CN109826622B - 模拟砂岩储层出砂的模拟系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种模拟砂岩储层出砂的模拟系统，出砂设备设置在围压加载设备中，出砂设备中设置有岩石样品；轴压加载设备设置在出砂设备的上方，且与出砂设备的上端接触，流体提供设备与出砂设备连接；出砂设备设置有流体出口，集砂设备通过流体出口与出砂设备连通；轴压加载设备，用于对岩石样品施加轴压；围压加载设备，用于对岩石样品施加围压；流体提供设备，用于当围压大于预设阈值时，向出砂设备中引入流体，以通过流体将岩石样品产生的离散砂携带至集砂设备中；集砂设备，用于计算离散砂的总质量，记录出砂设备排出离散砂所用的总时间，并根据总质量和总时间确定出砂速率。能够模拟砂岩储层的出砂情况，为实际开采过程提供依据。

Description

模拟砂岩储层出砂的模拟系统

技术领域

本发明涉及石油天然气等资源的完井工程及开发技术领域，尤其涉及一种模拟砂岩储层出砂的模拟系统。

背景技术

砂岩地层是重要的石油天然气储层。在对砂岩地层进行开采的过程中，出砂问题十分普遍，然而不受控的出砂问题将会严重影响开采过程。因此，为制定合理的开采方案，提高油气开采产量等，需采集砂岩储层的出砂情况。

现有技术中，由于砂岩储层的复杂性等情况，采集砂岩储层的出砂情况是不现实的。因此，亟需一种可以模拟砂岩储层的出砂情况的系统，以通过模拟的出砂情况为实际的开采过程提供依据。

发明内容

本发明提供一种模拟砂岩储层出砂的模拟系统，能够模拟砂岩储层的出砂情况，为实际开采过程提供依据。

本发明提供一种模拟砂岩储层出砂的模拟系统，包括：

围压加载设备、轴压加载设备、流体提供设备、出砂设备以及集砂设备；

所述出砂设备设置在所述围压加载设备中，所述出砂设备中设置有岩石样品；

所述轴压加载设备设置在所述出砂设备的上方，所述轴压加载设备与所述出砂设备的上端接触，所述流体提供设备与所述出砂设备连接；

所述出砂设备设置有流体出口，所述集砂设备通过所述流体出口与所述出砂设备连通；

所述轴压加载设备，用于对所述出砂设备内的岩石样品施加轴压；

所述围压加载设备，用于对所述出砂设备内的岩石样品施加围压；

所述流体提供设备，用于当所述围压大于预设阈值时，向所述出砂设备中引入流体，以通过所述流体将所述岩石样品产生的离散砂携带至所述集砂设备中；

所述集砂设备，用于计算所述离散砂的总质量，记录所述出砂设备排出所述离散砂所用的总时间，并根据所述总质量和所述总时间确定出砂速率。

进一步地，所述出砂设备包括上端盖、隔油热缩套、出砂设备底座；

所述岩石样品设置在所述隔油热缩套中，所述上端盖设置在所述岩石样品的上方，所述出砂设备底座设置在所述岩石样品的下方；所述隔油热缩套包裹住所述上端盖的侧表面和所述出砂设备底座的侧表面；

所述流体出口设置在所述出砂设备底座上，所述上端盖上设置有流体入口，所述流体提供设备与所述流体入口连接。

进一步地，所述上端盖与所述岩石样品之间设置有抗压陶粒，所述隔油热缩套与所述岩石样品之间设置有抗压陶粒；

所述上端盖的侧表面与所述隔油热缩套之间设置有第一自粘胶带，所述出砂设备底座的侧表面与所述隔油热缩套之间设置有第二自粘胶带；

所述岩石样品的上端的外表面包裹有环氧树脂软胶；所述出砂设备底座与所述岩石样品之间设置有至少一个橡胶垫片；

所述岩石样品的下端具有垂直的岩样内孔，所述岩样内孔的垂直轴线与所述流体出口的垂直轴线重合，所述岩样内孔的高度小于所述岩石样品的高度。

进一步地，所述围压加载设备包括围压加载泵组、高压反应釜、用于支撑和密封所述高压反应釜的高压反应釜底座；

所述出砂设备设置在所述高压反应釜中，所述高压反应釜底座设置在所述高压反应釜的下方，所述围压加载泵组与所述高压反应釜连接；

所述高压反应釜底座上设置有第一出口，所述第一出口的垂直轴线与所述流体出口的垂直轴线重合，所述第一出口与所述集砂设备连通；

所述围压加载泵组，用于向所述高压反应釜中引入硅油，以通过所述硅油向所述出砂设备内的岩石样品施加围压。

进一步地，所述高压反应釜底座上设置有对称的第一通道和第二通道；

所述第一通道的一端与所述围压加载泵组连接，所述第一通道的另一端与所述高压反应釜连接；所述高压反应釜中设置有内部管线；所述第二通道的一端与所述流体提供设备连接，所述第二通道的另一端与所述内部管线的一端连接，所述内部管线的另一端与所述流体入口连接；

所述高压反应釜底座上设置有环形的高压反应釜卡瓦，所述高压反应釜卡瓦内设置有O型密封圈；所述高压反应釜底座通过所述高压反应釜卡瓦与所述高压反应釜连接；

所述高压反应釜底座的上端设置有凸起状的出砂设备配合体，所述出砂设备配合体用于与所述出砂设备底座连接。

进一步地，所述轴压加载设备包括供液油箱、供液泵、轴向加载油缸和轴向加载柱塞；

所述供液油箱分别与所述供液泵和所述轴向加载油缸连接，所述轴向加载柱塞的顶端穿设到所述轴向加载油缸中，所述轴向加载柱塞的底端与所述出砂设备的顶端接触；

所述供液泵，用于驱动所述供液油箱中的硅油流入所述轴向加载油缸中，以使所述轴向加载柱塞向所述出砂设备的方向移动，以向所述出砂设备内的岩石样品施加轴压。

进一步地，所述系统还包括第一终端；

所述围压加载设备还包括第一压力传感器，其中，所述第一压力传感器设置在所述高压反应釜中，所述第一压力传感器与所述第一终端连接；

所述第一压力传感器，用于采集向所述出砂设备施加的围压，并将采集到的围压传输至所述第一终端；

所述轴压加载设备还包括：第二压力传感器，其中，所述第二压力传感器设置在所述轴向加载柱塞的底端，所述第一压力传感器与所述第一终端连接；

所述第二压力传感器，用于采集向所述出砂设备施加的轴压，并将采集到的轴压传输至所述第一终端。

进一步地，所述系统还包括用于支撑高压反应釜底座的滑轮车；

所述滑轮车设置在所述高压反应釜底座的下方，所述滑轮车上设置有第二出口，所述第二出口的垂直轴线与所述第一出口的垂直轴线重合，所述第二出口与所述集砂设备连通；

所述系统还包括用于固定所述轴向加载油缸的机架。

进一步地，所述流体提供设备包括供液单元和供气单元；

所述供液单元包括平流泵和储液容器，所述供气单元包括气阀和气瓶；

所述储液容器通过第一耐压管线与所述出砂设备连接，所述第一耐压管线上设置有第一阀门；

所述平流泵，用于在所述第一阀门开启时，驱动所述储液容器中的液体注入到所述出砂设备中；

所述气瓶通过第二耐压管线与所述出砂设备连接，所述第二耐压管线上设置有第二阀门；

所述气阀，用于在所述第二阀门开启时，驱动所述气瓶中的气体引入到所述出砂设备中。

进一步地，所述集砂设备包括称重设备、计时器和第二终端，其中，所述称重设备、所述计时器分别与所述第二终端连接；

所述称重设备，用于计算所述离散砂的总质量；

所述计时器，用于记录所述出砂设备排出所述离散砂所用的总时间；

所述第二终端，用于获取所述总质量和所述总时间，并根据所述总质量和所述总时间确定所述出砂速率。

本发明提供了一种模拟砂岩储层出砂的模拟系统，该系统包括：围压加载设备、轴压加载设备、流体提供设备、出砂设备和集砂设备，其中，出砂设备中设置有岩石样品，出砂设备设置在围压加载设备中，以此可通过围压加载设备向出砂设备内的岩石样品施加围压；轴压加载设备设置在出砂设备的上方，且与出砂设备的上端接触，以此可通过该轴压加载设备向出砂设备内的岩石样品施加轴压；出砂设备还设置有流体出口，集砂设备通过该流体出口与出砂设备连通；出砂设备还与流体提供设备连接，以在围压加载设备所施加的围压大于预设阈值时，通过流体提供设备向出砂设备中引入流体。当在一定围压和轴压条件下时，出砂设备内的岩石样品将会产生离散砂，然后可通过向出砂设备内引入的流体将离散砂携带至集砂设备中，通过集砂设备采集离散砂的总质量，以及出砂设备排出离散砂所用的总时间，并根据总质量和总时间确定出砂速率。本方案模拟出了出砂的总质量和出砂速率，从而可基于得到的总质量和出砂速率为实际的开采工程提供依据。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1为本发明实施例一提供的一种模拟砂岩储层出砂的模拟系统的结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的一种模拟砂岩储层出砂的模拟系统的结构示意图；

图3为本发明实施例二提供的一种出砂设备的结构示意图；

图4为本发明实施例二提供的一种高压反应釜底座的结构示意图。

附图标记：

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例一提供的模拟砂岩储层出砂的模拟系统的结构示意图，如图1所示，包括：

围压加载设备16、轴压加载设备17、流体提供设备18、出砂设备5以及集砂设备8；

所述出砂设备5设置在所述围压加载设备16中，所述出砂设备5中设置有岩石样品；

所述轴压加载设备17设置在所述出砂设备5的上方，所述轴压加载设备17与所述出砂设备5的上端接触，所述流体提供设备18与所述出砂设备5连接；

所述出砂设备5设置有流体出口，所述集砂设备8通过所述流体出口与所述出砂设备5连通；

所述轴压加载设备17，用于对所述出砂设备5内的岩石样品施加轴压；

所述围压加载设备16，用于对所述出砂设备5内的岩石样品施加围压；

所述流体提供设备18，用于当所述围压大于预设阈值时，向所述出砂设备5中引入流体，以通过所述流体将所述岩石样品产生的离散砂携带至所述集砂设备8中；

所述集砂设备8，用于计算所述离散砂的总质量，记录所述出砂设备5排出所述离散砂所用的总时间，并根据所述总质量和所述总时间确定出砂速率。

其中，预设阈值可根据实际需求进行设定，优选的，预设阈值为1兆帕。

集砂设备8可实时计算所收集的离散砂的总质量，并记录收集这些离散砂所用的总时间，根据总质量和总时间，可测量出实时的出砂速率，从而指导数据模型和现场施工。

在本实施例中，可基于实际需求，模拟不同强度的岩石样品(如露头岩芯或井下岩芯)、不同应力状态(围压和轴压)、不同流体(如气体或液体)、不同开采方式(恒压、恒流)等实验条件下的出砂情况，其中，恒压可指的是引入液体的压力恒定，恒流可指的是引入流体的流速恒定。优选的，本方案可准确模拟具有一定胶结强度的砂岩储层出砂的情形，那么相应的，本方案中的岩石样品为中等强度的岩石样品。

为了确定岩石样品开始产生离散砂时的围压和轴压，以此为实际开采过程提供更多的理论依据，则围压加载设备16，还用于记录出砂设备开始排出离散砂时的围压，轴压加载设备17，还用于记录出砂设备开始排出离散砂时的轴压。

为了直观的展示岩石样品被破坏的过程，所述系统还包括：图像采集设备，其中，所述图像采集设备设置在流体出口上，所述图像采集设备，用于采集岩石样品被破坏时的图像。具体的，可在流体出口处设置一自带光源的微型摄影机。

本发明提供一种模拟砂岩储层出砂的模拟系统，该系统包括：围压加载设备、轴压加载设备、流体提供设备、出砂设备和集砂设备，其中，出砂设备中设置有岩石样品，出砂设备设置在围压加载设备中，以此可通过围压加载设备向出砂设备内的岩石样品施加围压；轴压加载设备设置在出砂设备的上方，且与出砂设备的上端接触，以此可通过该轴压加载设备向出砂设备内的岩石样品施加轴压；出砂设备还设置有流体出口，集砂设备通过该流体出口与出砂设备连通；出砂设备还与流体提供设备连接，以在围压加载设备所施加的围压大于预设阈值时，通过流体提供设备向出砂设备中引入流体。当在一定围压和轴压条件下时，出砂设备内的岩石样品将会产生离散砂，然后可通过向出砂设备内引入的流体将离散砂携带至集砂设备中，通过集砂设备采集离散砂的总质量，以及出砂设备排出离散砂所用的总时间，并根据总质量和总时间确定出砂速率。本方案模拟出了出砂的总质量和出砂速率，从而可基于得到的总质量和出砂速率为实际的开采工程提供依据。

图2为本发明实施例二提供的一种模拟砂岩储层出砂的模拟系统的结构示意图，图3为本发明实施例二提供的一种出砂设备的结构示意图，图4为本发明实施例二提供的一种高压反应釜底座的结构示意图，在实施例一的基础上，如图2至图4所示，

所述出砂设备5包括上端盖501、隔油热缩套505、出砂设备底座509。

为了防止硅油进入出砂设备污染岩石样品，所述岩石样品设置在所述隔油热缩套505中，所述上端盖501设置在所述岩石样品的上方，所述出砂设备底座509设置在所述岩石样品的下方。

所述隔油热缩套505包裹住所述上端盖501的侧表面和所述出砂设备底座509的侧表面。

所述流体出口511设置在所述出砂设备底座509上，所述上端盖501上设置有流体入口510，所述流体提供设备18与所述流体入口510连接。

所述上端盖501与所述岩石样品之间设置有抗压陶粒503，所述隔油热缩套505与所述岩石样品之间设置有抗压陶粒503。

为了达到密封效果，所述上端盖501的侧表面与所述隔油热缩套505之间设置有第一自粘胶带502，所述出砂设备底座509的侧表面与所述隔油热缩套505之间设置有第二自粘胶带(图中未进行标注)。

所述岩石样品的上端的外表面包裹有环氧树脂软胶504。

为了使得流体将离散砂从岩样内孔携带至集砂设备，所述出砂设备底座509与所述岩石样品之间设置有至少一个橡胶垫片508。

所述岩石样品的下端具有垂直的岩样内孔507，所述岩样内孔507的垂直轴线与所述流体出口511的垂直轴线重合，所述岩样内孔507的高度小于所述岩石样品的高度。

实际应用中，岩样内孔的形状可为圆柱形，岩样内孔的高度可为岩石样品的高度的三分之二，但需要说明的是，岩样内孔的形状和高度并不局限于此，可根据实际需求进行设计，当岩样内孔的高度可为岩石样品的高度的三分之二时，在岩石样品上端的1/3部分设置环氧树脂软胶504，岩石样品506侧面和顶端可铺置3-5mm的抗压陶粒503以形成高渗层。

上述抗压陶粒503、环氧树脂软胶504的作用是在流体进入出砂设备时，首先遇到环氧树脂包裹的岩石样品的上部，此时流体无法进入岩石样品，当流体充满出砂设备时，流体能够在有岩样内孔的岩石样品区域形成径向流动，以此模拟地层裸眼情况下的生产过程。值得说明的是，若需要模拟地层流体从远端流入射孔孔眼的情况，则无需对岩石样品进行环氧树脂软胶处理。

所述围压加载设备16包括围压加载泵组9、高压反应釜3、用于支撑和密封所述高压反应釜3的高压反应釜底座6；

所述出砂设备5设置在所述高压反应釜3中，所述高压反应釜底座6设置在所述高压反应釜3的下方，所述围压加载泵组9与所述高压反应釜3连接；

所述高压反应釜底座6上设置有第一出口604，所述第一出口604的垂直轴线与所述流体出口511的垂直轴线重合，所述第一出口604与所述集砂设备8连通；

所述围压加载泵组9，用于向所述高压反应釜3中引入硅油，以通过所述硅油向所述出砂设备5内的岩石样品施加围压。

实际应用中，为了增加模拟过程的准确性，减少离散砂附着在第一出口上的情况，可将第一出口与岩样内孔设计为相同形状。举例来说，岩样内孔为圆柱形，则第一出口也设计为与岩样内孔具有相同直径的圆柱形。

具体的，围压加载泵组9通过第三耐压管线与高压反应釜3连接。围压加载泵组9，包括：围压加载柱塞泵、伺服控制机、抽油泵和油箱，其中，围压加载柱塞泵分别与伺服控制机连接、油箱和高压反应釜3连接，抽油泵分别与伺服控制机连接、油箱和高压反应釜3连接；围压加载柱塞泵，用于在伺服控制机的控制下，驱动油箱中的硅油注入到高压反应釜3中；抽油泵，用于在在伺服控制机的控制下，驱动高压反应釜3中的硅油注入到油箱中。举例来说，当需要向出砂设备5内的岩石样品施加围压时，可通过围压加载柱塞泵向高压反应釜3中注入硅油，当完成实验，需要回收硅油时，可通过轴油泵将高压反应釜3中的硅油抽出，以便重复使用，节约原料和成本。

另外，为了防止高压反应釜3中的压强过大而造成高压反应釜3被损坏的情况发生，高压反应釜3中设置有压力保护阀，该压力保护阀，用于当高压反应釜3中的压强大于阈值压强阈值时，对高压反应釜3进行泄压处理。

在本实施例中，围压加载泵组9可直接与高压反应釜3连接，也可通过高压反应釜底座6与高压反应釜3连接。

除此之外，所述系统还包括：起重机，其中，起重机与高压反应釜3连接；起重机，用于与高压反应釜底座6配合，以将高压反应釜3升起和降下，从而完成实验过程中出砂设备5与高压反应釜3的组装过程。

为了避免在高压反应釜3的外侧进行打孔，增加高压反应釜3的耐压性，所述高压反应釜底座6上设置有对称的第一通道601和第二通道606；

所述第一通道601的一端与所述围压加载泵组9连接，所述第一通道601的另一端与所述高压反应釜3连接；所述高压反应釜3中设置有内部管线；所述第二通道606的一端与所述流体提供设备18连接，所述第二通道606的另一端与所述内部管线的一端连接，所述内部管线的另一端与所述流体入口510连接；

所述高压反应釜底座6上设置有环形的高压反应釜卡瓦602，所述高压反应釜卡瓦602内设置有O型密封圈605；所述高压反应釜底座6通过所述高压反应釜卡瓦602与所述高压反应釜3连接；

所述高压反应釜底座6的上端设置有凸起状的出砂设备配合体603，所述出砂设备配合体603用于与所述出砂设备底座509连接。

具体的，高压反应釜3通过高压反应釜卡瓦602、O型密封圈605、设置在高压反应釜3的单向阀实现密封。

实际应用中，出砂设备底座509的内径可与出砂设备配合体603的外径相同，高压反应釜3的外径与高压反应釜卡瓦602的内径相同，岩样内孔507的直径、流体出口511的直径、第一出口604的直径相同。为了使砂体从岩石样品剥落后能够被流体顺利携带至集砂设备8中，可将岩样内孔507、流体出口511、第一出口604、集砂设备8设置在同一直线上。出砂设备5可根据岩石样品的大小改变尺寸，只需出砂设备底座509与出砂设备配合体603能够密封配合即可。

另外，第一通道601的一端和第二通道606的一端分别设置在高压反应釜底座6的侧面，以方便拆卸管线。

所述轴压加载设备17包括供液油箱、供液泵(图中未示出)、轴向加载油缸2和轴向加载柱塞10；

所述供液油箱分别与所述供液泵和所述轴向加载油缸2连接，所述轴向加载柱塞10的顶端穿设到所述轴向加载油缸2中，所述轴向加载柱塞10的底端与所述出砂设备5的顶端接触；

所述供液泵，用于驱动所述供液油箱中的硅油流入所述轴向加载油缸2中，以使所述轴向加载柱塞10向所述出砂设备5的方向移动，以向所述出砂设备5内的岩石样品施加轴压。

实际应用中，当通过供液泵向轴向加载油缸2中注入硅油时，轴向加载油缸2中的硅油体积增多，从而促使轴向加载柱塞10穿设在轴向加载油缸2中的部分向下移动，从而为出砂设备5内的岩石样品施加轴压。

为了采集围压加载设备16向出砂设备5内的岩石样品所施加的围压，以及采集轴压加载设备17向出砂设备5内的岩石样品所施加的轴压，所述系统还包括第一终端；

所述围压加载设备16还包括第一压力传感器，其中，所述第一压力传感器设置在所述高压反应釜3中，所述第一压力传感器与所述第一终端连接；

所述第一压力传感器，用于采集向所述出砂设备5施加的围压，并将采集到的围压传输至所述第一终端；

所述轴压加载设备17还包括：第二压力传感器，其中，所述第二压力传感器设置在所述轴向加载柱塞10的底端，所述第一压力传感器与所述第一终端连接；

所述第二压力传感器，用于采集向所述出砂设备施加的轴压，并将采集到的轴压传输至所述第一终端。

在本实施例中，基于第一压力传感器、第二压力传感器和第一终端，可采集到通过岩样内孔开始排出离散砂时的围压和轴压，从而指导数据模型和实际开采过程等等。

所述系统还包括用于支撑高压反应釜底座的滑轮车7。

所述滑轮车7设置在所述高压反应釜底座6的下方，所述滑轮车7上设置有第二出口，所述第二出口的垂直轴线与所述第一出口604的垂直轴线重合，所述第二出口与所述集砂设备8连通。

所述系统还包括用于固定所述轴向加载油缸2的机架1。

实际应用中，轴向加载油缸2设置在机架1上端，简化了系统的底部结构，而且能够形成垂直的出砂通道。值得说明的是，图2中所示的横穿在出砂设备5、高压反应釜底座6、滑轮车7、集砂设备8之间的矩形为剖面示意图，具体的，为了使得离散砂被流体顺利携带至集砂设备8中，可通过管线将滑轮车7的第二出口与集砂设备8连通。

所述流体提供设备18包括供液单元12和供气单元14。

所述供液单元12包括平流泵和储液容器，所述供气单元包括气阀和气瓶；

所述储液容器通过第一耐压管线与所述出砂设备5连接，所述第一耐压管线上设置有第一阀门11。

所述平流泵，用于在所述第一阀门11开启时，驱动所述储液容器中的液体注入到所述出砂设备5中。

所述气瓶通过第二耐压管线与所述出砂设备连接，所述第二耐压管线上设置有第二阀门。

所述气阀，用于在所述第二阀门开启时，驱动所述气瓶中的气体引入到所述出砂设备中。

实际应用中，供液单元12和供气单元14能够向出砂设备5注入不同流体，满足模拟多种实际生产条件的工况，如通过注入气体，可模拟气井出砂的情况。

另外，平流泵、气阀分别与第一终端连接；第一终端，还用于采集向出砂设备5注入液体的压力和注入气体的流速。

由图2可以看出，还设置有三通阀门13，以通过三通阀门、第一阀门、第二阀门和两个单向阀的配合，实现向出砂设备5进行供液或供气的过程。

所述集砂设备8包括称重设备、计时器和第二终端，其中，所述称重设备、所述计时器分别与所述第二终端连接；

所述称重设备，用于计算所述离散砂的总质量；

所述计时器，用于记录所述出砂设备排出所述离散砂所用的总时间；

所述第二终端，用于获取所述总质量和所述总时间，并根据所述总质量和所述总时间确定所述出砂速率。

实际应用中，称重设备可包括多组过滤烧杯和电子秤，其中，过滤烧杯用于将液体和固体进行分离，并在固定时间段更换过滤烧杯，将收集的固体经清洗、烘干后由电子秤称量得到总质量。

本实施例通过在出砂设备中设置抗压陶粒、环氧树脂软胶，使得流体能够在有岩样内孔的岩石样品区域形成径向流动，以此模拟地层射孔或裸眼情况下的生产过程；通过在高压反应釜底座上设置对称的第一通道和第二通道，并通过第一通道向高压反应釜中注入硅油，通过第二通道向出砂设备中注入流体，从而无需在高压反应釜的外侧进行打孔，增加了高压反应釜的耐压性；通过将岩样内孔的直径、流体出口的直径、第一出口的直径设置为相同，且岩样内孔、流体出口、第一出口、集砂设备设置在同一直线上，能够使得砂体从岩石样品剥落后被流体顺利携带至集砂设备中；通过第一压力传感器、第二压力传感器和第一终端，可采集到通过岩样内孔开始排出离散砂时的围压和轴压，从而指导数据模型和实际开采过程，具有重要意义。

本发明基于模拟砂岩储层出砂的模拟系统的一种实验方法，可包括如下步骤：

第一步骤，样品处理，获得目标储层或与目标储层相近的露头砂岩岩心，在圆柱状的岩心下端面钻取2/3岩心长度的岩样内孔，若需模拟地层裸眼情况下的生产过程，则将岩心上端的1/3高度的侧面用环氧树脂软胶处理，若需模拟地层流体从远端流入射孔孔眼的情况，则不对岩石样品进行环氧树脂软胶处理。

第二步骤，将上端盖、岩石样品、出砂设备底座按上下顺序组装，岩心的下端面与出砂设备底座之间放置橡胶垫片，橡胶垫片用于密封，在岩心侧面及上端面填充抗压陶粒以形成高渗层，高渗层外部用热缩套将上端盖、岩石样品、出砂设备底座和抗压陶粒密封。

第三步骤，将出砂设备放置于高压反应釜底座上，将高压反应釜放下，高压反应釜与高压反应釜底座配合达到密封，并确保轴向加载柱塞与出砂设备接触。

第四步骤，向高压反应釜中充入硅油，并施加轴压，当围压高于1MPa时，开始向出砂设备注入恒定流量或压力的流体，并记录注入压力和流速。

第五步骤，集砂设备收集排出的产物，并编号，实验完成后清洗固体，经烘干后称重，形成出砂量—时间关系；另外，还可在流体出口设置自带光源的微型摄影机，以拍摄岩心内孔破坏过程。

第六步骤，出砂结束后，停止注入流体，卸载轴压，卸载围压，回收硅油，将高压反应釜升起，将出砂设备拆卸并记录出砂后岩心的性状。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本发明旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (6)

1.一种模拟具有胶结强度的砂岩储层出砂的模拟系统，其特征在于，包括：

围压加载设备、轴压加载设备、流体提供设备、出砂设备、集砂设备、以及图像采集设备；

所述出砂设备设置在所述围压加载设备中，所述出砂设备中设置有岩石样品；

所述轴压加载设备设置在所述出砂设备的上方，所述轴压加载设备与所述出砂设备的上端接触，所述流体提供设备与所述出砂设备连接；

所述出砂设备设置有流体出口，所述集砂设备通过所述流体出口与所述出砂设备连通；

所述图像采集设备设置在所述流体出口上；

所述轴压加载设备，用于对所述出砂设备内的岩石样品施加轴压；

所述围压加载设备，用于对所述出砂设备内的岩石样品施加围压；

所述流体提供设备，用于当所述围压大于预设阈值时，向所述出砂设备中引入流体，以通过所述流体将所述岩石样品产生的离散砂携带至所述集砂设备中；

所述集砂设备，用于实时计算所述离散砂的总质量，记录所述出砂设备排出所述离散砂所用的总时间，并根据所述总质量和所述总时间实时确定出砂速率；

所述图像采集设备，用于采集所述岩石样品被破坏时的图像；

所述出砂设备包括上端盖、隔油热缩套、出砂设备底座；

所述岩石样品设置在所述隔油热缩套中，所述上端盖设置在所述岩石样品的上方，所述出砂设备底座设置在所述岩石样品的下方；所述隔油热缩套包裹住所述上端盖的侧表面和所述出砂设备底座的侧表面；

所述流体出口设置在所述出砂设备底座上，所述上端盖上设置有流体入口，所述流体提供设备与所述流体入口连接；

所述围压加载设备包括围压加载泵组、高压反应釜、用于支撑和密封所述高压反应釜的高压反应釜底座；

所述出砂设备设置在所述高压反应釜中，所述高压反应釜底座设置在所述高压反应釜的下方，所述围压加载泵组与所述高压反应釜连接；

所述高压反应釜底座上设置有第一出口，所述第一出口的垂直轴线与所述流体出口的垂直轴线重合，所述第一出口与所述集砂设备连通；

所述围压加载泵组，用于向所述高压反应釜中引入硅油，以通过所述硅油向所述出砂设备内的岩石样品施加围压；

所述上端盖与所述岩石样品之间设置有抗压陶粒，所述隔油热缩套与所述岩石样品之间设置有抗压陶粒；

所述上端盖的侧表面与所述隔油热缩套之间设置有第一自粘胶带，所述出砂设备底座的侧表面与所述隔油热缩套之间设置有第二自粘胶带；

所述岩石样品的上端的外表面包裹有环氧树脂软胶；所述出砂设备底座与所述岩石样品之间设置有至少一个橡胶垫片；

所述岩石样品的下端具有垂直的岩样内孔，所述岩样内孔的垂直轴线与所述流体出口的垂直轴线重合，所述岩样内孔的高度小于所述岩石样品的高度；

所述高压反应釜底座上设置有对称的第一通道和第二通道；

所述第一通道的一端与所述围压加载泵组连接，所述第一通道的另一端与所述高压反应釜连接；所述高压反应釜中设置有内部管线；所述第二通道的一端与所述流体提供设备连接，所述第二通道的另一端与所述内部管线的一端连接，所述内部管线的另一端与所述流体入口连接；

所述高压反应釜底座上设置有环形的高压反应釜卡瓦，所述高压反应釜卡瓦内设置有O型密封圈；所述高压反应釜底座通过所述高压反应釜卡瓦与所述高压反应釜连接；

所述高压反应釜底座的上端设置有凸起状的出砂设备配合体，所述出砂设备配合体用于与所述出砂设备底座连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述轴压加载设备包括供液油箱、供液泵、轴向加载油缸和轴向加载柱塞；

所述供液油箱分别与所述供液泵和所述轴向加载油缸连接，所述轴向加载柱塞的顶端穿设到所述轴向加载油缸中，所述轴向加载柱塞的底端与所述出砂设备的顶端接触；

所述供液泵，用于驱动所述供液油箱中的硅油流入所述轴向加载油缸中，以使所述轴向加载柱塞向所述出砂设备的方向移动，以向所述出砂设备内的岩石样品施加轴压。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第一终端；

所述围压加载设备还包括第一压力传感器，其中，所述第一压力传感器设置在所述高压反应釜中，所述第一压力传感器与所述第一终端连接；

所述第一压力传感器，用于采集向所述出砂设备施加的围压，并将采集到的围压传输至所述第一终端；

所述轴压加载设备还包括：第二压力传感器，其中，所述第二压力传感器设置在所述轴向加载柱塞的底端，所述第一压力传感器与所述第一终端连接；

所述第二压力传感器，用于采集向所述出砂设备施加的轴压，并将采集到的轴压传输至所述第一终端。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括用于支撑高压反应釜底座的滑轮车；

所述滑轮车设置在所述高压反应釜底座的下方，所述滑轮车上设置有第二出口，所述第二出口的垂直轴线与所述第一出口的垂直轴线重合，所述第二出口与所述集砂设备连通；

所述系统还包括用于固定所述轴向加载油缸的机架。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述流体提供设备包括供液单元和供气单元；

所述供液单元包括平流泵和储液容器，所述供气单元包括气阀和气瓶；

所述储液容器通过第一耐压管线与所述出砂设备连接，所述第一耐压管线上设置有第一阀门；

所述平流泵，用于在所述第一阀门开启时，驱动所述储液容器中的液体注入到所述出砂设备中；

所述气瓶通过第二耐压管线与所述出砂设备连接，所述第二耐压管线上设置有第二阀门；

所述气阀，用于在所述第二阀门开启时，驱动所述气瓶中的气体引入到所述出砂设备中。

6.根据权利要求1-5任一项所述的系统，其特征在于，所述集砂设备包括称重设备、计时器和第二终端，其中，所述称重设备、所述计时器分别与所述第二终端连接；

所述称重设备，用于计算所述离散砂的总质量；

所述计时器，用于记录所述出砂设备排出所述离散砂所用的总时间；

所述第二终端，用于获取所述总质量和所述总时间，并根据所述总质量和所述总时间确定所述出砂速率。

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