CN109991111B - 一种筛管过滤介质冲蚀实验装置及实验方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种筛管过滤介质冲蚀实验装置及实验方法，实验装置包括筛管过滤介质模块、供水模块、加砂模块、缓冲模块和回收模块；供水模块的出口端与加砂模块的入口端和缓冲模块的入口端相连，加砂模块的出口端与缓冲模块的入口端相连，缓冲模块的出口端与筛管过滤介质模块的入口端相连，筛管过滤介质模块的出口端与回收模块相连，各个模块之间通过管路相连，管路上设置有截止阀。实验方法包括以下步骤：a)将清水输送至加砂模块，使砂水流入到缓冲模块；b)关闭供水模块到加砂模块的管路上的截止阀，打开供水模块到缓冲模块的管路上的截止阀；c)对回收模块中的砂子进行分析。

Description

一种筛管过滤介质冲蚀实验装置及实验方法

技术领域

本申请涉及但不限于筛管过滤介质冲蚀实验领域，特别是一种筛管过滤介质冲蚀实验装置及实验方法。

背景技术

机械防砂是油田最为常见的油井防砂方法，而筛管是机械防砂的核心部件之一，筛管对防砂质量、成本和油井产量等都有重大的影响。导致筛管损坏的因素有：井底的腐蚀环境、含砂流体的冲蚀作用和注热过程中的热应力，其中，含砂流体对筛管过滤介质的冲蚀磨损是导致筛管失效的最主要因素。含砂流体开采过程中，地层砂逐渐沉积于筛管周边，携砂流体将对筛管进行冲蚀。现有的筛管过滤体损伤实验装置仍不能真实模拟地层砂在井底筛管周边的沉积过程。

发明内容

本申请提供了一种筛管过滤介质冲蚀实验装置及实验方法，可真实模拟地层砂在井底筛管周边的沉积状况。

为了达到本申请的目的，本申请采取的技术方案如下：

本申请提供了一种筛管过滤介质冲蚀实验装置，包括筛管过滤介质模块、供水模块、加砂模块、缓冲模块和回收模块；

所述供水模块的出口端与所述加砂模块的入口端和所述缓冲模块的入口端相连，所述加砂模块的出口端与所述缓冲模块的入口端相连，所述缓冲模块的出口端与所述筛管过滤介质模块的入口端相连，所述筛管过滤介质模块的出口端与所述回收模块相连，

各个模块之间通过管路相连，所述管路上设置有截止阀。

本申请还提供了一种筛管过滤介质冲蚀实验方法，使用上述的筛管过滤介质冲蚀实验装置，包括如下步骤：

a)打开供水模块到加砂模块的管路上的截止阀，将清水输送至加砂模块的入口端，使加砂后的砂水流入到缓冲模块；

b)关闭供水模块到加砂模块的管路上的截止阀，打开供水模块到缓冲模块的管路上的截止阀，将清水输送至缓冲模块的入口端，使砂水流经筛管过滤介质模块，进入回收模块；

c)对过滤介质和回收模块中的砂子进行分析。

相比于现有技术，本申请具有以下有益效果：

本申请提供的筛管过滤介质冲蚀实验装置，通过设置缓冲模块，将加砂模块中的含砂流体(砂子与水混合)冲蚀筛管后流入回收模块中，真实的模拟地层砂在井底筛管周边的沉积过程，有利于进一步研究含砂流体对筛管过滤体冲蚀的影响，进而改善油井的防砂工作。此外，本申请提供的筛管过滤介质冲蚀实验装置结构相对简单，工作可靠性高，使用寿命长，大大提高了筛管过滤介质冲蚀实验装置的实用性。

本申请提供的筛管过滤介质冲蚀实验方法，操作简单易行，可有效模拟地层砂在井底筛管周边的沉积过程，更加贴近井下真实情况，有利于进一步研究含砂流体对筛管过滤体冲蚀的影响，进而改善油井的防砂工作。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1为本申请实施例所述的筛管过滤介质冲蚀实验装置的结构示意图；

图2为本申请实施例所述的筛管过滤介质模块的结构示意图。

图示说明：

1-供水模块，2-加砂模块，21-漏斗，22-加砂罐，3-缓冲模块，31-缓冲罐，4-筛管过滤介质模块，41-上法兰，42-下法兰，43-过滤介质，44-第一压力表，45-第二压力表，46-压差传感器，47-垫圈，48-螺栓，5-回收模块，51-蓄水箱，511-缓冲球，52-沉砂箱，6-管路，71-第一截止阀，72-第二截止阀，73-第三截止阀，74-第四截止阀，75-第五截止阀，76-流量计。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本申请提供了一种筛管过滤介质冲蚀实验装置，如图1所示，包括筛管过滤介质模块4、供水模块1、加砂模块2、缓冲模块3、回收模块5和管路6，供水模块1的出口端与加砂模块2的入口端相连，加砂模块2的出口端与缓冲模块3的入口端相连，缓冲模块3的出口端与筛管过滤介质模块4的入口端相连，筛管过滤介质模块4的出口端与回收模块5相连，供水模块1还通过管路6直接与缓冲模块3相连，管路6上设置有截止阀。本申请实施例中采用五个截止阀，分别是第一截止阀71、第二截止阀72、第三截止阀73、第四截止阀74和第五截止阀75。

供水模块1可选用变频水泵，变频水泵的出口通过管路6与加砂模块2相连，将变频水泵中的清水输送至加砂模块2，加砂模块2的出口通过管路6与缓冲模块3相连，加砂模块2向清水中加入砂，变为含砂流体(砂子与水混合)，进入缓冲模块3，缓冲模块3降低含砂流体的流速，模拟井下流体的真实情况，缓冲模块3的出口通过管路6与筛管过滤介质模块4相连，含砂流体冲蚀筛管过滤介质模块4，筛管过滤介质模块4的出口与回收模块5相连，含砂流体经过筛管过滤介质模块4后流入回收模块5中被收集，从而分析含砂流体对筛管过滤介质的冲蚀效果。

在一示例性实施例中，如图1所示，加砂模块2包括漏斗21和加砂罐22，漏斗21通过管路6与加砂罐22相连，且管路上设置有第一截止阀71，供水模块1通过管路6与加砂罐22相连，且管路上设置有第二截止阀72。

在漏斗21中放入砂子，打开第一截止阀71，砂子漏入加砂罐22中，关闭第一截止阀71，打开第二截止阀72，供水模块1中的水流入加砂罐22中，携带砂子一同从加砂罐22进入缓冲模块3。

在一示例性实施例中，如图1所示，缓冲模块3包括缓冲罐31，加砂罐22通过管路6与缓冲罐31相连，且管路上设置有第三截止阀73。

缓冲罐31与加砂罐22之间的管路6上设置有第三截止阀73，打开第三截止阀73，含砂流体即可从加砂罐22进入缓冲模块3的缓冲罐31中。缓冲罐31的体积大于加砂罐22的体积，以达到对含砂流体进行缓冲的效果。

在一示例性实施例中，如图1和图2所示，筛管过滤介质模块4包括第一紧固件、第二紧固件和过滤介质43，第一紧固件和第二紧固件上均设置有容纳槽，第一紧固件和第二固定件通过连接件连接并将过滤介质43固定在容纳槽内，且第一紧固件和第二紧固件对应位置上分别设有开口。过滤介质为圆柱片，厚度不等，根据实际情况进行调整，过滤介质的外圆柱面与紧固件的内侧圆柱壁面紧密贴合，过滤介质的上下端面与紧固件的端面接触处紧密贴合，并通过设置垫片进行密封，保证砂水均是通过过滤介质过滤后流入回收模块(即不存在砂水从间隙处不经过过滤介质而直接流入回收模块的情况)。

具体地，第一紧固件和第二紧固件分别可设置为上法兰41和下法兰42，上法兰41和下法兰42上均设置有容纳槽，上法兰41和下法兰42通过螺栓48连接将过滤介质43固定在容纳槽内。上法兰41与下法兰42的内部各设置有圆柱形的容纳槽，过滤介质43也为圆柱形，安装在上下法兰42拼合后形成的大容纳槽内，过滤介质43的上下两端还设置有垫圈47，垫圈47可采用塑料、橡胶等材质，上下法兰42通过螺栓48连接，将过滤介质43及垫圈47固定。过滤介质43为筛管的核心部件，在本实施例中将过滤介质43视作筛管。具体地，过滤介质43可以是金属网布、金属棉等，根据实际需求(不同过滤需求)进行设置。第一紧固件和第二紧固件对应位置上分别设置的开口，用于砂水流入及流出筛管过滤介质模块4。

在一示例性实施例中，如图1和图2所示，第一紧固件和第二紧固件上分别设有用于测量过滤介质43两侧压差的测量仪器。

具体地，测量仪器可设置为压差传感器46，压差传感器46的两个测量端分别设置在上法兰41和下法兰42上，通过设置在上、下法兰42上的通孔，进而与介质上下两侧的流体连通，用以测量过滤介质43两侧压差。或者，测量仪器可设置为第一压力表44和第二压力表45，第一压力表44设置在上法兰41上，第二压力表45设置在下法兰42上，分别通过设置在上、下法兰42上的通孔，进而与介质上下两侧的流体连通，用以测量过滤介质43两侧压力。应当注意的是，压差传感器46和第一压力表44、第二压力表45可同时设置，用于当其中一种测量方式出现故障，仍可以另一种测量方式得出过滤介质43两侧的压差。通过测量过滤介质43两侧的压差，使该装置可在恒压差的情况下进行实验。

含砂流体经缓冲罐31减速后流入筛管过滤介质模块4，对筛管进行冲蚀，含砂流体流经筛管后进入回收模块5。

在一示例性实施例中，如图1所示，回收模块5包括蓄水箱51和沉砂箱52，蓄水箱51通过管路6与沉砂箱52相连，且管路上设置有第四截止阀74。具体地，蓄水箱51内设置有缓冲球511。

含砂流体经过筛管过滤介质模块4后，首先进入回收模块5的蓄水箱51，缓冲球511可自由移动地设置在蓄水箱51内(静止状态时堵在蓄水箱51的出口)，当含砂流体进入蓄水箱51时，含砂流体冲击缓冲球511，缓冲球511从蓄水箱51的出口移开，使砂子和少量的水进入沉砂箱52。应当注意的是，此时蓄水箱51与沉砂箱52之间的管路6上的第四截止阀74应处于打开状态。

在一示例性实施例中，如图1所示，蓄水箱51上设置有回水管路6与供水模块1相连。

蓄水箱51的上部设置有与供水模块1相连的回水管路6，可将水循环利用，节约资源，节省成本。

在一示例性实施例中，如图1所示，供水模块1还通过管路6直接与缓冲模块3相连，且管路上设置有第五截止阀75。

供水模块1还通过管路6直接与缓冲模块3相连，在将含砂流体注入缓冲罐31后，供水模块1中的水可不再通过加砂罐22、第二截止阀72和第三截止阀73，而直接通过供水模块1与缓冲模块3相连的管路6，向缓冲模块3(缓冲罐31)中提供水，减少了压力的损失，有利于提高整体的效率。供水模块1与缓冲模块3直接相连的管路6上还设置有第五截止阀75，用以控制管路6的通断。

在一示例性实施例中，如图1所示，筛管过滤介质模块4与蓄水箱51之间的管路6上设置有流量计76。

流量计76用于监测从筛管过滤介质模块4流出的含砂流体流量，以保证整个实验过程中流量恒定。

本申请实施例提供的筛管过滤介质冲蚀实验装置，可通过流量计76、压差传感器46、第一压力表44和第二压力表45，使筛管过滤介质冲蚀实验装置可以模拟恒定压差或恒定流量条件下混合流体对筛管过滤介质的冲蚀实验，收集恒定压力或流量条件下过滤出来的实验砂，并由此获得筛管在不同恒定压力、恒定流量下的抗冲蚀性能。

本申请提供的筛管过滤介质冲蚀实验装置，其操作步骤可以如下：

a)打开供水模块1到加砂模块2的管路6上的截止阀，将清水输送至加砂模块2的入口端，使加砂后的砂水流入到缓冲模块3；

b)关闭供水模块1到加砂模块2的管路6上的截止阀，打开供水模块1到缓冲模块3的管路6上的截止阀，将清水输送至缓冲模块3的入口端，使砂水流经筛管过滤介质模块4，进入回收模块5；

c)对过滤介质和回收模块中的砂子进行分析。

在某些具体实施例中，上述实验方法可采用以下步骤：

1)打开第一截止阀71，通过漏斗21向加砂罐22中加入砂子；

2)关闭第一截止阀71，打开第二截止阀72和第三截止阀73，启动供水模块1，通过加砂罐22向缓冲罐31中加水；

3)停运供水模块1，关闭第二截止阀72和第三截止阀73，打开供水模块1与缓冲模块3直接相连的管路6上的第五截止阀75；

4)启动供水模块1，使水和砂子的混合液经过筛管过滤介质模块4进入蓄水箱51；

5)打开第四截止阀74，使砂子和部分水进入沉砂箱52，并对沉砂箱52中的砂子进行收集和分析，同时，对经过砂水冲蚀的过滤介质进行损伤分析。

其中，供水模块1可采用变频水泵。

在本申请中的描述中，需要说明的是，术语“多个”是指两个或更多个，“上”、“下”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“相连”、“安装”应做广义理解，例如，术语“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请描述的实施例是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本申请所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。

本申请包括并设想了与本领域普通技术人员已知的特征和元件的组合。本申请已经公开的实施例、特征和元件也可以与任何常规特征或元件组合，以形成由权利要求限定的独特的发明方案。任何实施例的任何特征或元件也可以与来自其它发明方案的特征或元件组合，以形成另一个由权利要求限定的独特的发明方案。因此，应当理解，在本申请中示出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。因此，除了根据所附权利要求及其等同替换所做的限制以外，实施例不受其它限制。此外，可以在所附权利要求的保护范围内进行各种修改和改变。

此外，在描述具有代表性的实施例时，说明书可能已经将方法和/或过程呈现为特定的步骤序列。然而，在该方法或过程不依赖于本文所述步骤的特定顺序的程度上，该方法或过程不应限于所述的特定顺序的步骤。如本领域普通技术人员将理解的，其它的步骤顺序也是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外，针对该方法和/或过程的权利要求不应限于按照所写顺序执行它们的步骤，本领域技术人员可以容易地理解，这些顺序可以变化，并且仍然保持在本申请实施例的精神和范围内。

Claims (10)

1.一种筛管过滤介质冲蚀实验装置，其特征在于，包括筛管过滤介质模块、供水模块、加砂模块、缓冲模块和回收模块；

所述供水模块的出口端与所述加砂模块的入口端和所述缓冲模块的入口端相连，所述加砂模块的出口端与所述缓冲模块的入口端相连，所述缓冲模块的出口端与所述筛管过滤介质模块的入口端相连，所述筛管过滤介质模块的出口端与所述回收模块相连，

各个模块之间通过管路相连，所述管路上设置有截止阀；

所述缓冲模块用于降低含砂流体的流速。

2.根据权利要求1所述的筛管过滤介质冲蚀实验装置，其特征在于，所述筛管过滤介质模块包括第一紧固件、第二紧固件和过滤介质，

所述第一紧固件和所述第二紧固件上均设置有容纳槽，所述第一紧固件和所述第二紧固件通过连接件连接并将所述过滤介质固定在所述容纳槽内，且所述第一紧固件和所述第二紧固件对应位置上分别设有开口。

3.根据权利要求2所述的筛管过滤介质冲蚀实验装置，其特征在于，所述第一紧固件和所述第二紧固件上分别设有用于测量过滤介质两侧压差的测量仪器。

4.根据权利要求1所述的筛管过滤介质冲蚀实验装置，其特征在于，所述加砂模块包括漏斗和加砂罐，所述漏斗通过管路与所述加砂罐相连，且管路上设置有第一截止阀，

所述供水模块通过管路与所述加砂罐相连，且管路上设置有第二截止阀。

5.根据权利要求4所述的筛管过滤介质冲蚀实验装置，其特征在于，所述缓冲模块包括缓冲罐，所述缓冲罐的体积大于所述加砂罐的体积，

所述缓冲罐通过管路与所述加砂罐相连，且管路上设置有第三截止阀。

6.根据权利要求1所述的筛管过滤介质冲蚀实验装置，其特征在于，所述回收模块包括蓄水箱和沉砂箱，所述蓄水箱通过管路与所述沉砂箱相连，且管路上设置有第四截止阀。

7.根据权利要求6所述的筛管过滤介质冲蚀实验装置，其特征在于，所述蓄水箱内设置有缓冲球，所述缓冲球可在所述蓄水箱内自由移动。

8.根据权利要求6所述的筛管过滤介质冲蚀实验装置，其特征在于，所述蓄水箱上设置有回水管路与所述供水模块相连。

9.一种筛管过滤介质冲蚀实验方法，使用上述权利要求1至8中任意一项所述的筛管过滤介质冲蚀实验装置，其特征在于，包括如下步骤：

a)打开供水模块到加砂模块的管路上的截止阀，将清水输送至加砂模块的入口端，使加砂后的砂水流入到缓冲模块；

b)关闭供水模块到加砂模块的管路上的截止阀，打开供水模块到缓冲模块的管路上的截止阀，将清水输送至缓冲模块的入口端，使砂水流经筛管过滤介质模块，进入回收模块；

c)对过滤介质和回收模块中的砂子进行分析。

10.根据权利要求9所述的筛管过滤介质冲蚀实验方法，其特征在于，所述供水模块包括变频水泵。

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