CN106896041A - 一种颗粒类堵水剂的堵水性能评价装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种颗粒类堵水剂的堵水性能评价装置，属于堵水剂领域。该装置包括：驱替泵、注入管线、压力采集器、管式填砂模型、筒体、上盖、活塞、丝堵、搅拌器。上盖顶部设有注入通孔，以连接注入管线；压力采集器与注入管线连接，以采集注入压力。活塞本体上设有第一放气通孔，活塞的顶部设有与第一放气通孔相连通的第二放气通孔，丝堵用于封堵第二放气通孔。筒体的上端与上盖可拆卸地密封连接，下端与管式填砂模型密封连接，活塞可轴向滑动地设置在筒体内，将筒体的内腔分隔成上腔体和下腔体，下腔体内装填颗粒类堵水剂。搅拌器设置在筒体的底部，用于对颗粒类堵水剂进行搅拌。该装置能有效防止堵水剂对输送管线造成堵塞。

Description

一种颗粒类堵水剂的堵水性能评价装置

技术领域

本发明涉及堵水剂领域，特别涉及一种颗粒类堵水的堵水性能剂评价装置。

背景技术

堵水剂，例如颗粒类堵水剂是油田钻井堵漏、注水井调剖以及采油井堵水等油田开采过程中常用的一种化学药剂，其可以对目标区域进行不同程度的封堵，用来防止油水渗漏，调整注水剖面等。对于颗粒类堵水剂来说，其堵水性能直接影响到堵水、调剖及堵漏效果，为了研究不同种类颗粒类堵水剂堵水性能的差异，并为其使用提供必要的筛选依据，需要对颗粒类堵水剂的堵水性能进行评价。因此，提供一种颗粒类堵水剂的堵水性能评价装置是必要的。

现有技术提供了一种颗粒类堵水剂的堵水性能评价装置，该装置包括：驱替泵、注入管线、压力采集器，顺次相连的驱替泵、堵水剂管、多个阀门、管式填砂模型和集液器，及用于连接以上各部件的堵水剂输送管线。通过驱替泵将堵水剂管内的颗粒类堵水剂依次通过输送管线及以上各阀门压入管式填砂模型中，并使多余的液体排入集液器，通过压力采集系统测定颗粒类堵水剂被压入填砂模型时的压力值，并根据该压力值计算其在填砂模型中的渗透率，通过渗透率的高低即可评价颗粒类堵水剂堵水性能的优劣。

发明人发现现有技术至少存在以下技术问题：

现有技术提供的评价装置结构复杂，输送管线及阀门数目较多，颗粒类堵剂通常会堵塞输送管线及阀门，影响颗粒类堵水剂的堵水性能评价装置的使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供了一种不会发生管线堵塞的颗粒类堵水剂的堵水性能评价装置，具体技术方案如下：

本发明实施例提供了一种颗粒类堵水剂的堵水性能评价装置，该装置包括：驱替泵、注入管线、压力采集器、管式填砂模型，所述评价装置还包括筒体、 上盖、活塞、丝堵、搅拌器。

所述上盖顶部设置有注入通孔，用来连接所述注入管线；所述压力采集器与所述注入管线连接，用于采集注入压力。所述活塞的本体上设置有第一放气通孔，所述活塞的顶部设置有与所述第一放气通孔相连通的第二放气通孔，且所述丝堵用于封堵所述第二放气通孔。

所述筒体的上端与所述上盖可拆卸地密封连接，所述筒体的下端与所述管式填砂模型密封连接，所述活塞可轴向滑动地设置在所述筒体内，将所述筒体的内腔分隔成体积可变的上腔体和下腔体，所述下腔体内用于装填颗粒类堵水剂。所述搅拌器设置在所述筒体的底部，用于对所述颗粒类堵水剂进行搅拌。

具体地，作为优选，所述装置还包括设置在所述筒体下部的移动式支架。

具体地，作为优选，所述移动式支架底部设置有多个万向轮。

具体地，作为优选，所述上盖下部设置有用于容纳所述筒体上端的环形盲孔，所述环形盲孔的内侧壁上加工有一圈第一凹槽，所述第一凹槽内设置有第一密封圈，用于使所述上盖与所述筒体上端密封连接。所述环形盲孔的外侧壁上加工有第一内螺纹，所述筒体上端的外壁上设置有与所述第一内螺纹相配合的第一外螺纹，通过所述第一内螺纹与所述第一外螺纹的配合，使所述筒体上端与所述上盖螺纹连接。

具体地，作为优选，所述筒体包括管式本体和设置在所述管式本体下端的锥形端部，所述锥形端部的侧壁上设置有用于连接所述管式填砂模型的安装孔。所述安装孔的内壁上加工有一圈第二凹槽，所述第二凹槽内设置有第二密封圈，用于使所述筒体的下端与所述管式填砂模型密封连接。

具体地，作为优选，所述安装孔的内壁上还设置有第二内螺纹，所述管式填砂模型的外壁上设置有与所述第二内螺纹相配合的第二外螺纹，通过所述第二内螺纹与所述第二外螺纹的螺旋配合，使所述管式填砂模型与所述筒体螺纹连接。

具体地，作为优选，所述管式填砂模型的个数为2个，2个所述管式填砂模型呈轴对称地设置在所述锥形端部相对的侧壁上，且所述管式填砂模型的中轴线垂直于所述锥形端部的侧壁。

具体地，作为优选，所述搅拌器包括电机和与所述电机电连接的搅拌桨，所述电机设置在所述锥形端部的外部，所述搅拌桨设置在所述锥形端部的内部。

具体地，作为优选，所述注入通孔与所述筒体的中轴线重合。

具体地，作为优选，所述注入通孔包括相连通的上通孔与下通孔；且所述上通孔由圆形通孔本体和设置在所述圆形通孔本体下部的锥形端孔构成；所述下通孔内径为0.5mm，所述上通孔的圆形通孔本体内径为所述下通孔内径的2-3倍。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例提供的颗粒类堵水剂的堵水性能评价装置，当进行堵水性能的评价时，首先向筒体中装填颗粒类堵水剂，然后在筒体中放入活塞，并使活塞向下运动，使下腔体内的空气依次经第一放气通孔和第二放气通孔排出。当不再有空气排出时，将丝堵拧紧在第二放气通孔上，以使下腔体密封。随后向上腔体内注入水，并将上盖密封连接在筒体上端，使上腔体密封。随后驱替泵通过上盖上的注入通孔向筒体内注入压力，使活塞在压力作用下向下运动，从而将下腔体内的颗粒类堵水剂直接压入管式填砂模型。与此同时通过压力采集器测量注入压力，即根据该注入压力即可计算出该颗粒类堵水剂的渗透率，从而对颗粒类堵水剂的堵水性能进行评价。可见，本发明提供的评价装置结构简单，避免了使用过多的输送管线及阀门，保证颗粒类堵水剂在输送过程中不会发生堵塞。同时，在上述过程中，通过筒体底部的搅拌器对颗粒类堵水剂进行搅拌，防止其沉降，进一步避免了颗粒类堵水剂发生堵塞。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的颗粒类堵水剂的堵水性能评价装置的结构示意图。

附图标记分别表示：

1 管式填砂模型，

2 筒体，

201 管式本体，

202 锥形端部，

3 上盖，

301 注入通孔，

4 活塞，

401 第一放气通孔，

402 第二放气通孔，

5 丝堵，

6 搅拌器，

601 搅拌桨，

602 电机，

7 驱替泵，

8 注入管线，

9 压力采集器，

10 移动式支架，

1001 万向轮，

11 第一密封圈，

12 第二密封圈。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种颗粒类堵水剂的堵水性能评价装置，如附图1所示，该装置包括：管式填砂模型1，该评价装置还包括筒体2、上盖3、活塞4、丝堵5、搅拌器6、驱替泵7、注入管线8、压力采集器9。

上盖3顶部设置有注入通孔301，用来连接注入管线8；压力采集器9与注入管线8连接，用于采集注入压力。活塞4的本体上设置有第一放气通孔401，活塞4的顶部设置有与第一放气通孔401相连通的第二放气通孔402，且丝堵5用于封堵第二放气通孔402。

筒体2的上端与上盖3可拆卸地密封连接，筒体2的下端与管式填砂模型1密封连接，活塞4可轴向滑动地设置在筒体2内，将筒体2的内腔分隔成体积 可变的上腔体和下腔体，下腔体内用于装填颗粒类堵水剂。搅拌器6设置在筒体2的底部，用于对颗粒类堵水剂进行搅拌。

本发明实施例提供的颗粒类堵水剂的堵水性能评价装置，当进行堵水性能的评价时，首先向筒体2中装填颗粒类堵水剂，然后在筒体2中放入活塞4，并使活塞4向下运动，使下腔体内的空气依次经第一放气通孔401和第二放气通孔402排出。当不再有空气排出时，将丝堵5拧紧在第二放气通孔402上，以使下腔体密封。随后向上腔体内注入水，并将上盖3密封连接在筒体2上端，使上腔体密封。随后驱替泵7通过上盖3上的注入通孔301向筒体2内注入压力，使活塞4在压力作用下向下运动，从而将下腔体内的颗粒类堵水剂直接压入管式填砂模型1。与此同时通过压力采集器9测量注入压力，即根据该注入压力即可计算出该颗粒类堵水剂的渗透率，从而对颗粒类堵水剂的堵水性能进行评价。可见，本发明提供的评价装置结构简单，避免了使用过多的输送管线及阀门，保证颗粒类堵水剂在输送过程中不会发生堵塞。同时，在上述过程中，通过筒体2底部的搅拌器6对颗粒类堵水剂进行搅拌，防止其沉降，进一步避免了颗粒类堵水剂发生堵塞。

具体地，本发明实施例提供的颗粒类堵水剂的堵水性能评价装置，还包括设置在筒体2下部的移动式支架10，该移动式支架10底部还设置有多个万向轮1001，比如2-4个，以使评价装置能够自由移动，便于将评价装置置于室内或室外进行操作。

具体地，本发明实施例提供的颗粒类堵水剂的堵水性能评价装置中，上盖3下部设置有用于容纳筒体2上端的环形盲孔，环形盲孔的内侧壁上加工有一圈第一凹槽，第一凹槽内设置有与其大小形状相匹配的第一密封圈11，举例来说，该第一密封圈11可以为工业中常用的橡胶密封圈，用于使上盖3与筒体2上端密封连接，以保证注入管线8对活塞4施加的压力能完全施加到下腔体中的颗粒类堵水剂上，防止压力外泄。环形盲孔的外侧壁上加工有第一内螺纹，筒体2上端的外壁上设置有与第一内螺纹相配合的第一外螺纹，通过第一内螺纹与第一外螺纹的配合，使筒体2上端与上盖3螺纹连接，即实现筒体2与上盖3的可拆卸连接，如此以便于根据实际操作需求打开或封闭筒体2，便于向评价装置中加入颗粒类堵水剂。

具体地，本发明实施例提供的颗粒类堵水剂的堵水性能评价装置中，筒体2 包括管式本体201和设置在管式本体201下端的锥形端部202，锥形端部202的侧壁上设置有用于连接管式填砂模型1的安装孔。安装孔的内壁上加工有一圈第二凹槽，第二凹槽内设置有与其大小形状相匹配的第二密封圈12，举例来说，该第二密封圈12也为工业中常用的橡胶密封圈，用于使筒体2的下端与管式填砂模型1密封连接，以保证施加到颗粒类堵水剂上的压力不会泄漏，保证测量数据的准确性，同时使颗粒类堵水剂能在压力作用下从筒体2中顺利进入管式填砂模型1，完成对颗粒类堵水剂堵水性能的评价。通过将筒体2的下端设置成锥形结构，一方面可便于在筒体底部设置搅拌器6，另一方面，可便于将筒体2中的颗粒类堵剂全部压入管式填砂模型1中。具体地，安装孔的内壁上还设置有第二内螺纹，管式填砂模型1的外壁上设置有与第二内螺纹相配合的第二外螺纹，通过第二内螺纹与第二外螺纹的螺旋配合，使管式填砂模型1与筒体2螺纹连接，如此设置，以便于更换新的管式填砂模型1，例如，当管式填砂模型1使用完毕后需要更换其中的砂粒，或当管式填砂模型1中砂粒大小等需要改变时，可以方便地更换装填有合适砂粒的管式填砂模型1。

作为优选，管式填砂模型1的个数为2个，2个管式填砂模型1呈轴对称地设置在锥形端部202相对的侧壁上。同时，对于本领域技术人员可以理解的是，根据待测的颗粒类堵水剂的不同，可对颗粒类堵水剂的堵水性能评价装置中管式填砂模型1的个数进行调整，举例来说，管式填砂模型1的个数还可以为1个、3个等，比如可在筒体2的锥形端部202均匀、对称地设置3个安装孔，将相应个数的管式填砂模型1装入其中，可使多个管式填砂模型1同时工作，提高评价装置的评价效率。此外，管式填砂模型1在安装时，其中轴线应垂直于锥形端部202的侧壁，如此能够避免颗粒类堵水剂在进入管式填砂模型1的过程中受到不必要的阻力影响，以使评价结果更加准确。

由于颗粒类堵水剂易沉降，因此，可以在筒体2底部设置搅拌器6，以避免沉降情况发生。搅拌器6包括电机602和与电机602电连接的搅拌桨601，电机602设置在锥形端部202的外部，搅拌桨601设置在锥形端部202的内部。搅拌桨601可设置有2-4个叶片，以对筒体2内的颗粒类堵剂进行充分搅拌，防止颗粒类堵水剂在筒体2底部的沉降。

具体地，为了使本发明实施例提供的颗粒类堵水剂的堵水性能评价装置的评价效果更好，应使上盖3的注入通孔301、以及筒体2的中轴线重合，避免注 入压力的不均匀导致活塞4向下运动不畅，或筒体2中颗粒类堵水剂向管式填砂模型1中的流动不均，从而影响评价装置的评价效果。

具体地，注入通孔301包括相连通的上通孔与下通孔；且上通孔由圆形通孔本体和设置在圆形通孔本体下部的锥形端孔构成；下通孔内径为0.5mm，上通孔的圆形通孔本体内径为下通孔内径的2-3倍，如此设置，以使活塞4受到的注入压力更加平稳、均匀，优化评价装置的评价效果。

以下将通过具体实施例对本发明实施例提供的颗粒类堵水剂的堵水性能评价装置进行应用，来测试该评价装置的使用及评价效果，具体操作过程如下：

实施例1

本实施例中所应用的颗粒类堵水剂为商购的预交联颗粒堵水剂，生产厂家提供的数据表明，该堵水剂的封堵率为90％。

步骤1、测定封堵前的管式填砂模型中水的渗透率

打开上盖3，取出活塞4，向筒体2内注入清水，待筒体2内液面达到筒体2总高度的1/2时，停止注水。然后，将活塞4放回筒体2，使活塞4向下运动，挤出筒体2的下腔体内的空气，使空气依次从活塞4的第一放气通孔401和第二放气通孔402流出。随着活塞4不断向下运动，当第二放气通孔402内不再有空气流出时，拧紧第二放气通孔402顶部的丝堵5，将下腔体密封，随后向上腔体内注入水，并将上盖3密封盖在筒体2上端。将注入管线8一端与驱替泵7相连，另一端插入上盖3的注入通孔301。打开驱替泵7，通过注入管线8向筒体2上腔内注水，以对活塞4施加注入压力并使其向下运动，注入速度为5-20ml/min，本实施例中选择15ml/min(计算时，如有n个管式填砂模型，则每个管式填砂模型中的流量应用15ml/min除以n)。通过压力采集器9测定注入管线中的注入压力，记录平稳时的注入压力P₁为0.013MPa，清水的粘度为0.7mPa.s，管式填砂模型的长度为40cm、直径为15cm，通过渗透率计算公式得到封堵前的管式填砂模型的渗透率k₁为152.4mD。

步骤2、测定封堵后的管式填砂模型中预交联颗粒堵水剂的渗透率

清空筒体2，向筒体2内加入待测试的颗粒类堵水剂，重复步骤1中的操作，用质量浓度为8％的预交联颗粒堵水剂(粒径0.2mm-0.5mm)替代步骤1中的清水，并在对活塞4施加注入压力时启动筒体2底部的搅拌器6，搅拌速率为600r/min，防止颗粒类堵水剂堵塞筒体2。注入速度为5-20ml/min，本实施例中 选择15ml/min。注入预交联颗粒堵水剂的量为0.1-0.5PV(孔隙体积)，本实施例中选择0.3PV。

步骤3、测定封堵后的管式填砂模型中水的渗透率

打开上盖3，取出活塞4，向筒体2内注入清水，待筒体2内液面达到筒体2总高度的1/2时，停止注水。然后，将活塞4放回筒体2，使活塞4向下运动，挤出筒体2的下腔体内的空气，使空气依次从活塞4的第一放气通孔401和第二放气通孔402流出。随着活塞4不断向下运动，当第二放气通孔402内不再有空气流出时，拧紧第二放气通孔402顶部的丝堵5，将下腔体密封，随后向上腔体内注入水，并将上盖3密封盖在筒体2上端。将注入管线8一端与驱替泵7相连，另一端插入上盖3的注入通孔301。打开驱替泵7，通过注入管线8向筒体2上腔内注水，以对活塞4施加注入压力并使其向下运动，注入速度为5-20ml/min，本实施例中选择15ml/min(计算时，如有n个管式填砂模型，则每个管式填砂模型中的流量应用15ml/min除以n)。通过压力采集器9测定注入管线中的注入压力，记录平稳时的注入压力P₂为0.127MPa，清水的粘度为0.7mPa.s，管式填砂模型的长度为40cm、直径为15cm，通过渗透率计算公式得到封堵前的管式填砂模型的渗透率k₂为15.6mD。

步骤4、计算封堵率

利用管式填砂模型封堵前的渗透率k₁和封堵后的渗透率k₂，通过封堵率计算公式得到预交联颗粒堵水剂的封堵率，封堵率越高说明堵水剂的堵水性能越好。

其中，渗透率计算公式如下所示：

式中k—管式填砂模型的渗透率，D；

Q—在压力P下，通过管式填砂模型的流量，ml/s；

A—管式填砂模型截面积，cm²；

L—管式填砂模型长度，cm；

μ—通过管式填砂模型的流体粘度，mPa.s；

P—注入压力，MPa；

封堵率的计算公式如下：

式中：

ω代表封堵率；

k₁代表封堵前管式填砂模型的渗透率；

k₂代表封堵后管式填砂模型的渗透率。

本发明实施例提供的颗粒类堵水剂的堵水性能评价装置，在使用过程中堵水剂输送管线没有发生堵塞，操作稳定。同时，通过本发明实施例提供的颗粒类堵水剂的堵水性能评价装置对该堵水剂的堵水性能进行评价后，实验结果表明，预交联颗粒堵水剂的封堵率为89.7％，其与厂家提供的封堵率数据基本一致，可见，通过本发明实施例提供的颗粒类堵水剂的堵水性能评价装置，能够获得准确的堵水性能数据。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种颗粒类堵水剂的堵水性能评价装置，包括：驱替泵、注入管线、压力采集器、管式填砂模型，其特征在于，所述评价装置还包括筒体、上盖、活塞、丝堵、搅拌器；

所述上盖顶部设置有注入通孔，用来连接所述注入管线；所述压力采集器与所述注入管线连接，用于采集注入压力；

所述活塞的本体上设置有第一放气通孔，所述活塞的顶部设置有与所述第一放气通孔相连通的第二放气通孔，且所述丝堵用于封堵所述第二放气通孔；

所述筒体的上端与所述上盖可拆卸地密封连接，所述筒体的下端与所述管式填砂模型密封连接，所述活塞可轴向滑动地设置在所述筒体内，将所述筒体的内腔分隔成体积可变的上腔体和下腔体，所述下腔体内用于装填颗粒类堵水剂；所述搅拌器设置在所述筒体的底部，用于对所述颗粒类堵水剂进行搅拌。

2.根据权利要求1所述的评价装置，其特征在于，所述装置还包括设置在所述筒体下部的移动式支架。

3.根据权利要求2所述的评价装置，其特征在于，所述移动式支架底部设置有多个万向轮。

4.根据权利要求1所述的评价装置，其特征在于，所述上盖下部设置有用于容纳所述筒体上端的环形盲孔，所述环形盲孔的内侧壁上加工有一圈第一凹槽，所述第一凹槽内设置有第一密封圈，用于使所述上盖与所述筒体上端密封连接；

所述环形盲孔的外侧壁上加工有第一内螺纹，所述筒体上端的外壁上设置有与所述第一内螺纹相配合的第一外螺纹，通过所述第一内螺纹与所述第一外螺纹的配合，使所述筒体上端与所述上盖螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的评价装置，其特征在于，所述筒体包括管式本体和设置在所述管式本体下端的锥形端部，所述锥形端部的侧壁上设置有用于连接所述管式填砂模型的安装孔；

所述安装孔的内壁上加工有一圈第二凹槽，所述第二凹槽内设置有第二密封圈，用于使所述筒体的下端与所述管式填砂模型密封连接。

6.根据权利要求5所述的评价装置，其特征在于，所述安装孔的内壁上还设置有第二内螺纹，所述管式填砂模型的外壁上设置有与所述第二内螺纹相配合的第二外螺纹，通过所述第二内螺纹与所述第二外螺纹的螺旋配合，使所述管式填砂模型与所述筒体螺纹连接。

7.根据权利要求6所述的评价装置，其特征在于，所述管式填砂模型的个数为2个，2个所述管式填砂模型呈轴对称地设置在所述锥形端部相对的侧壁上，且所述管式填砂模型的中轴线垂直于所述锥形端部的侧壁。

8.根据权利要求5所述的评价装置，其特征在于，所述搅拌器包括电机和与所述电机电连接的搅拌桨，所述电机设置在所述锥形端部的外部，所述搅拌桨设置在所述锥形端部的内部。

9.根据权利要求1所述的评价装置，其特征在于，所述注入通孔与所述筒体的中轴线重合。

10.根据权利要求1所述的评价装置，其特征在于，所述注入通孔包括相连通的上通孔与下通孔；且所述上通孔由圆形通孔本体和设置在所述圆形通孔本体下部的锥形端孔构成；所述下通孔内径为0.5mm，所述上通孔的圆形通孔本体内径为所述下通孔内径的2-3倍。