CN110847851B - 一种磁流变液暂堵性能评价实验装置和工作方法 - Google Patents
一种磁流变液暂堵性能评价实验装置和工作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110847851B CN110847851B CN201911153725.3A CN201911153725A CN110847851B CN 110847851 B CN110847851 B CN 110847851B CN 201911153725 A CN201911153725 A CN 201911153725A CN 110847851 B CN110847851 B CN 110847851B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- magnetorheological fluid
- temporary plugging
- shaft
- overflow
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 130
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 55
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 55
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 47
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 39
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000011160 research Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims description 26
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 25
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 19
- 239000005341 toughened glass Substances 0.000 claims description 16
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 13
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims description 12
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 8
- 239000010963 304 stainless steel Substances 0.000 claims description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910000589 SAE 304 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 7
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 abstract description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 3
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- 241000237858 Gastropoda Species 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
- E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
- E21B33/13—Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices or the like
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/06—Measuring temperature or pressure
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
- G09B25/00—Models for purposes not provided for in G09B23/00, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
- G09B25/04—Models for purposes not provided for in G09B23/00, e.g. full-sized devices for demonstration purposes of buildings
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Educational Technology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
本发明涉及一种磁流变液暂堵性能评价实验装置和工作方法,属于石油工程技术领域,装置包括加压装置、注气管线、压力调节器、压力表、注水管线、模拟井筒、模拟裂缝、加磁装置、溢流观察管、溢流收集器;加压装置、注气管线、压力调节器、压力表、充满水的注水管线连接形成压力注入单元;模拟井筒/模拟裂缝与压力注入单元连接;加磁装置安装在模拟井筒/裂缝外部;溢流观察管、溢流收集器与模拟井筒连接。本发明的磁流变液暂堵性能评价实验装置可以对磁流变液的暂堵性能进行准确的评价,同时还可以模拟磁流变液的暂堵过程,研究管径、管壁粗糙度、段塞长度、磁场强度等因素对磁流变液暂堵性能的影响,可行性极高。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁流变液暂堵性能评价实验装置和工作方法,属于石油工程技术领域。
背景技术
暂堵技术广泛应用于钻完井、储层裂缝压裂改造、修井等石油工程领域,其中暂堵剂起重要作用。
磁流变液是一种在外加磁场变化时流变性等物理学性能会随之变化的智能材料,无磁场作用时,磁流变液为流动性较强的流体,施加磁场后,其会迅速固化而表现出拟固态的特征。近年来,一些研究者提出将磁流变液用于暂堵,并研制了相应的磁流变暂堵液。比如,中国专利文献CN103834375A(申请号:201410091171.X)公开了一种基于磁流变液的油气井暂堵剂及其制备方法与应用;中国专利文献CN108641687A(申请号:201810528530.1)公开了一种磁流变液及其制备方法。但是,这些专利并未涉及专门的磁流变液暂堵性能评价实验装置和方法。同时,常规的暂堵剂暂堵性能评价装置无法对磁流变液的暂堵性能进行有效评价。比如,中国专利文献CN107202866A(申请号:201710443854.0)公开的一种暂堵剂暂堵性能评价实验装置及其工作方法与应用,该发明主要针对裂缝暂堵,并缺少磁场模块,不能磁化磁流变液,无法观察磁流变液暂堵过程,更不能对磁流变液在井筒、裂缝等工况下的暂堵性能及其影响因素进行有效评价。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供一种磁流变液暂堵性能评价实验装置。使用本发明的装置在室内对磁流变液的暂堵性能及其影响因素进行评价,进而指导磁流变液的配方和施工工艺参数优化。
本发明还提供一种使用上述实验装置评价磁流变液暂堵性能时的方法和应用。
本发明的技术方案如下:
一种磁流变液暂堵性能评价实验装置,包括压力注入单元、模拟单元、加磁装置;
压力注入单元包括加压装置,加压装置通过注气管线连接至压力调节器,压力调节器通过注水管线连接至模拟单元底部,通过压力调节器为模拟单元提供稳定压力;
模拟单元为模拟井筒或模拟裂缝;
模拟单元外侧设有加磁装置,加磁装置用于提供均匀磁场;
模拟单元顶部连接设有溢流观察管,溢流观察管用于观察从模拟单元中溢出的液体。
优选的,所述的加压装置为高压氮气瓶。可以提供0~30MPa的稳定压力,模拟不同大小的井底压力。
优选的,所述的注气管线材质为304不锈钢,内径为3~10mm,管线长度为1~4m,具有良好的耐高压性能,可以保证气体持续安全输入。
优选的,所述的压力调节器为高压减压装置。通过压力调节器为实验提供稳定的压力,实验结束后还可以排空装置中的气体。
优选的,压力调节器上设有压力表。
进一步优选的,所述的压力表量程为0~60MPa。可以准确测量磁流变液的突破压力,评价其暂堵性能。
优选的,注水管线中充满水,与压力调节器连接。高压气体通过注气管线,驱动注水管线中的水从模拟井筒底部向上提供压力。
进一步优选的,所述的注水管线内径为0.5~1.5mm,管长为0.2~1m。
优选的,为便于观察实验现象,模拟井筒侧壁设有可视化窗口。
进一步优选的,所述的模拟井筒材质为304不锈钢,长度为1.2~1.6m,壁厚3.2~11.4mm,模拟井筒内径范围为30~100mm;可视化窗口长度为0.4~1.2m,宽度为20~80mm。以研究不同管径下磁流变液的暂堵性能。
优选的,所述的模拟井筒下端为饱和水的砂层,以防止无磁场作用时磁流变液倒流;中部为磁流变液段塞,模拟井筒上端为溢流液层。
进一步优选的,模拟井筒上设有磁流变液注入孔。可通过磁流变液注入孔注入。
进一步优选的,溢流液为彩色的液体。可为染料染色的水柱,便于进入溢流观察管之后进行观察。
进一步优选的,砂层厚度为0.2~0.4m,磁流变液段塞的长度为0.1~0.8m,溢流液层长度为0.2~0.4m;磁流变液注入孔的直径为10~15mm。
优选的,所述的模拟井筒内壁两端有螺纹,模拟井筒内活动连接内衬。可以装入不同表面粗糙度的内衬。
进一步优选的,内衬厚度10~15mm,内衬粗糙度包括有Ra3.2、Ra6.3、Ra12.5、Ra25、Ra50、Ra100。Ra值越小,表面越粗糙,以研究管壁粗糙度对磁流变液暂堵性能的影响。
优选的,所述的模拟裂缝材质为圆柱形钢化玻璃,圆柱形钢化玻璃内部轴向贯穿设有圆柱孔。
进一步优选的,圆柱孔的数量为9~25个,圆柱孔的直径各不相同。
进一步优选的,圆柱形钢化玻璃两端有螺纹,长度为1.2~1.6m,保证了实验的可视性和可操作性,圆柱孔的直径范围为6~15mm。圆孔中还可以填充适量砂子以模拟真实的裂缝和孔洞。
优选的,所述的加磁装置包括两个相对设置的电磁铁磁极,电磁铁磁极设于模拟单元两侧。
进一步优选的,加磁装置还包括承重箱轮、承重箱底座、进退手搬把、旋转手搬把,承重箱底座下设有承重箱轮,承重箱底座上设有滑轨,滑轨上设有两个支撑板,电磁铁磁极对称设于两个支撑板上,进退手搬把用于控制承重箱轮转动、从而带动加磁装置的移动,旋转手搬把用于控制支撑板的相互位移、从而控制两个电磁铁磁极之间的距离。
电磁铁磁极安装在磁流变液段塞外部,可以通过调节输入电流的大小,控制电磁铁输出磁场强度的大小,该加磁装置可以提供0~10000Gs的均匀磁场。
进一步优选的,电磁铁磁极内部结构是铜线绕在铁芯外围,磁极可以提供的磁场长度范围为0~0.8m,电磁铁磁极形状为矩形,可以保证在两磁极之间为圆柱形的模拟井筒/裂缝提供均匀磁场。
优选的,所述的溢流观察管为透明钢化玻璃管。一旦模拟井筒上部溢流液体进入溢流观察管,同时压力表压力开始快速下降,说明磁流变液段塞被突破,此时的压力即为其突破压力。
优选的,溢流观察管末端连接有溢流收集器,所述的溢流收集器为设有刻度的圆柱容器,用于收集段塞被突破后溢出来的溢流液。
一种利用上述磁流变液暂堵性能评价实验装置的工作方法,包括步骤如下:
①依次按照顺序将加压装置、注气管线、压力调节器、压力表、充满水的注水管线连接,组成压力注入单元;
②将模拟井筒与注水管线连接,检查装置密封性,确保密封良好之后,分别向模拟井筒的下端、中部、上端加入饱和水的砂层、磁流变液、溢流液;
③将两个电磁铁磁极置于磁流变液段的模拟井筒外部,打开电磁铁磁极的电源,调节电源输出的电流大小,输出一定强度的磁场;
④从模拟井筒上端接入溢流观察管和溢流收集器;
⑤打开加压装置,通过压力调节器将压力调节至实验所需大小后,开始计时,并通过模拟井筒的可视窗口观察磁流变液的变化;
⑥待模拟井筒上端的溢流液通过溢流观察管进入溢流收集器后,同时,压力表示数快速下降,说明磁流变液段塞被突破,记录此时压力表的示数和时间;
⑦改变模拟井筒的内径,重复步骤①-⑥,可进行管径对磁流变液暂堵性能影响的研究实验;改变模拟井筒中磁流变液段塞的长度,重复步骤①-⑥,可以研究磁流变液暂堵性能随段塞长度的变化规律;改变模拟井筒内衬的粗糙度,重复步骤①-⑥,可以研究管壁粗糙度对磁流变液暂堵性能的影响。
⑧将模拟井筒更换为模拟裂缝,重复步骤①-⑥,可以研究评价磁流变暂堵液在裂缝中的暂堵性能。
本发明的实验装置可以实现以下三方面的功能:
(1)磁流变液暂堵性能(承压能力)评价
按照顺序组装实验装置,将制备好的磁流变液注入模拟井筒/裂缝中,用电磁铁施加一定强度的磁场之后,通过加压装置施加压力。记录彩色液柱溢流至溢流观察管、溢流收集器时的压力和所用时间,即可评价磁流变液的承压能力。通过改变模拟井筒的管径、内衬粗糙度、磁流变液段塞长度、磁场强度等因素,还可以对影响磁流变液暂堵性能的诸多因素进行考察。
(2)模拟磁流变液暂堵过程
施加压力之后,可以通过模拟井筒的可视化窗口观察磁流变液在磁场作用下的暂堵过程,便于对作用机理进行分析研究。
(3)常规暂堵液暂堵性能评价
评价常规暂堵液的暂堵性能时,方法基本与评价磁流变液相同,不同的是,无需施加磁场。
本发明的有益效果在于:
1、本发明的磁流变液暂堵性能评价实验装置,可以对磁流变暂堵液或常规暂堵液在井筒、裂缝等工况下的暂堵性能进行评价,同时可以研究管径、磁流变液段塞长度、磁场强度、管壁粗糙度等因素对暂堵性能的影响,实验结果可以用来指导磁流变液配方优化和相关工艺参数的优选。
2、本发明的模拟井筒中,下端为砂层,可以保证无磁场作用时磁流变液不会倒流;上端的彩色液柱,可以准确显示磁流变液段塞被突破。可视化窗口的设置,便于观察并记录磁流变暂堵液的暂堵过程,可以用于暂堵机理的分析研究。
3、本发明的模拟裂缝材质为圆柱形透明钢化玻璃,保证了实验的可视性和可操作性。同时,圆柱形钢化玻璃内部有多个不同直径的圆孔,圆孔中还可以填充适量砂子,可以更加真实地模拟复杂的裂缝和孔洞。
4、本发明采用气体驱动液体的方式进行加压,避免了直接使用高压气体的潜在危险,一定程度上提高了实验安全性。
5、本发明操作简单,可行性较高,同时,装置可以循环使用,节约实验成本。
附图说明
图1为本发明磁流变液暂堵性能评价实验装置主体结构示意图。
图2为模拟井筒的结构示意图。
图3-1为模拟裂缝的透视结构示意图。
图3-2为模拟裂缝的立体结构示意图。
图4为加磁装置的结构示意图。
图5为加磁装置原理示意图。
图6为电流16A、两磁极间距60mm时,加磁装置磁极范围内磁场强度分布。
图7为磁流变液突破压力随磁流变液的段塞长度的变化曲线。
图8为磁流变液突破压力随磁场强度的变化曲线。
图9为磁流变液突破压力随管壁粗糙度的变化曲线。
其中:1、加压装置,2、注气管线,3、压力调节器,4、压力表,5、注水管线,6、模拟单元,6-1、可视化窗口,6-2、磁流变液注入孔,7、加磁装置,8、溢流观察管,9、溢流收集器,7-1、承重箱轮,7-2、承重箱底座,7-3、进退手搬把,7-4、旋转手搬把,7-5、电磁铁磁极,7-6、线包。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明,但不限于此。
实施例1:
如图1所示,一种磁流变液暂堵性能评价实验装置,包括加压装置1、注气管线2、压力调节器3、压力表4、注水管线5、模拟单元6、加磁装置7、溢流观察管8、溢流收集器9,所述的各个部分依次连接。
加压装置1为高压氮气瓶,可以提供0~30MPa的稳定压力,模拟不同大小的井底压力。
注气管线2材质为304不锈钢,内径为3~10mm,管线长度为1~4m,具有良好的耐高压性能,可以保证气体持续安全输入。
压力调节器3为高压减压装置。通过压力调节器为实验提供稳定的压力,实验结束后还可以排空装置中的气体。
压力表4量程为0~60MPa,可以准确测量磁流变液的突破压力,评价其暂堵性能。
注水管线5内径为0.5~1.5mm,管长0.2~1m,注水管线中充满水,与压力调节器连接,高压气体通过注气管线、驱动注水管线中的水从模拟井筒底部向上提供压力。
本实施例模拟单元为模拟井筒,模拟井筒材质为304不锈钢,长度为1.2~1.6m,壁厚3.2~11.4mm,内径范围为30~100mm。为便于观察实验现象,模拟井筒带有可视化窗口,可视化窗口长度为0.4~1.2m,宽度为20~80mm。如图2所示。
模拟井筒下端为饱和水的砂层,砂层厚度为0.2~0.4m,以防止无磁场作用时磁流变液倒流;模拟井筒中部为磁流变液层,长度为0.1~0.8m;模拟井筒上端为溢流液层,溢流液层长度为0.2~0.4m;模拟井筒上有磁流变液注入孔,注入孔的直径为10~15mm。
模拟井筒内壁两端有螺纹,模拟井筒内活动连接内衬,可以装入不同表面粗糙度的内衬,内衬厚度10~15mm,内衬粗糙度有Ra3.2、Ra6.3、Ra12.5、Ra25、Ra50、Ra100(Ra值越小,表面越粗糙),以研究管壁粗糙度对磁流变液暂堵性能的影响。
加磁装置7包括两个相对设置的电磁铁磁极7-5,电磁铁磁极设于模拟单元两侧,安装在磁流变液段塞外部,还包括承重箱轮7-1、承重箱底座7-2、进退手搬把7-3、旋转手搬把7-4、线包7-6,如图4所示,承重箱底座下设有承重箱轮,承重箱底座上设有滑轨,滑轨上设有两个支撑板,电磁铁磁极对称设于两个支撑板上,进退手搬把用于控制承重箱轮转动、从而带动加磁装置的移动,旋转手搬把用于控制支撑板的相互位移、从而控制两个电磁铁磁极之间的距离。
通过调节输入电流的大小,控制电磁铁输出磁场强度的大小,该加磁装置可以提供0~10000Gs的均匀磁场。
加磁装置7的电磁铁磁极7-5内部结构是铜线绕在铁芯外围,可以提供的磁场长度范围为0~0.8m,如图6所示。磁极7-5形状为矩形,可以保证在两磁极之间为圆柱形的模拟井筒提供均匀磁场,两磁极间的距离可以通过旋转把手调节。
溢流观察管8为透明钢化玻璃管。一旦模拟井筒上部溢流液进入溢流观察管,同时压力表压力示数开始快速下降,说明磁流变液被突破,此时的压力即为其突破压力。
溢流观察管8末端连接有溢流收集器9,溢流收集器9为设有刻度的圆柱容器,收集段塞被突破后溢出来的溢流液。
实施例2
一种磁流变液暂堵性能评价实验装置,其结构如实施例1所述,所不同的是,模拟单元为模拟裂缝,模拟裂缝材质为圆柱形透明钢化玻璃,圆柱两端有螺纹,圆柱长度为1.2~1.6m,保证了实验的可视性和可操作性。圆柱形钢化玻璃内部轴向贯穿设有圆柱孔,如图3-1、图3-2所示,圆柱形钢化玻璃内部有9~25个不同直径(6~15mm)的圆孔,圆孔中还可以填充适量砂子模拟真实的裂缝和孔洞。
实施例3
一种磁流变液暂堵性能评价实验装置,其结构如实施例1所述,所不同的是,溢流液为彩色的液体。可为染料染色的水柱,便于进入溢流观察管之后进行观察。
实施例4
一种磁流变液暂堵性能评价实验装置,其结构如实施例1所述,所不同的是,加压装置1与电脑端连接,可以通过电脑端记录磁流变液段塞被突破时的压力和所用时间。
实施例5
一种利用实施例1-2任一个磁流变液暂堵性能评价实验装置的工作方法,包括步骤如下:
①依次按照顺序将加压装置、注气管线、压力调节器、压力表、充满水的注水管线连接,组成压力注入单元;
②将模拟井筒与注水管线连接,检查装置密封性,确保密封良好之后,分别向模拟井筒的下端、中部、上端加入饱和水的砂、磁流变液、溢流液;
③将两个电磁铁磁极置于磁流变液段的模拟井筒外部,打开电磁铁磁极的电源,调节电源输出的电流大小,输出一定强度的磁场;
④从模拟井筒上端接入溢流观察管和溢流收集器;
⑤打开加压装置,通过压力调节器将压力调节至实验所需大小后,开始计时,并通过模拟井筒的可视窗口观察磁流变液的变化;
⑥待模拟井筒上端的溢流液通过溢流观察管进入溢流收集器后,同时,压力表示数快速下降,说明磁流变液段塞被突破,记录此时压力表的示数和时间;
⑦改变模拟井筒的内径,重复步骤①-⑥,可进行管径对磁流变液暂堵性能影响的研究实验;改变模拟井筒中磁流变液段塞的长度,重复步骤①-⑥,可以研究磁流变液暂堵性能随段塞长度的变化规律;改变模拟井筒内衬的粗糙度,重复步骤①-⑥,可以研究管壁粗糙度对磁流变液暂堵性能的影响。
⑧将模拟井筒更换为模拟裂缝,重复步骤①-⑥,可以研究评价磁流变暂堵液在裂缝中的暂堵性能。
应用例1、磁流变液暂堵性能评价
1、实验条件
①实验温度:室温;
②实验材料:磁流变液;
③实验仪器:磁流变液暂堵性能评价实验装置;
④规格:模拟井筒内径为62mm,磁流变液段塞长度为0.5m,磁场强度为6000Gs。
2、实验方法
按照实施例5所述的方法进行实验。
实验结果为,长度0.5m的磁流变液段塞突破压力为17.25MPa,承压时间2h。
应用例2、磁流变液段塞长度对暂堵性能的影响
1、实验条件
分别将磁流变液段塞长度设置为0.1m、0.2m、0.3m、0.4m、0.5m、0.6m、0.7m、0.8m,其余条件与应用例1相同。
2、实验方法
按照实施例5所述的方法进行实验。
由图7可以看出,磁流变液的抗压强度随段塞长度的增加呈线性增加趋势,段塞长度0.8m时,突破压力为27.6MPa。
应用例3、磁场强度对磁流变液暂堵性能的影响
1、实验条件
分别将电磁铁输出的磁场强度设置为2000Gs、3000Gs、4000Gs、5000Gs、6000Gs、7000Gs,其余条件与应用例1相同。
2、实验方法
按照实施例5所述的方法进行实验。
由图8可以看出,当磁场强度小于5000Gs时,其对磁流变液的突破压力影响较大,突破压力随着磁场强度的增加而增大;磁场强度高于5000Gs之后,突破压力随磁场强度增加的变化幅度很小。说明在达到磁饱和之后,磁场强度对暂堵性能的影响较小。
应用例4、管壁粗糙度对磁流变液暂堵性能的影响
1、实验条件
分别往模拟井筒内壁安装粗糙度为Ra3.2、Ra6.3、Ra12.5、Ra25、Ra50、Ra100的内衬,其余条件与应用例1相同。
2、实验方法
按照实施例5所述的方法进行实验。
由图9可以看出,突破压力随着管壁粗糙度的增加而增大,并且,粗糙度越大,增加的幅度相对越大。但是与磁流变液段塞长度、磁场强度等因素相比,管壁粗糙度对突破压力的影响较小。
Claims (7)
1.一种磁流变液暂堵性能评价实验装置,其特征在于,包括压力注入单元、模拟单元;
所述的压力注入单元包括加压装置,加压装置通过注气管线连接至压力调节器,压力调节器通过注水管线连接至模拟单元底部,通过压力调节器为模拟单元提供稳定压力;
所述的模拟单元为模拟井筒或模拟裂缝;
所述的模拟单元外侧设有加磁装置,加磁装置用于提供均匀磁场;
所述的模拟单元顶部连接设有溢流观察管,溢流观察管用于观察从模拟单元中溢出的磁流变液;
所述的加压装置为高压氮气瓶;所述的注气管线材质为304不锈钢,内径为3~10mm,管线长度为1~4m;所述的压力调节器为高压减压装置;压力调节器上设有压力表;
模拟井筒侧壁设有可视化窗口;所述的模拟井筒材质为304不锈钢,长度为1.2~1.6m,壁厚3.2~11.4mm,模拟井筒内径范围为30~100mm;可视化窗口长度为0.4~1.2m,宽度为20~80mm;
所述的模拟井筒下端为饱和水的砂层;中部为磁流变液段塞,模拟井筒上端为溢流液层;所述的模拟井筒上设有磁流变液注入孔;所述的溢流液层的溢流液为彩色的液体;所述的砂层厚度为0.2~0.4m,磁流变液段塞的长度为0.1~0.8m,溢流液层长度为0.2~0.4m;磁流变液注入孔的直径为10~15mm。
2.根据权利要求1所述的磁流变液暂堵性能评价实验装置,其特征在于,注水管线中充满水,与压力调节器连接;
所述的注水管线内径为0.5~1.5mm,管长为0.2~1m。
3.根据权利要求1所述的磁流变液暂堵性能评价实验装置,其特征在于,所述的模拟井筒内壁两端有螺纹,模拟井筒内活动连接内衬;
所述的内衬厚度10~15mm。
4.根据权利要求3所述的磁流变液暂堵性能评价实验装置,其特征在于,所述的模拟裂缝材质为圆柱形钢化玻璃,圆柱形钢化玻璃内部轴向贯穿设有圆柱孔;
圆柱孔的数量为9-25个,圆柱孔的直径各不相同;
所述的圆柱形钢化玻璃两端有螺纹,长度为1.2~1.6m,圆柱孔的直径范围为6~15mm。
5.根据权利要求4所述的磁流变液暂堵性能评价实验装置,其特征在于,所述的加磁装置包括两个相对设置的电磁铁磁极,电磁铁磁极设于模拟单元两侧;
所述的加磁装置还包括承重箱轮、承重箱底座、进退手搬把、旋转手搬把,承重箱底座下设有承重箱轮,承重箱底座上设有滑轨,滑轨上设有两个支撑板,电磁铁磁极对称设于两个支撑板上,进退手搬把用于控制承重箱轮转动、从而带动加磁装置的移动,旋转手搬把用于控制支撑板的相互位移、从而控制两个电磁铁磁极之间的距离;
所述的加磁装置电磁铁磁极内部结构是铜线绕在铁芯外围,电磁铁磁极形状为矩形。
6.根据权利要求5所述的磁流变液暂堵性能评价实验装置,其特征在于,溢流观察管末端连接有溢流收集器,所述的溢流收集器为设有刻度的圆柱容器;
所述的溢流观察管为透明钢化玻璃管。
7.一种利用权利要求6所述磁流变液暂堵性能评价实验装置的工作方法,包括步骤如下:
①依次按照顺序将加压装置、注气管线、压力调节器、压力表、充满水的注水管线连接,组成压力注入单元;
②将模拟井筒与注水管线连接,检查磁流变液暂堵性能评价实验装置密封性,确保密封良好之后,分别向模拟井筒的下端、中部、上端加入饱和水的砂层、磁流变液、溢流液;
③将两个电磁铁磁极置于磁流变液段的模拟井筒外部,打开电磁铁磁极的电源,调节电源输出的电流大小,输出一定强度的磁场;
④从模拟井筒上端接入溢流观察管和溢流收集器;
⑤打开加压装置,通过压力调节器将压力调节至实验所需大小后,开始计时,并通过模拟井筒的可视化窗口观察磁流变液的变化;
⑥待模拟井筒上端的溢流液通过溢流观察管进入溢流收集器后,同时,压力表示数快速下降,说明磁流变液段塞被突破,记录此时压力表的示数和时间;
⑦改变模拟井筒的内径,重复步骤①-⑥,可进行管径对磁流变液暂堵性能影响的研究实验;改变模拟井筒中磁流变液段塞的长度,重复步骤①-⑥,可以研究磁流变液暂堵性能随段塞长度的变化规律;改变模拟井筒内衬的粗糙度,重复步骤①-⑥,可以研究管壁粗糙度对磁流变液暂堵性能的影响;
⑧将模拟井筒更换为模拟裂缝,重复步骤①-⑥,可以研究评价磁流变液在裂缝中的暂堵性能。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911153725.3A CN110847851B (zh) | 2019-11-22 | 2019-11-22 | 一种磁流变液暂堵性能评价实验装置和工作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911153725.3A CN110847851B (zh) | 2019-11-22 | 2019-11-22 | 一种磁流变液暂堵性能评价实验装置和工作方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110847851A CN110847851A (zh) | 2020-02-28 |
CN110847851B true CN110847851B (zh) | 2022-02-11 |
Family
ID=69603650
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201911153725.3A Active CN110847851B (zh) | 2019-11-22 | 2019-11-22 | 一种磁流变液暂堵性能评价实验装置和工作方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110847851B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113640467B (zh) * | 2021-08-09 | 2024-07-19 | 中国石油化工集团有限公司 | 一种堵漏材料封堵及解堵的效果评价方法 |
CN114966499A (zh) * | 2022-05-23 | 2022-08-30 | 重庆大学 | 一种测量磁流变液响应时间的系统及方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6316124B1 (en) * | 2000-01-13 | 2001-11-13 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Modified InAs hall elements |
CN103834375A (zh) * | 2014-03-12 | 2014-06-04 | 中国石油大学(华东) | 一种基于磁流变液的油气井暂堵剂及其制备方法与应用 |
CN207007797U (zh) * | 2017-06-13 | 2018-02-13 | 北京大学 | 一种暂堵剂暂堵性能评价实验装置 |
CN208137906U (zh) * | 2018-04-25 | 2018-11-23 | 延长油田股份有限公司 | 一种暂堵转向性能评价用真三轴试验装置 |
CN110261284A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-09-20 | 荆州市现代石油科技发展有限公司 | 一种水溶性暂堵剂封堵性能的实验装置及评价方法 |
-
2019
- 2019-11-22 CN CN201911153725.3A patent/CN110847851B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6316124B1 (en) * | 2000-01-13 | 2001-11-13 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Modified InAs hall elements |
CN103834375A (zh) * | 2014-03-12 | 2014-06-04 | 中国石油大学(华东) | 一种基于磁流变液的油气井暂堵剂及其制备方法与应用 |
CN207007797U (zh) * | 2017-06-13 | 2018-02-13 | 北京大学 | 一种暂堵剂暂堵性能评价实验装置 |
CN208137906U (zh) * | 2018-04-25 | 2018-11-23 | 延长油田股份有限公司 | 一种暂堵转向性能评价用真三轴试验装置 |
CN110261284A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-09-20 | 荆州市现代石油科技发展有限公司 | 一种水溶性暂堵剂封堵性能的实验装置及评价方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110847851A (zh) | 2020-02-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110847851B (zh) | 一种磁流变液暂堵性能评价实验装置和工作方法 | |
CN105715239B (zh) | 可视化纳米磁流体平板驱油实验装置及实验方法 | |
CN104237460A (zh) | 一种模拟体积压裂复杂缝网支撑剂沉降规律的装置及其应用 | |
CN104314538B (zh) | 大尺寸酸蚀蚓孔模拟装置 | |
CN105134186A (zh) | 页岩气水力压裂物理模拟试验系统 | |
CN103674593B (zh) | 一种用于模拟低渗储层压裂直井水驱油实验的装置及方法 | |
CN103266888A (zh) | 可视化压裂模拟实验系统及方法 | |
CN101446189A (zh) | 超临界二氧化碳驱油物理模拟装置 | |
CN112459760A (zh) | 一种二氧化碳蓄能复合压裂实验装置 | |
CN107355206A (zh) | 一种页岩气水平井重复压裂暂堵临界压力测试方法 | |
CN103065538A (zh) | 一种室内钻井事故及井控技术模拟试验装置 | |
CN112924299A (zh) | 极端深层环境下高温岩石压裂试验系统 | |
CN208137906U (zh) | 一种暂堵转向性能评价用真三轴试验装置 | |
CN109025948A (zh) | 一种酸携砂压裂系统和方法 | |
CN206205885U (zh) | 复杂内边界多热源举升井筒多相流动实验装置 | |
CN204008603U (zh) | 一种模拟体积压裂复杂缝网支撑剂沉降规律的装置 | |
CN201246159Y (zh) | 一种水平井连续管模拟器的半密封装置 | |
CN210014897U (zh) | 一种测量油管内流体状态的实验平台 | |
CN103485769B (zh) | 一种模拟裂缝性油藏的填砂管组合装置 | |
CN107589219A (zh) | 一种干法压裂用可视化动态裂缝携砂评价装置及其工作方法 | |
CN109681113B (zh) | 一种高速磁力旋转的真三轴射流破岩装置 | |
CN111595731A (zh) | 一种驱油用非均相粘弹性颗粒溶液阻力系数测试系统及测试方法 | |
CN109630087A (zh) | 可增压液氮溶浸煤体致裂增透装置及增透实验方法 | |
CN111060366A (zh) | 一种模拟井眼钻孔的人造岩心制作方法 | |
CN204731130U (zh) | 可控温压的岩石-流体反应原位观测装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |