CN109142128A - 一种三元复合驱油井井下采出设备动态结垢模拟实验方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及采油工程技术领域，具体涉及一种三元复合驱油井井下采出设备动态结垢模拟实验方法及装置。本发明主要解决现有的结垢模拟装置无法模拟三元注入液与储层矿物发生反应后，由储层进入井筒在举升过程中液体压力变化条件下结垢的问题。本发明主要包括恒速恒压注入泵（1）、长岩心夹持器（10）、模拟井筒（21）、第一回压控制泵（17）、第二回压控制泵（23）。所述的恒速恒压注入泵（1）用于模拟注入系统；所述的长岩心夹持器（10）与第一回压控制泵（17）模拟储层的高压环境；所述的模拟井筒（21）与第二回压控制泵（23）模拟采出液进入油井井筒后的低压环境；本发明具有模拟井下采出设备动态结垢过程，为油井结垢规律的研究提供手段及方法等优点。
Description
技术领域
本发明涉及采油工程技术领域，具体涉及一种三元复合驱油井井下采出设备动态结垢模拟实验方法及装置。
背景技术
随着油气田的深入开发，注水、注三元等驱油技术已经大面积应用，由于二次、三次驱油过程中注入的流体与储层原有的流体不配伍或与储层的岩石矿物发生反应，导致流体的性质发生改变，成垢离子的浓度大幅增加，随着垢质在井下设备上的吸附，导致抽油泵、杆管等之间的摩擦力增大，油井生产电流会大幅增加，出现不同步的情况，严重时就会卡泵作业，使油井频繁检泵，增加采油成本，且影响油井生产时率。
为解决结垢的问题，需要室内模拟油井成垢条件、成垢速度，为油井清防垢措施的研究提供基础数据。目前，在用的结垢模拟实验方法分为静态、动态两种，静态结垢模拟实验方法流程简单，但无法模拟井下真实环境下的动态过程，与实际情况不符；动态结垢模拟实验方法实现了液体的流动过程，但没有模拟现场采出液由储层进入井筒在举升过程中液体压力变化的过程。由于采出液在地层中是处于高压环境，进入到井筒中后压力突变，处于相对的低压环境，因此，为研究油井结垢机理，解决现有模拟方法的不足，增加了压力变化控制系统，更加真实的模拟现场结垢过程，本发明提供了一种三元复合驱油井井下采出设备动态结垢模拟实验方法及装置。
发明内容
本发明提供了一种三元复合驱油井井下采出设备动态结垢模拟实验方法及装置，增加了压力变化控制系统，可更加真实的模拟二次、三次采油过程中井下采出设备的动态结垢过程，为研究结垢条件、结垢速度等结垢机理提供新方法，为清防垢措施的执行提供技术支持。
本发明的技术方案是：一种三元复合驱油井井下采出设备动态结垢模拟装置包括：恒速恒压注入泵、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第一中间容器、第四阀门、第二中间容器、温度控制箱、第一压力表、长岩心夹持器、第二压力表、环压控制泵、第五阀门、第三中间容器、第三压力表、第一回压控制阀、第一回压控制泵、第六阀门、第四中间容器、第四压力表、模拟井筒、第二回压控制阀、第二回压控制泵、第七阀门、第五中间容器；
其中恒速恒压注入泵通过管线与第一阀门、第二阀门、第一中间容器、第二中间容器下端相连，第一中间容器、第二中间容器上端通过管线与第三阀门、第四阀门、长岩心夹持器相连，第一压力表、第二压力表、第三压力表分别与长岩心夹持器的入口端、中部、出口端相连，环压控制泵通过管线与第五阀门、第三中间容器、长岩心夹持器的中部相连，长岩心夹持器的出口端通过管线与第一回压控制阀相连，第一回压控制阀通过管线与第四中间容器、第六阀门、第一回压控制泵相连，第一回压控制阀通过管线与第四压力表、模拟井筒的入口端相连，模拟井筒的出口端通过管线与第二回压控制阀、第五中间容器、第七阀门、第二回压控制泵相连。
利用一种三元复合驱油井井下采出设备动态结垢模拟装置的一种三元复合驱油井井下采出设备动态结垢模拟实验方法包括以下步骤：
a：分别在第一中间容器、第二中间容器中加入模拟驱替液，在长岩心加持器中放入实验区块岩心进行串联，组成长岩心；
b：设定第一回压控制阀、第一回压控制泵、第六阀门、第四中间容器组成的回压控制系统的压力为需要模拟的油层压力；
c：设定第二回压控制阀、第二回压控制泵、第七阀门、第五中间容器组成的回压控制系统的压力为需要模拟的井筒压力；
d：设定温度控制箱的温度为需要模拟的地层温度；
e：设定恒速恒压注入泵的注入量为需要模拟的注入速度，注入第一中间容器中的模拟驱替液，驱替至第一压力表、第二压力表、第三压力表所测压力无变化时停止注入；
f：设定恒速恒压注入泵的注入量为需要模拟的注入速度，恒速注入第二中间容器中的模拟驱替液，驱替至第一压力表、第二压力表、第三压力表所测压力无变化，表明注入的驱替液与岩心之间的水岩反应基本结束，此时停止注入；
g：设定恒速恒压注入泵的注入量为需要模拟的注入速度，注入第一中间容器中的模拟驱替液，驱替至第一压力表、第二压力表、第三压力表所测压力无变化时停止注入；
h：将长岩心加持器中放入的岩心取出，分别测定单块岩心的水相渗透率，并与驱替之前的水相渗透率进行对比，可得出驱替前后各块岩心渗透率变化情况；
i：将模拟井筒中的油管取出，用蒸馏水冲洗干净，干燥后称重，与实验前称取的重量进行对比，可得出模拟井筒上垢的沉积量，同时通过对附着垢质的检测，得出其成分及相对含量。
本发明与以往技术相比具有如下优点：
1)、本发明可根据二次或三次采油过程中注入的流体、地层温度、储层矿物特征等条件，室内模拟在油层温度下注入流体与储层矿物的水岩反应的动态过程；
2)、本发明可模拟注入流体与储层矿物反应后进入到井下举升设备，在压力变化情况下无机盐垢在采出设备上吸附、沉积、的动态结垢过程；
3)、本发明可通过测定岩心渗透率的变化以及模拟井筒的结垢状况，确定结垢条件、结垢速度，为研究油井井下采出设备结垢全过程提供了更加真实的模拟方法。
附图说明：图1是本发明的结构示意图。
图中，1-恒速恒压注入泵；2-第一阀门；3-第二阀门；4-第三阀门；5-第一中间容器；6-第四阀门；7-第二中间容器；8-温度控制箱；9-第一压力表；10-长岩心夹持器；11-第二压力表；12-环压控制泵；13-第五阀门；14-第三中间容器；15-第三压力表；16-第一回压控制阀；17-第一回压控制泵；18-第六阀门；19-第四中间容器；20-第四压力表；21-模拟井筒；22-第二回压控制阀；23-第二回压控制泵；24-第七阀门；25-第五中间容器。
具体实施方式：下面结合附图对本发明作进一步说明：一种三元复合驱油井井下采出设备动态结垢模拟装置包括：恒速恒压注入泵1、第一阀门2、第二阀门3、第三阀门4、第一中间容器5、第四阀门6、第二中间容器7、温度控制箱8、第一压力表9、长岩心夹持器10、第二压力表11、环压控制泵12、第五阀门13、第三中间容器14、第三压力表15、第一回压控制阀16、第一回压控制泵17、第六阀门18、第四中间容器19、第四压力表20、模拟井筒21、第二回压控制阀22、第二回压控制泵23、第七阀门24、第五中间容器25；
其中恒速恒压注入泵1通过管线与第一阀门2、第二阀门3、第一中间容器5、第二中间容器7下端相连，第一中间容器5、第二中间容器7上端通过管线与第三阀门4、第四阀门6、长岩心夹持器10相连，第一压力表9、第二压力表11、第三压力表15分别与长岩心夹持器10的入口端、中部、出口端相连，环压控制泵12通过管线与第五阀门13、第三中间容器14、长岩心夹持器10的中部相连，长岩心夹持器10的出口端通过管线与第一回压控制阀16相连，第一回压控制阀16通过管线与第四中间容器19、第六阀门18、第一回压控制泵17相连，第一回压控制阀16通过管线与第四压力表20、模拟井筒21的入口端相连，模拟井筒21的出口端通过管线与第二回压控制阀22、第五中间容器25、第七阀门24、第二回压控制泵23相连；
利用一种三元复合驱油井井下采出设备动态结垢模拟装置的一种三元复合驱油井井下采出设备动态结垢模拟实验方法包括以下步骤：
a：分别在第一中间容器5、第二中间容器7中加入模拟盐水和模拟弱碱三元注入液，在长岩心加持器10中放入数块天然岩心进行串联，组成长岩心；
b：设定第一回压控制阀16、第一回压控制泵17、第六阀门18、第四中间容器19组成的回压控制系统的压力为15MPa，用于模拟储油层处的高压环境；
c：设定第二回压控制阀22、第二回压控制泵23、第七阀门24、第五中间容器25组成的回压控制系统的压力为10MPa，用于模拟流体由油层进入井筒压力降低后的低压环境；
d：设定温度控制箱的温度为45℃，模拟大庆油田弱碱三元复合驱区块的地层温度；
e：设定恒速恒压注入泵1的注入量为0.05ml/min，注入第一中间容器5中的模拟盐水，驱替至第一压力表9、第二压力表11、第三压力表15所测压力无变化时停止注入；
f：设定恒速恒压注入泵1的注入量为0.05ml/min，恒速注入第二中间容器7中的模拟弱碱三元注入液，驱替至第一压力表9、第二压力表11、第三压力表15所测压力无变化，表明注入的三元液与天然岩心之间的水岩反应基本结束，此时停止注入；
g：设定恒速恒压注入泵1的注入量为0.05ml/min，注入模拟盐水，驱替至第一压力表9、第二压力表11、第三压力表15所测压力无变化时停止注入；
h：将长岩心加持器10中放入的天然岩心取出，分别测定单块岩心的水相渗透率，并与驱替之前的水相渗透率进行对比，在长岩心加持器10中入口端到出口端放置的各块岩心渗透率均有下降，说明在模拟弱碱三元注入液驱替过程中岩心中存在结垢堵塞的现象，出口端岩心渗透率降低幅度大于入口端岩心渗透率降低幅度，说明岩心中的堵塞物质存在随着注入液运移的现象，具体数据见表1；
表1 驱替前后从入口端到出口端各块岩心水相渗透率降幅
i：将模拟井筒21中的油管取出，用蒸馏水冲洗干净，干燥后称重，与实验前称取的重量进行对比，油管增重0.13g，对油管上附着的灰白色物质进行了成分分析，结果显示其主要成分为碳酸盐，占98%以上，说明从模拟地层高压环境中出来的流体进入模拟井筒中的低压环境后，在模拟油管上吸附、沉积成碳酸盐垢。
上述实验证明：本发明可实现模拟采出液与储层矿物发生水岩反应结垢以及液体进入井筒后在压力变化下结垢的过程，本发明通过改变注入流体、注入速度、注入时间、环境温度、环境压力差等相关参数进行一系列实验，可为油井结垢规律的深入研究提供更加真实的分析方法。
Claims (1)
1.一种三元复合驱油井井下采出设备动态结垢模拟实验方法及装置，其特征在于：一种三元复合驱油井井下采出设备动态结垢模拟装置包括：恒速恒压注入泵（1）、第一阀门（2）、第二阀门（3）、第三阀门（4）、第一中间容器（5）、第四阀门（6）、第二中间容器（7）、温度控制箱（8）、第一压力表（9）、长岩心夹持器（10）、第二压力表（11）、环压控制泵（12）、第五阀门（13）、第三中间容器（14）、第三压力表（15）、第一回压控制阀（16）、第一回压控制泵（17）、第六阀门（18）、第四中间容器（19）、第四压力表（20）、模拟井筒（21）、第二回压控制阀（22）、第二回压控制泵（23）、第七阀门（24）、第五中间容器（25）；
其中恒速恒压注入泵（1）通过管线与第一阀门（2）、第二阀门（3）、第一中间容器（5）、第二中间容器（7）下端相连，第一中间容器（5）、第二中间容器（7）上端通过管线与第三阀门（4）、第四阀门（6）、长岩心夹持器（10）相连，第一压力表（9）、第二压力表（11）、第三压力表（15）分别与长岩心夹持器（10）的入口端、中部、出口端相连，环压控制泵（12）通过管线与第五阀门（13）、第三中间容器（14）、长岩心夹持器（10）的中部相连，长岩心夹持器（10）的出口端通过管线与第一回压控制阀（16）相连，第一回压控制阀（16）通过管线与第四中间容器（19）、第六阀门（18）、第一回压控制泵（17）相连，第一回压控制阀（16）通过管线与第四压力表（20）、模拟井筒（21）的入口端相连，模拟井筒（21）的出口端通过管线与第二回压控制阀（22）、第五中间容器（25）、第七阀门（24）、第二回压控制泵（23）相连；
利用一种三元复合驱油井井下采出设备动态结垢模拟装置的一种三元复合驱油井井下采出设备动态结垢模拟实验方法包括以下步骤：
a：分别在第一中间容器（5）、第二中间容器（7）中加入模拟驱替液，在长岩心加持器（10）中放入实验区块岩心进行串联，组成长岩心；
b：设定第一回压控制阀（16）、第一回压控制泵（17）、第六阀门（18）、第四中间容器（19）组成的回压控制系统的压力为需要模拟的油层压力；
c：设定第二回压控制阀（22）、第二回压控制泵（23）、第七阀门（24）、第五中间容器（25）组成的回压控制系统的压力为需要模拟的井筒压力；
d：设定温度控制箱（8）的温度为需要模拟的地层温度；
e：设定恒速恒压注入泵（1）的注入量为需要模拟的注入速度，注入第一中间容器（5）中的模拟驱替液，驱替至第一压力表（9）、第二压力表（11）、第三压力表（15）所测压力无变化时停止注入；
f：设定恒速恒压注入泵（1）的注入量为需要模拟的注入速度，恒速注入第二中间容器（7）中的模拟驱替液，驱替至第一压力表（9）、第二压力表（11）、第三压力表（15）所测压力无变化，表明注入的驱替液与岩心之间的水岩反应基本结束，此时停止注入；
g：设定恒速恒压注入泵（1）的注入量为需要模拟的注入速度，注入第一中间容器（5）中的模拟驱替液，驱替至第一压力表（9）、第二压力表（11）、第三压力表（15）所测压力无变化时停止注入；
h：将长岩心加持器（10）中放入的岩心取出，分别测定单块岩心的水相渗透率，并与驱替之前的水相渗透率进行对比，可得出驱替前后各块岩心渗透率变化情况；
i：将模拟井筒（21）中的油管取出，用蒸馏水冲洗干净，干燥后称重，与实验前称取的重量进行对比，可得出模拟井筒上垢的沉积量，同时通过对附着垢质的检测，得出其成分及相对含量。
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