口环管通过所述联接滑套连接所述出液管，所述出液管的下端出口连接于所述储液罐；所述砂样收集斗底部设置有所述球形阀，所述球形阀下方设置有所述取样容器；

所述加砂速度控制系统包括储砂罐、砂浆蛟龙、液流通道、蛟龙调速电机；所述储砂罐为存放试验用砂的密闭罐体，所述储砂罐顶部设置所述压力表及压力传感器，所述压力表可直接读出所述储砂罐内部压力，所述储砂罐底部连接所述液流通道；所述砂浆蛟龙上部为螺杆，该螺杆上部置于所述储砂罐内部与试验用砂相接触，该螺杆下部位于所述液流通道内与试验液体相接触，所述砂浆蛟龙下部为芯轴，该芯轴与所述蛟龙调速电机相连；所述蛟龙调速电机带动所述砂浆蛟龙转动，将所述储砂罐内部的试验用砂泵至所述液流通道与所述液流通道内的试验液体形成混砂液。

进一步地，还设有对所述主体试验装置、所述联接滑套、所述出液管、所述储液罐与所述取样容器起加热作用的恒温装置。

进一步地，所述金属筒箍上部开设有多个能够观察透明试验筒内部情况的竖长通孔槽。

本发明的有益效果是：

本发明的油田用防砂筛管防砂介质挡砂精度检测系统可以精确控制加砂速度以模拟实际地层出砂速度，并控制防砂介质两侧压差以模拟实际生产压差，同时采用不同目数的石英砂按照地层砂筛析数据按比例配制试验用砂，采用现场常用的防砂筛管的防砂介质做成特定形状的试验切片，根据实际产量换算试验流量进行试验，以得到更加接近实际的试验结果，指导实际生产选择合适的挡砂精度。

另外，本发明的油田用防砂筛管防砂介质挡砂精度检测系统的主体试验装置为耐高压试验系统，可模拟更大范围的实际生产压差进行试验，应用范围广泛，并可以检测多种类型防砂介质的挡砂精度，比如金属网类、金属棉类、缝隙类防砂介质等，检测其在不同生产工况下的挡砂精度。

附图说明

图1是油田用防砂筛管防砂介质挡砂精度检测系统的结构示意图；

图2是主体试验装置的结构示意图；

图3是加砂速度控制系统的结构示意图。

图中：1：压力表及压力传感器；2：储砂罐；3：砂浆蛟龙；4：液流通道；5：金属筒箍；6：透明试验筒；7：防砂介质切片；8：多孔盘；9：出口环管；10：砂样收集斗；11：球形阀；12：取样容器；13：储液罐；14：进液管；15：蛟龙调速电机；16：流量计；17：.联接滑套；18：单向节流阀；19：出液管；20：柱塞泵。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

如图1所示，本实施例提供了一种油田用防砂筛管防砂介质挡砂精度检测系统，包括加砂速度控制系统、主体试验装置、储液罐13、柱塞泵20、取样容器12、单向节流阀18、进液管14、联接滑套17、出液管19和数据采集系统。

储液罐13为存放试验液体的密闭罐体，柱塞泵20的吸入口与储液罐13下部出口连接，柱塞泵20的出液口与单向节流阀18的入口相连，单向节流阀18的出口与流量计16的入口相连，流量计16的出口通过进液管14连接加砂速度控制系统的入口，加砂速度控制系统的出口通过液流通道4与主体试验装置的入口相连，主体试验装置通过联接滑套17连接出液管19，出液管19的下端出口插入储液罐13顶部的入口处，使液体重新回到储液罐13，形成循环；主体试验装置中沉降的砂粒可收集至取样容器12中。该油田用防砂筛管防砂介质挡砂精度检测系统还设有起加热作用的恒温装置，主体试验装置、联接滑套17、出液管19、储液罐13与取样容器12均位于该恒温装置内部，以模拟实际地层温度进行试验。

如图2所示，主体试验装置为耐高压密闭试验系统，包括金属筒箍5、透明试验筒6、防砂介质切片7、多孔盘8、出口环管9、砂样收集斗10、球形阀11。透明试验筒6是由耐高压材料制成的圆筒结构，金属筒箍5紧贴固定于透明试验筒6外部，从而对透明试验筒6起到支撑和保护的作用；金属筒箍5与透明试验筒6分别设置有多道密封槽，以安装多道密封圈在两者之间形成密封；金属筒箍5也为圆筒结构，并且其上部开设有数个竖长的通孔槽，以便试验人员观察透明试验筒6内部情况，金属筒箍5底部具有内连接螺纹。防砂介质切片7可以是由金属网类、金属棉类或缝隙类等多种类型防砂介质提前加工而成的圆形切片。防砂介质切片7上下两侧设置压差传感器。多孔盘8为具有多个开孔的圆形薄片结构，设置于防砂介质切片7底部，从而对防砂介质切片7起到保护作用，防止防砂介质切片7在试验过程中由于上下压差过大而被冲坏。防砂介质切片7与多孔盘8通过均布于其周边的螺栓贴紧连接在一起，并固定于砂样收集斗10顶部。砂样收集斗10设置于透明试验筒6下方，其上部设置有外连接螺纹以通过螺纹连接于金属筒箍5底部。砂样收集斗10的中上部环向均匀分布有8个出液孔，砂样收集斗10外部对应于这些出液孔的位置连接有出口环管9。出口环管9的截面呈C字形，覆盖在8个出液孔外，其上下边沿均焊接在砂样收集斗10上；出口环管9在砂样收集斗10一侧汇集焊接成圆管状侧出口，液体通过8个出液孔后进入出口环管9的环状腔体内，并汇流至砂样收集斗10的侧出口；该侧出口通过联接滑套17连接出液管19。这样在试验过程中进入砂样收集斗10的混砂液中的液体通过出口环管9排出，混砂液中所含砂粒由于自重而沉降在砂样收集斗10底部。球形阀11位于砂样收集斗10底部，试验结束后可打开球形阀11，将沉降的砂粒收集在取样容器12中，砂粒经过干燥后可进行称重和筛析，根据称重和筛析结果检测防砂介质切片7的挡砂精度。

如图3所示，加砂速度控制系统为精确控制加砂速度的辅助系统，包括储砂罐2、砂浆蛟龙3、液流通道4、蛟龙调速电机15。储砂罐2为密闭的圆柱状罐体，为加砂速度控制系统存放试验用砂，储砂罐2底部连接液流通道4；砂浆蛟龙3上部为螺杆，螺杆上部置于储砂罐2内部与试验用砂相接触，螺杆下部位于液流通道4内与试验液体相接触，砂浆蛟龙3下部为芯轴，与蛟龙调速电机15通过链带相连。蛟龙调速电机15带动砂浆蛟龙3转动，可将储砂罐2内部的试验用砂泵至液流通道4与液流通道4内的试验液体形成混砂液，通过对转速的调节实现对加砂速度的控制，再通过调节试验流量实现对出砂速度的模拟。

数据采集系统由流量计16、压差传感器、压力表及压力传感器1和数据管理模块组成。压力表及压力传感器1位于储砂罐2顶部，压力表可直接读出储砂罐2内部压力，压力传感器、压差传感器和流量计16连接至数据管理模块，可以实时记录和储存试验压力、压差和流量数据，根据称重和筛析结果可检测防砂介质切片的挡砂精度。

本发明的试验方法如下：

1.储液罐13加满试验液体，储砂罐2加满试验用砂；试验液体可以为清水，也可以为目的储层产出的原油，试验用砂为不同目数的石英砂按照地层砂筛析数据按比例配制而成；

2.将试验筛管的防砂介质提前加工为防砂介质切片7，与多孔盘8紧贴在一起组装在砂样收集斗10上，再将砂样收集斗10安装在金属筒箍5底部，通过联接滑套17将砂样收集斗10与出液管19相连接，关闭球形阀11；

3.开柱塞泵20，按照设定排量建立起循环，使整个循环通道充满液体，打开数据采集系统，储液罐13内的液体依次通过柱塞泵20、单向节流阀18、流量计16、加砂速度控制系统、主体试验装置，最后通过砂样收集斗10的出口环管9汇流至出液管19，重新流至储液罐13；

4.开蛟龙调速电机15，按照设定的加砂速度计算并调节转速，试验用砂通过砂浆蛟龙3转移进入液流通道4，形成混砂液，混砂液进入主体试验装置，流经防砂介质切片7时，混砂液中部分砂粒通过防砂介质切片7进入砂样收集斗10，其他砂粒被挡住并留在防砂介质切片7处缓慢形成砂桥，对后续的混砂液起到挡砂作用，进入到砂样收集斗10的砂粒由于重力作用沉降至底部；

5.按照设定的流量和转速进行持续驱替试验，直至防砂介质切片7上下两侧压差基本不变，试验结束，数据采集系统保存数据，先关闭蛟龙调速电机15，再关闭柱塞泵20，防止砂卡；

6.试验结束后，打开球形阀11，将砂样收集斗10中沉降的砂粒释放至取样容器12中，拆卸主体试验装置并进行清洗，将取样容器12中收集的沉砂烘干后称重并进行筛析；

7.进行数据处理和结果分析。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种油田用防砂筛管防砂介质挡砂精度检测系统，其特征在于，包括加砂速度控制系统、主体试验装置、储液罐、柱塞泵、单向节流阀、进液管、联接滑套、出液管、取样容器、数据采集系统；所述数据采集系统由流量计、压差传感器、压力表及压力传感器和数据管理模块组成，所述压力传感器、所述压差传感器和所述流量计连接至所述数据管理模块；

所述储液罐为存放试验液体的密闭罐体，所述柱塞泵的吸入口与所述储液罐的出口连接，所述柱塞泵的出液口依次通过所述单向节流阀和所述流量计连接于所述进液管的一端，所述进液管的另一端连接于所述加砂速度控制系统的入口，所述加砂速度控制系统的出口通过其液流通道与所述主体试验装置的入口相连；

所述主体试验装置为耐高压密闭试验系统，包括透明试验筒、金属筒箍、防砂介质切片、多孔盘、出口环管、砂样收集斗、球形阀；所述透明试验筒是由耐高压材料制成的圆筒结构，所述金属筒箍紧贴固定于所述透明试验筒外部，且所述金属筒箍与所述透明试验筒之间设置有多道密封圈形成密封；所述防砂介质切片是由试验筛管的防砂介质提前加工而成的圆形切片，所述防砂介质切片上下两侧设置所述压差传感器；所述多孔盘设置于所述防砂介质切片底部且与所述防砂介质切片一同通过螺栓固定于所述砂样收集斗顶部；所述砂样收集斗设置于所述透明试验筒下方且连接于所述金属筒箍底部，所述砂样收集斗环向均匀分布有多个出液孔，所述砂样收集斗外部对应于这些出液孔的位置连接有出口环管，所述出口环管通过所述联接滑套连接所述出液管，所述出液管的下端出口连接于所述储液罐；所述砂样收集斗底部设置有所述球形阀，所述球形阀下方设置有所述取样容器；

所述加砂速度控制系统包括储砂罐、砂浆蛟龙、液流通道、蛟龙调速电机；所述储砂罐为存放试验用砂的密闭罐体，所述储砂罐顶部设置所述压力表及压力传感器，所述压力表可直接读出所述储砂罐内部压力，所述储砂罐底部连接所述液流通道；所述砂浆蛟龙上部为螺杆，该螺杆上部置于所述储砂罐内部与试验用砂相接触，该螺杆下部位于所述液流通道内与试验液体相接触，所述砂浆蛟龙下部为芯轴，该芯轴与所述蛟龙调速电机相连；所述蛟龙调速电机带动所述砂浆蛟龙转动，将所述储砂罐内部的试验用砂泵至所述液流通道与所述液流通道内的试验液体形成混砂液。

2.根据权利要求1所述的一种油田用防砂筛管防砂介质挡砂精度检测系统，其特征在于，还设有对所述主体试验装置、所述联接滑套、所述出液管、所述储液罐与所述取样容器起加热作用的恒温装置。

3.根据权利要求1所述的一种油田用防砂筛管防砂介质挡砂精度检测系统，其特征在于，所述金属筒箍上部开设有多个能够观察透明试验筒内部情况的竖长通孔槽。