CN110186728A - 一种固砂配方性能评价的岩心胶结模具及其实验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的是一种固砂配方性能评价的岩心胶结模具及其实验方法,其中固砂配方性能评价的岩心胶结模具通过以下方法制备而成:绘制出岩心胶结模具的3D结构图,形状为环形圆筒,由内筒和外筒同轴构成,环形空间中有连接内、外筒的固定带,内筒两端开口,环形空间上端开口,环形空间底端封闭;将3D结构图导入3D打印机中,用聚丙交酯材料打印;在打印好的岩心胶结模具的环形空间中填入烘干的砂粒模拟砂浴环境,内筒下端口与带孔胶塞连接,在连接处涂抹防水胶,带孔胶塞外贴覆一层筛网。本发明通过在环形空间中填入砂粒模拟砂浴环境,同时在岩心胶结完毕后只需用小刀划开模具软质外壁即可取出完整的胶结岩心,避免了对胶结岩心的损坏。

Description

一种固砂配方性能评价的岩心胶结模具及其实验方法
技术领域:
本发明涉及的是油井防砂技术,具体涉及的是一种固砂配方性能评价的岩心胶结模具及其实验方法。
背景技术:
油井出砂是疏松砂岩油田开发过程中遇到的常见问题,油井出砂不仅会造成采油工具的损坏,增加检泵次数,同时还会使得套管周围的岩石剥落形成亏空,在地层应力的作用下使套管变形甚至破坏,严重时会导致井壁坍塌,油井无法继续生产,给油井的安全高效生产带来极大的危害。
目前油井防砂主要分为机械防砂和化学固砂两种,相比于机械防砂,化学固砂能够从根本上解决出砂问题。化学固砂是以各种化学材料为固化剂,例如糠醇树脂、环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、有机硅树脂以及水泥浆等,与其他辅助药剂相配合形成固砂配方,固砂配方在注入出砂层位后通过物理吸附和化学聚结作用将游离砂固结起来,从而达到化学固砂的目的。为了提高固砂效果,应该选择与储层特性相适应的固砂配方,因此需要在室内进行固砂配方的评价以及优化,从而指导现场固砂施工,使油井固砂效果达到最佳。
目前固砂配方性能评价主要参考中华人民共和国石油天然气行业标准SY-T6572-2003《防砂用树脂性能评价方法》,其岩心胶结使用的模具为玻璃管,玻璃管在实际使用时,存在着很多不足之处:
(1)玻璃管具有较大硬度,砂粒胶结受热后在横向上无法自然膨胀,进而在纵向上发生膨胀,出现较多横向裂纹和空腔,使得胶结岩心力学参数和渗透率出现较大差异;
(2)使用玻璃管作为模具时,岩心胶结结束后需要将玻璃管敲碎方能取出胶结岩心,在敲击过程中容易使胶结岩心发生人为破坏,导致评价结果不准确;
(3)常用玻璃管内径尺寸不精确,需要专门定制,影响实验进度且成本较高。
由于化学固砂配方性能评价时使用玻璃管作为岩心胶结模具的不足,导致固砂配方性能评价结果不准确,严重影响了出砂地层的固砂效果。
发明内容:
本发明的一个目的是提供一种固砂配方性能评价的岩心胶结模具,这种固砂配方性能评价的岩心胶结模具用于解决目前玻璃管模具存在的问题,本发明的另一个目的是提供固砂配方性能评价的岩心胶结模具的实验方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:这种固砂配方性能评价的岩心胶结模具通过以下方法制备而成:
首先由制图软件绘制出岩心胶结模具的3D结构图,形状为环形圆筒,由内筒和外筒同轴构成,内筒内径为25mm,外筒外径为50mm,环形空间中有三条连接内筒、外筒的固定带,内筒两端开口,环形空间上端开口,环形空间底端封闭,内筒与外筒厚度均为2-3毫米;将岩心胶结模具3D结构图导入3D打印机中,使用聚丙交酯材料打印岩心胶结模具;在打印好的岩心胶结模具的环形空间中填入烘干的砂粒模拟砂浴环境,内筒下端口与带孔胶塞连接,在连接处涂抹防水胶,带孔胶塞外贴覆一层1000目筛网。
上述固砂配方性能评价的岩心胶结模具进行固砂配方性能评价的实验方法为:
第一步:收集现场油井实际出砂砂粒,在100℃烘箱中烘干;
第二步:将烘干后的砂粒填入固砂配方性能评价的岩心胶结模具的环形空间并压实,模拟砂浴;
第三步:将与内筒底端连接的带孔胶塞与抽滤瓶连接,打开真空泵,由内筒上端口倒入搅拌均匀的固砂配方,直至抽滤瓶中出现固砂液体,关闭真空泵并取下固砂配方性能评价的岩心胶结模具,封住内筒底端的带孔胶塞;
第四步:将岩心胶结模具放入恒温箱中,在地层温度下养护48小时;
第五步:从恒温箱中取出固砂配方性能评价的岩心胶结模具,倒出环形空间的砂粒,用小刀划开外筒,露出内筒,再用小刀划开内筒,取出胶结岩心;
第六步:根据实验目的的不同切割胶结岩心形成待测试样,并将待测试样的上下两端打磨平整;
第七步:按照中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 5276-2000《化学防砂人工岩心抗折强度、抗压强度及气体渗透率的测定》规定的实验方法,进行胶结岩心抗压强度、抗折强度和气体渗透率的测定。
本发明具有以下有益效果:
1、本发明中的岩心胶结模具使用3D打印技术制备,使用的打印原料为PLA(聚丙交酯),该材料具有一定的耐高温性能且韧性高,满足岩心胶结模具的要求,模具制备方法简单、成本较低;
2、本发明中的岩心胶结模具中空圆筒外设计了环形空间,通过在环形空间中填入烘干的地层砂粒,既实现了岩心胶结过程中的砂浴环境,又能保证胶结岩心在高温条件下的均匀膨胀,防止岩心胶结过程中横向膨胀受约束出现的内部裂纹和空腔,更为准确的反映固砂配方的固砂性能;
3、本发明中的岩心胶结模具通过特殊的结构设计,在岩心胶结完毕后只需用小刀划开模具软质外壁即可取出完整的胶结岩心,避免了使用玻璃管作为模具时打碎玻璃管对胶结岩心的损坏,防止了实验后期人为破坏对固砂配方性能评价的影响;
4、本发明提供的岩心胶结模具制备方法及固砂配方性能评价实验方法,能够一次性的制备大量满足不同实验目的的待测试样,能够进行同一批次实验评价结果的横向比较,提高固砂配方评价结果的可信度,能够为现场固砂作业提供有效的指导。
附图说明
图1是本发明中固砂配方性能评价的岩心胶结模具的示意图。
图中:1内筒 2外筒 3环形空间 4固定带。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明:
这种固砂配方性能评价的岩心胶结模具通过以下方法制备而成:
首先由制图软件绘制出岩心胶结模具的3D结构图,形状为环形圆筒,参阅图1,岩心胶结模具由内筒1和外筒2同轴构成,内筒1内径为25mm,外筒2外径为50mm,环形空间3中有三条连接内筒1、外筒2的固定带4,内筒1两端开口,环形空间3上端开口,环形空间3底端封闭,内筒1与外筒2厚度均为2-3毫米;将岩心胶结模具3D结构图导入3D打印机中,使用聚丙交酯材料打印岩心胶结模具;在打印好的岩心胶结模具的环形空间3中填入烘干的砂粒模拟砂浴环境,聚丙交酯材料韧性好,通过在环形空间3中填入烘干的地层砂粒,既实现了岩心胶结过程中的砂浴环境,又能保证胶结岩心在高温条件下的均匀膨胀;内筒1下端口与带孔胶塞连接,在连接处涂抹防水胶,带孔胶塞外贴覆一层1000目筛网,筛网将带孔胶塞包绕在内。
这种固砂配方性能评价的岩心胶结模具进行固砂配方性能评价的实验流程为:
第一步:收集现场油井实际出砂砂粒,在100℃烘箱中烘干;
第二步:将烘干后的砂粒填入固砂配方性能评价的岩心胶结模具的环形空间3并压实,模拟砂浴;
第三步:将与内筒1底端连接的带孔胶塞与抽滤瓶连接,打开真空泵,由内筒1上端口倒入搅拌均匀的固砂配方,直至抽滤瓶中出现固砂液体,关闭真空泵并取下固砂配方性能评价的岩心胶结模具,封住内筒1底端的带孔胶塞;
第四步:将岩心胶结模具放入恒温箱中,在地层温度下养护48小时;
第五步:从恒温箱中取出固砂配方性能评价的岩心胶结模具,倒出环形空间3的砂粒,用小刀划开外筒2,将外筒2打开,露出内筒1,再用小刀划开内筒1,取出胶结岩心;
第六步:根据实验目的的不同切割胶结岩心形成待测试样,并将待测试样的上下两端打磨平整;
第七步:按照中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 5276-2000《化学防砂人工岩心抗折强度、抗压强度及气体渗透率的测定》规定的实验方法,进行胶结岩心抗压强度、抗折强度和气体渗透率的测定。
本发明提出了一种通过3D打印技术制备岩心胶结模具的方法,实现了岩心胶结过程中的均匀膨胀以及砂浴环境,避免了胶结岩心从玻璃管中取出时的人为破坏,并且岩心胶结模具的制备更为简单,同时本发明了还提供了使用3D打印技术制备岩心胶结模具进行固砂配方性能评价的实验方法,能够更为真实准确的评价固砂配方的性能,为现场固砂作业提供有效的指导。

Claims (2)

1.一种固砂配方性能评价的岩心胶结模具,其特征在于:这种固砂配方性能评价的岩心胶结模具通过以下方法制备而成:
首先由制图软件绘制出岩心胶结模具的3D结构图,形状为环形圆筒,由内筒(1)和外筒(2)同轴构成,内筒(1)内径为25mm,外筒(2)外径为50mm,环形空间(3)中有三条连接内筒(1)、外筒(2)的固定带(4),内筒(1)两端开口,环形空间(3)上端开口,环形空间(3)底端封闭,内筒(1)与外筒(2)厚度均为2-3毫米;将岩心胶结模具3D结构图导入3D打印机中,使用聚丙交酯材料打印岩心胶结模具;在打印好的岩心胶结模具的环形空间(3)中填入烘干的砂粒模拟砂浴环境,内筒(1)下端口与带孔胶塞连接,在连接处涂抹防水胶,带孔胶塞外贴覆一层1000目筛网。
2.一种权利要求1所述的固砂配方性能评价的岩心胶结模具进行固砂配方性能评价的实验方法,其特征在于:
第一步:收集现场油井实际出砂砂粒,在100℃烘箱中烘干;
第二步:将烘干后的砂粒填入固砂配方性能评价的岩心胶结模具的环形空间(3)并压实,模拟砂浴;
第三步:将与内筒(1)底端连接的带孔胶塞与抽滤瓶连接,打开真空泵,由内筒(1)上端口倒入搅拌均匀的固砂配方,直至抽滤瓶中出现固砂液体,关闭真空泵并取下固砂配方性能评价的岩心胶结模具,封住内筒(1)底端的带孔胶塞;
第四步:将岩心胶结模具放入恒温箱中,在地层温度下养护48小时;
第五步:从恒温箱中取出固砂配方性能评价的岩心胶结模具,倒出环形空间(3)的砂粒,用小刀划开外筒(2),露出内筒(1),再用小刀划开内筒(1),取出胶结岩心;
第六步:根据实验目的的不同切割胶结岩心形成待测试样,并将待测试样的上下两端打磨平整;
第七步:按照中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 5276-2000《化学防砂人工岩心抗折强度、抗压强度及气体渗透率的测定》规定的实验方法,进行胶结岩心抗压强度、抗折强度和气体渗透率的测定。
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