CN109682708A - 防砂筛管冲蚀实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防砂筛管冲蚀实验装置，包括搅拌机构、抽送机构、以及至少一组实验单元。实验单元包括实验管，搅拌机构、抽送机构、实验管连接形成循环回路，待测防砂筛网安装在实验管内。搅拌机构将砂和水进行混合搅拌，抽送机构将搅拌机构搅拌后的含砂流体向实验管内抽送，对待测防砂筛网冲蚀，并在含砂流体通过待测防砂筛网后回流到搅拌机构。循环回路位于抽送机构和实验管之间的管路上设有测量压力的压力测量组件和测量流量的流量测量组件。循环回路上设有用于测量实验管内的待测防砂筛网的两侧之间、以及实验管的上游和实验管内部之间的压差的压差测量组件，以根据压力、流量及压差得出待测防砂筛网被含砂流体冲蚀后的状态。

Description

防砂筛管冲蚀实验装置

技术领域

本发明涉及石油工业完井领域防砂筛管抗冲蚀实验领域，更具体地说，涉及一种防砂筛管抗冲蚀实验装置。

背景技术

疏松砂岩油藏开发过程常常采用筛管进行防砂完井，实际生产表明，筛管长期在油井高速含砂流体的作用下，筛管发生冲蚀现场普遍存在，由于泥质、细粉砂的存在造成防砂筛管的堵塞，筛管内外压降增大，造成的筛管局部位置发生局部流速增大，形成“热点”，导致筛管过滤单元破环，导致防砂失效。

因此，为防止筛管冲蚀破环现象的发生，需要针对筛管的开展冲蚀试验研究以及评价试验。

目前常用的冲蚀实验装置都是基于装置设备的冲蚀评价方法，而针对筛管的冲蚀所采用的装置较少，并且也仅仅只是考虑的流速对筛管冲蚀影响的非淹没式冲蚀实验。因此，无法满足评价筛管冲蚀性能及研究筛管冲蚀机理的需要。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种防砂筛管冲蚀实验装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种防砂筛管冲蚀实验装置，包括搅拌机构、抽送机构、以及至少一组实验单元；

所述实验单元包括实验管，所述搅拌机构、抽送机构、实验管连接形成循环回路，待测防砂筛网安装在所述实验管内；

所述搅拌机构将砂和水进行混合搅拌，所述抽送机构将所述搅拌机构搅拌后的含砂流体向所述实验管内抽送，对所述待测防砂筛网冲蚀，并在含砂流体通过所述待测防砂筛网后回流到所述搅拌机构；

所述循环回路位于所述抽送机构和所述实验管之间的管路上设有测量压力的压力测量组件和测量流量的流量测量组件；

所述循环回路上设有用于测量所述实验管内的待测防砂筛网的两侧之间、以及所述实验管的上游和所述实验管内部之间的压差的压差测量组件，以根据所述压力、流量及压差得出所述待测防砂筛网被含砂流体冲蚀后的状态。

优选地，所述搅拌机构包括储液箱和搅拌器，所述搅拌器设置在所述储液箱内对砂粒和水的混合物搅拌。

优选地，所述搅拌机构还包括混砂机构，所述混砂机构与所述储液箱连通，将混合好的砂粒注入到所述储液箱。

优选地，所述抽送机构包括隔膜泵和电机。

优选地，所述流量测量组件包括质量流量计，所述压力测量组件包括压力计。

优选地，所述待测防砂筛网设置在所述实验管内，将所述实验管在轴向分隔成注入段、输出段；所述注入段、输出段上分别设有供所述含砂流体流出的第一出口、第二出口。

优选地，所述注入段、输出段可拆卸连接，所述待测防砂筛网夹设在所述注入段、输出段之间。

优选地，所述防砂筛管冲蚀实验装置还包括砂液分离机构,所述砂液分离机构设置在所述实验管和所述搅拌机构之间的所述循环回路上，将流出所述实验管的含砂流体的砂粒和水分离。

优选地，所述防砂筛管冲蚀实验装置还包括对流量信息、压力信息、压差信息采集的控制系统；

所述控制系统与所述抽送机构通信连接，以根据所述流量信息、压力信息、压差信息调节所述抽送机构的排量。

优选地，所述防砂筛管冲蚀实验装置包括在所述循环回路并联设置的若干所述实验单元、以及分别控制各所述实验单元所在支路流向各所述实验管的流通量的控制阀。

实施本发明的防砂筛管冲蚀实验装置，具有以下有益效果：防砂筛管冲蚀实验装置向待测防砂筛网喷射的含砂流体的砂粒的规格可根据需求选择，模拟不同的实验需求，另外，还可根据循环回路上各位置的压力、压差、流量等的变化得出所述待测防砂筛网被含砂流体冲蚀后的状态，实验方便，数据准确。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例中的防砂筛管抗冲蚀实验装置的结构原理示意图；

图2是图1中的实验单元与第一收集池、第二收集池连接时的剖面结构示意图；

图3是图2中的实验单元的剖面结构示意图；

图4是图1中防砂筛管抗冲蚀实验装置的简化示意图。

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，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1至图4所示，本发明一个优选实施例中的防砂筛管抗冲蚀实验装置包括一组实验单元1、搅拌机构7、抽送机构8，实验单元1包括实验管11、喷嘴12，搅拌机构7、抽送机构8、实验管11连接形成循环回路。

待测防砂筛网2设置在实验管11内，将实验管11在轴向分隔成注入段111、输出段112。装有待测防砂筛网2的实验管11可以模拟防砂筛管，喷嘴12与注入段111连接，将含砂流体喷出到待测防砂筛网2，冲蚀待测防砂筛网2。

搅拌机构7将砂和水进行混合搅拌，抽送机构8将搅拌机构7搅拌后的含砂流体向实验管11内抽送，对待测防砂筛网2冲蚀，并在含砂流体通过待测防砂筛网2后回流到搅拌机构7。

实验单元1还包括用于测量喷嘴12、注入段111、输出段112内的压力信息的压力测量机构3，以根据压力信息控制和监测注入段111的流量、压降，从而监测待测防砂筛网的冲蚀情况，还可以调节流量和压力准确的模拟实际应用时的使用环境，提升数据的准确性和稳定性。

优选地，压力测量机构3包括在循环回路位于抽送机构8和实验管11之间的管路上设置的测量压力的压力测量组件31，在循环回路位于抽送机构8和实验管11之间的管路上还设置有测量流量的流量测量组件34。

压力测量机构3还包括在循环回路上设置的用于测量实验管11内的待测防砂筛网2的两侧之间、以及实验管11的上游和实验管11内部之间的压差的压差测量组件32，以根据压力、流量及压差得出待测防砂筛网2被含砂流体冲蚀后的状态。

注入段111、输出段112上分别设有供含砂流体流出的第一出口113、第二出口114，在实验过程中，从喷嘴12喷出的含砂流体喷出到待测防砂筛网2上，一部分留在注入段111，一部分通过了待测防砂筛网2导到输出段112。

优选地，注入段111、输出段112的含砂流体分别从第一出口113、第二出口114排出。进一步地，第一出口113、第二出口114接入到循环回路，防砂筛管冲蚀实验装置还包括砂液分离机构9,砂液分离机构9设置在实验管11和搅拌机构7之间的循环回路上，将从第一出口113、第二出口114排出实验管11的含砂流体的砂粒和水分离，水可以再次被利用，继续在循环系统流向搅拌机构7，还能看到从注入段111、输出段112流出的砂粒的大小情况，判断待测防砂筛网2的冲蚀情况。

搅拌机构7包括储液箱71、搅拌器72和混砂机构73，搅拌器72设置在储液箱71内对砂粒和水的混合物搅拌。混砂机构73与储液箱71连通，将按特定需求混合好的砂粒注入到储液箱71，砂粒的规格可根据需求选择，满足不同的实验需求，砂粒也可提前混合好后放入到储液箱71。

抽送机构8包括隔膜泵和电机，将储液箱71内混合的含砂流体向实验管输送，对实验管内的待测防砂筛网2冲蚀。可以通过对隔离泵的频率的调节来实现泵排量调整，

实验单元1可以模拟含砂流体按特定的速率对待测防砂筛网2的淹没式冲蚀，得出待测防砂筛网2的可靠性是否满足要求，测试方式方便快捷，提升实验的便利性。

优选地，注入段111、输出段112可拆卸连接，本实施例中，注入段111、输出段112螺接连接，待测防砂筛网2夹设在注入段111、输出段112之间，注入段111、输出段112分段组装的方式，便于固定和拆装待测防砂筛网2。

进一步地，实验管11的两端分别设有端盖13，喷嘴12穿过注入段111的端盖13插入注入段111，第二出口114设置在输出段112的端盖13上。

喷嘴12的出口插入到注入段111内，且喷嘴12的出口与待测防砂筛网2相对，让喷嘴12喷出的含砂流体直接对待测防砂筛网2喷射，模仿使用场景。

喷嘴12包括嘴头121和接管122，接管122与嘴头121的一端连接，嘴头121的另一端插入注入段111。

待测防砂筛网2包括方孔网，也可包括密纹网；或者待测防砂筛网2包括层叠设置的方孔网、密纹网，模拟不同的防砂筛网结构。

为了控制含砂流体喷出的流速，防砂筛管抗冲蚀实验装置还包括用于控制喷嘴12喷出的流量的调节阀，可根据实验需求调节流量。

流量测量组件34包括质量流量计，压力测量组件31包括压力计，对循环回路注入实验管11之前的回路中的压力、流量进行测量。

压差测量组件32根据压力信息控制和监测注入段111的流量、压降，可以调节流量和压力准确的模拟实际应用时的使用环境，提升数据的准确性和稳定性。

防砂筛管冲蚀实验装置还包括对流量信息、压力信息、压差信息采集的控制系统10；控制系统10与抽送机构8通信连接，以根据流量信息、压力信息、压差信息调节抽送机构8的排量。

压力测量组件31可以测量喷嘴12内的压力，压差测量组件32包括用于测量喷嘴12和注入段111之间的压差的第一压差传感器321，第一压差传感器321分别对喷嘴12和注入段111内部的压力测量，以得出压差。优选地，压力传感器31设置在接管122内，第一压差传感器321分别通过管道与喷嘴12和注入段111内部联通，测量压力并得出压差。

压差测量组件3还包括用于测量注入段111和输出段112之间的压差的第二压差传感器322，第二压差传感器322分别对注入段111和输出段112内部的压力测量，以得出压差。优选地，第二压差传感器322分别通过管道与注入段111和输出段112内部联通，测量压力并得出压差。

防砂筛管抗冲蚀实验装置还包括对第一出口113流出的含砂流体收集的第一收集池4，以及对第二出口114流出的含砂流体收集的第二收集池5，连接在第一出口113和第一收集池4之间的管道上还设有控制阀41，控制流速和注入段111内部的含砂流体量。优选地，第一收集池4、第二收集池5集成到砂液分离机构9。

结合图4所示，在一些实施例中，防砂筛管抗冲蚀实验装置可以包括在循环回路并联设置的若干组实验单元1、以及分别控制各实验单元1所在支路流向各实验管11的流通量的控制阀14，以同时对多个待测防砂筛网2分别进行实验，并能对各实验单元1分别控制，提升实验效率，同时，还可以监测在进行的同混合样冲蚀实验，以减少实验误差。

利用本实施例中的防砂筛管抗冲蚀实验装置进行实验，实验模拟现场实际工况条件为：

(1)实验模拟地层矿化度的清水；

(2)筛管冲蚀实验材质：方孔网(250μm)、密文网(250μm)；

(3)实验采用的砂粒：60-80目；

(4)模拟现场流速：3-4m/s；

(5)实验周期：2周。

以下为采用不同待测防砂筛网2的不同筛管结构条件下挡砂介质的冲蚀速率对比分析：

可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种防砂筛管冲蚀实验装置，其特征在于，包括搅拌机构（7）、抽送机构（8）、以及至少一组实验单元（1）；

所述实验单元（1）包括实验管（11），所述搅拌机构（7）、抽送机构（8）、实验管（11）连接形成循环回路，待测防砂筛网（2）安装在所述实验管（11）内；

所述搅拌机构（7）将砂和水进行混合搅拌，所述抽送机构（8）将所述搅拌机构（7）搅拌后的含砂流体向所述实验管（11）内抽送，对所述待测防砂筛网（2）冲蚀，并在含砂流体通过所述待测防砂筛网（2）后回流到所述搅拌机构（7）；

所述循环回路位于所述抽送机构（8）和所述实验管（11）之间的管路上设有测量压力的压力测量组件（31）和测量流量的流量测量组件（34）；

所述循环回路上设有用于测量所述实验管（11）内的待测防砂筛网（2）的两侧之间、以及所述实验管（11）的上游和所述实验管（11）内部之间的压差的压差测量组件（32），以根据所述压力、流量及压差得出所述待测防砂筛网（2）被含砂流体冲蚀后的状态。

2.根据权利要求1所述的防砂筛管冲蚀实验装置，其特征在于，所述搅拌机构（7）包括储液箱（71）和搅拌器（72），所述搅拌器（72）设置在所述储液箱（71）内对砂粒和水的混合物搅拌。

3.根据权利要求2所述的防砂筛管冲蚀实验装置，其特征在于，所述搅拌机构（7）还包括混砂机构（73），所述混砂机构（73）与所述储液箱（71）连通，将混合好的砂粒注入到所述储液箱（71）。

4.根据权利要求2所述的防砂筛管冲蚀实验装置，其特征在于，所述抽送机构（8）包括隔膜泵和电机。

5.根据权利要求1所述的防砂筛管冲蚀实验装置，其特征在于，所述流量测量组件（34）包括质量流量计，所述压力测量组件（31）包括压力计。

6.根据权利要求1所述的防砂筛管冲蚀实验装置，其特征在于，所述待测防砂筛网（2）设置在所述实验管（11）内，将所述实验管（11）在轴向分隔成注入段（111）、输出段（112）；所述注入段（111）、输出段（112）上分别设有供所述含砂流体流出的第一出口（113）、第二出口（114）。

7.根据权利要求6所述的防砂筛管冲蚀实验装置，其特征在于，所述注入段、输出段可拆卸连接，所述待测防砂筛网（2）夹设在所述注入段（111）、输出段（112）之间。

8.根据权利要求1所述的防砂筛管冲蚀实验装置，其特征在于，所述防砂筛管冲蚀实验装置还包括砂液分离机构（9）,所述砂液分离机构（9）设置在所述实验管（11）和所述搅拌机构（7）之间的所述循环回路上，将流出所述实验管（11）的含砂流体的砂粒和水分离。

9.根据权利要求1所述的防砂筛管冲蚀实验装置，其特征在于，所述防砂筛管冲蚀实验装置还包括对流量信息、压力信息、压差信息采集的控制系统（10）；

所述控制系统（10）与所述抽送机构（8）通信连接，以根据所述流量信息、压力信息、压差信息调节所述抽送机构（8）的排量。

10.根据权利要求1至9任一项所述的防砂筛管冲蚀实验装置，其特征在于，所述防砂筛管冲蚀实验装置包括在所述循环回路并联设置的若干所述实验单元（1）、以及分别控制各所述实验单元（1）所在支路流向各所述实验管（11）的流通量的控制阀（14）。