CN111734407A - 一种考虑不同完井方式的油气井产能评价实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种考虑不同完井方式的油气井产能评价实验装置，包括如下部件：油气生产模拟机构，包括高压釜，其内形成有密闭的保压舱，所述高压釜上设置有油气入口、第一高压釜出口和第二高压釜出口；井筒模拟机构，设置在所述保压舱内，用于模拟井下流体的运动；计算机信息及控制机构，用于监测所述保压舱内的压力和油气生产产量。本发明应对不同的完井方式采用不同的井筒设置方法，较好的模拟了不同工况下的油气生产活动。
Description
技术领域
本发明涉及一种考虑不同完井方式的油气井产能评价实验装置，属于油气井钻完井工程技术领域。
背景技术
完井工程是连接钻井和生产的重要一环，根据油藏情况、地质特征和生产预期，一口井在钻完后要进行不同完井方式的优选以实现安全有效的长期生产作业，这其中主要包括裸眼完井、射孔完井、衬管完井和砾石充填完井，不同的完井方式会对一口井的产能产生重大影响，而产能指标又是决定油田开发经济效益的重要因素之一，因此针对不同完井方式，油气井产能的评价具有重要意义。
除了完井方式外，影响一口井生产产能的因素还有很多，例如储层的有效孔隙度和渗透率，孔隙压力，井底压力，井眼尺寸，岩石的各向异性，油气流体的性质及渗流形式等，这对使用解析计算和数值模拟技术来进行产能评价造成了极大地困难，因此利用实验方法进行产能评价可以尽可能地模拟生产条件，更有利于揭示特定地层岩石在不同完井条件下产能的对比情况和变化规律。目前对于产能评价，更多的是拟合试井等资料来预估产量，尚无高效模拟油气在地层及不同完井方式下的井筒中流动的产能评价装置和方法。
在产能评价方面，不同完井条件下的产能对比，众多影响因素下的产量变化规律在学术研究和现场应用上都备受关注和争论，因此有必要开展室内产能评价实验，为理论分析和数值模拟等研究提供支撑和佐证，揭示特定储层岩石在不同完井条件下的产能对比情况和变化规律，为长期、有效且经济效益最大化的生产提供技术支持。
发明内容
针对上述突出问题，本发明提供一种考虑不同完井方式的油气井产能评价实验装置，为渤中地区孔店组砂砾岩储层在不同完井方式下的产能对比评价提供可靠的数据支持。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种考虑不同完井方式的油气井产能评价实验装置，包括如下部件：
油气生产模拟机构，包括高压釜，其内形成有密闭的保压舱，所述高压釜上设置有油气入口5、第一高压釜出口12和第二高压釜出口13；
井筒模拟机构，设置在所述保压舱内，用于模拟井下流体的运动；
计算机信息及控制机构，用于监测所述保压舱内的压力和油气生产产量。
所述的油气井产能评价实验装置，优选地，所述油气生产模拟机构还包括油气罐1、平流泵3、第一流体回收罐19和第二流体回收罐22，所述油气罐1的出口通过所述平流泵3与所述油气入口5连接，所述第一高压釜出口12与所述第一流体回收罐19的入口连接，所述第二高压釜出口13与所述第二流体回收罐22的入口连接。
所述的油气井产能评价实验装置，优选地，所述高压釜包括盖体14、高压釜体15和底座16，所述高压釜体15固定在所述底座16上，所述盖体14与所述高压釜体15相配合，所述油气入口5设置在所述高压釜体15上，所述第一高压釜出口12和所述第二高压釜出口13分别设置在所述盖体14和所述底座16上。
所述的油气井产能评价实验装置，优选地，所述井筒模拟机构包括实验岩样10以及位于所述实验岩样10上端面上的垫块7，所述垫块7的上端面抵靠在所述盖体14的下端面上，所述实验岩样10的下端面固定在所述底座16上，所述实验岩样10上设置有贯穿其轴向的井筒9，所述井筒9与所述第二高压釜出口13连通。
所述的油气井产能评价实验装置，优选地，所述井筒模拟机构包括以下四种方式中的任意一种：所述井筒9为单一内孔，形成裸眼完井方式的所述井筒模拟机构；
或者，所述实验岩样10的径向设置有射孔孔眼24，利用AB胶水25封堵所述井筒9及部分所述射孔孔眼24，形成套管射孔完井方式的所述井筒模拟机构；
或者，将筛管26置于所述井筒9内，形成筛管完井方式的所述井筒模拟机构；
又或者，将筛管26置于所述井筒9内，再将砾石27填充在所述筛管26与所述井筒9之间的空隙中，形成砾石充填完井方式的所述井筒模拟机构。
所述的油气井产能评价实验装置，优选地，所述计算机信息及控制机构包括压力传感器6、电子流量计21和计算机23，所述压力传感器6设置在所述高压釜内，所述电子流量计21设置在所述第二高压釜出口13与所述第二流体回收罐22相连接的管线上，用于监测油气生产产量，所述压力传感器6、电子流量计21和所述平流泵3分别与所述计算机23电连接。所述压力传感器6和所述电子流量计21将测得的所述高压釜内的压力和流体的流量传输给所述计算机23，所述计算机23最终计算出流体的流量。
所述的油气井产能评价实验装置，优选地，所述井筒模拟机构还包括第一橡胶垫片8和第二橡胶垫片11，所述第一橡胶垫片8位于所述垫块7的下端面与所述实验岩样10的上端面之间，所述第二橡胶垫片11位于所述实验岩样10的下端面与所述底座16的上端面之间，二者均用于防止油气流体从所述实验岩样10的上下部渗流。
所述的油气井产能评价实验装置，优选地，所述第二高压釜出口13与所述第二流体回收罐22相连接的管线上还设置有止回阀20，用于控制油气流体的流量。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、本发明所提出的油气井产能评价实验装置，该装置能够控制井底压力、生产压差和油气流体粘度等条件，较好的还原了油气从地层远场流入井筒的生产过程；
2、本发明应对不同的完井方式采用不同的井筒设置方法，较好的模拟了不同工况下的油气生产活动；
3、本发明通过计算机信息采集系统收集并分析实验数据，可较好的对比不同完井方式和各种影响因素对产能的影响，为制定油气井生产策略提供了坚实的理论基础。
附图说明
图1为本发明装置的整体结构示意图；
图2为本发明装置中高压釜的剖面图；
图3为本发明装置中高压釜的俯视图；
图4为本发明装置中不同完井方式的井筒模拟机构的示意图，其中，图4a为裸眼完井方式的井筒模拟机构，图4b为套管射孔完井方式的井筒模拟机构，图4c为筛管完井方式的井筒模拟机构，图4d砾石充填完井方式的井筒模拟机构；
图中各标记如下：
1-油气罐；2-一号闸阀；3-平流泵；4-二号闸阀；5-油气入口；6-压力传感器；7-垫块；8-第一橡胶垫片；9-井筒；10-实验岩样；11-第二橡胶垫片；12-第一高压釜出口；13-第二高压釜出口；14-盖体；15-高压釜体；16-底座；17-增压腔；18-三号闸阀；19-第一流体回收罐；20-止回阀；21-电子流量计；22--第二流体回收罐；23-计算机；24-射孔孔眼；25-AB胶水；26-筛管；27-砾石。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明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。
如图1-3所示，本实施例所涉及的一种考虑不同完井方式的油气井产能评价实验装置，包括如下部件：
油气生产模拟机构，包括高压釜，其内形成有密闭的保压舱，所述高压釜上设置有油气入口5、第一高压釜出口12和第二高压釜出口13；
井筒模拟机构，设置在所述保压舱内，用于模拟井下流体的运动；
计算机信息及控制机构，与所述高压釜电连接，用于监测所述保压舱内的压力和油气生产产量。
本实施例中，优选地，如图1所示，所述油气生产模拟机构还包括油气罐1、平流泵3、第一流体回收罐19和第二流体回收罐22，所述油气罐1的出口通过所述平流泵3与所述油气入口5连接，所述第一高压釜出口12与所述第一流体回收罐19的入口连接，所述第二高压釜出口13与所述第二流体回收罐22的入口连接。
本实施例中，优选地，如图1或2所示，所述高压釜包括盖体14、高压釜体15和底座16，所述高压釜体15固定在所述底座16上，所述盖体14与所述高压釜体15相配合，所述油气入口5设置在所述高压釜体15上，所述第一高压釜出口12和所述第二高压釜出口13分别设置在所述盖体14和所述底座16上。
本实施例中，优选地，如图1或2所示，所述井筒模拟机构包括实验岩样10以及位于所述实验岩样10上端面上的垫块7，所述垫块7的上端面抵靠在所述盖体14的下端面上，所述实验岩样10的下端面固定在所述底座16上，所述实验岩样10上设置有贯穿其轴向的井筒9，所述井筒9与所述第二高压釜出口13连通。
本实施例中，优选地，所述井筒模拟机构包括以下四种方式中的任意一种：其一，如图4(a)所示，利用钻机等装置对所述实验岩样10钻孔，其内孔即为所述井筒9，所述井筒9为单一内孔，形成裸眼完井方式的所述井筒模拟机构；其二，如图4(b)所示，利用AB胶水25封堵所述井筒9来模拟套管，使油气流不能通过模拟套管流入所述井筒9，并对所述实验岩样10预置射孔孔眼24(可利用钻机对所述实验岩样10进行径向螺旋钻孔，并使用胶水或其它封堵材料填充部分孔眼以模拟不同射孔深度)，形成套管射孔完井方式的所述井筒模拟机构；其三，如图4(c)所示，裸眼井筒模拟机构的基础上，将微型筛管26(可将钢管进行割缝或打孔处理)悬挂在第一橡胶垫片8上或置于所述井筒9内，形成筛管完井方式的所述井筒模拟机构；其四，如图4(d)所示，筛管井筒模拟机构的基础上，将砾石27(填充砾石必须大小不一)填充在所述筛管26与所述井筒9之间的空隙中，形成砾石充填完井方式的所述井筒模拟机构。所述井筒模拟机构通过钻孔，射孔，模拟套管，安装微型筛管，充填砾石等方式模拟了裸眼完井，射孔完井，筛管完井和砾石充填完井等常用完井方式的生产条件。
本实施例中，优选地，如图1所示，所述计算机信息及控制机构包括压力传感器6、电子流量计21和计算机23，所述压力传感器6设置在所述高压釜内，所述电子流量计21设置在所述第二高压釜出口13与所述第二流体回收罐22相连接的管线上，用于监测油气生产产量，所述压力传感器6、电子流量计21和所述平流泵3分别与所述计算机23电连接。
本实施例中，优选地，如图2所示，所述井筒模拟机构还包括第一橡胶垫片8和第二橡胶垫片11，所述第一橡胶垫片8位于所述垫块7的下端面与所述实验岩样10的上端面之间，所述第二橡胶垫片11位于所述实验岩样10的下端面与所述底座16的上端面之间，二者用于防止油气流体从所述实验岩样10的上下部渗流。
本实施例中，优选地，如图1所示，所述第二高压釜出口13与所述第二流体回收罐22相连接的管线上还设置有止回阀20，用于控制油气流体的流量，确保油气流只能通过所述实验岩样10内部径向流动至所述井筒9。
本实施例中，优选地，如图1所示，所述油气生产模拟机构还包括一号闸阀2、二号闸阀4和三号闸阀18，所述一号闸阀2设置在所述油气罐1和所述平流泵3之间，用于控制所述油气罐1与所述平流泵3之间的通道；所述二号闸阀4设置在所述油气入口5与所述平流泵3之间，用于控制二者之间的通道；所述三号闸阀18设置在所述第一高压釜出口12与所述第一流体回收罐19之间，用于控制二者之间的通道。
本实施例中，优选地，如图1所示，所述第一高压釜出口12用于监测油气流体是否注满整个增压腔17，当油气流体平稳流至所述第一流体回收罐19时，关闭所述三号闸阀18，所述高压釜内流体开始增压至预设孔隙压力值，与所述止回阀20的启动压力差值为生产压差。
本实施例中，优选地，所述高压釜在流体出口关闭后，釜内流体压力升高以模拟远场地层孔隙压力，并用所述压力传感器6监测。
本实施例中，优选地，所述止回阀20设置启动压力与所述高压釜内的所述压力传感器6监测压力形成生产压差，用以更真实模拟地下油气流入井筒时的粘度。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种考虑不同完井方式的油气井产能评价实验装置，其特征在于，包括如下部件：
油气生产模拟机构，包括高压釜，其内形成有密闭的保压舱，所述高压釜上设置有油气入口(5)、第一高压釜出口(12)和第二高压釜出口(13)；
井筒模拟机构，设置在所述保压舱内，用于模拟井下流体的运动；
计算机信息及控制机构，用于监测所述保压舱内的压力和油气生产产量。
2.根据权利要求1所述的油气井产能评价实验装置，其特征在于，所述油气生产模拟机构还包括油气罐(1)、平流泵(3)、第一流体回收罐(19)和第二流体回收罐(22)，所述油气罐(1)的出口通过所述平流泵(3)与所述油气入口(5)连接，所述第一高压釜出口(12)与所述第一流体回收罐(19)的入口连接，所述第二高压釜出口(13)与所述第二流体回收罐(22)的入口连接。
3.根据权利要求1所述的油气井产能评价实验装置，其特征在于，所述高压釜包括盖体(14)、高压釜体(15)和底座(16)，所述高压釜体(15)固定在所述底座(16)上，所述盖体(14)与所述高压釜体(15)相配合，所述油气入口(5)设置在所述高压釜体(15)上，所述第一高压釜出口(12)和所述第二高压釜出口(13)分别设置在所述盖体(14)和所述底座(16)上。
4.根据权利要求1所述的油气井产能评价实验装置，其特征在于，所述井筒模拟机构包括实验岩样(10)以及位于所述实验岩样(10)上端面上的垫块(7)，所述垫块(7)的上端面抵靠在所述盖体(14)的下端面上，所述实验岩样(10)的下端面固定在所述底座(16)上，所述实验岩样(10)上设置有贯穿其轴向的井筒(9)，所述井筒(9)与所述第二高压釜出口(13)连通。
5.根据权利要求4所述的油气井产能评价实验装置，其特征在于，所述井筒模拟机构包括以下四种方式中的任意一种：所述井筒(9)为单一内孔，形成裸眼完井方式的所述井筒模拟机构；
或者，所述实验岩样(10)的径向设置有射孔孔眼(24)，利用AB胶水25封堵所述井筒(9)及部分所述射孔孔眼(24)，形成套管射孔完井方式的所述井筒模拟机构；
或者，将筛管(26)置于所述井筒(9)内，形成筛管完井方式的所述井筒模拟机构；
又或者，将筛管(26)置于所述井筒(9)内，再将砾石(27)填充在所述筛管(26)与所述井筒(9)之间的空隙中，形成砾石充填完井方式的所述井筒模拟机构。
6.根据权利要求2所述的油气井产能评价实验装置，其特征在于，所述计算机信息及控制机构包括压力传感器(6)、电子流量计(21)和计算机(23)，所述压力传感器(6)设置在所述高压釜内，所述电子流量计(21)设置在所述第二高压釜出口(13)与所述第二流体回收罐(22)相连接的管线上，用于监测油气生产产量，所述压力传感器(6)、电子流量计(21)和所述平流泵(3)分别与所述计算机(23)电连接。
7.根据权利要求4或5所述的油气井产能评价实验装置，其特征在于，所述井筒模拟机构还包括第一橡胶垫片(8)和第二橡胶垫片(11)，所述第一橡胶垫片(8)位于所述垫块(7)的下端面与所述实验岩样(10)的上端面之间，所述第二橡胶垫片(11)位于所述实验岩样(10)的下端面与所述底座(16)的上端面之间，二者均用于防止油气流体从所述实验岩样(10)的上下部渗流。
8.根据权利要求2所述的油气井产能评价实验装置，其特征在于，所述第二高压釜出口(13)与所述第二流体回收罐(22)相连接的管线上还设置有止回阀(20)，用于控制油气流体的流量。
9.根据权利要求2所述的油气井产能评价实验装置，其特征在于，所述油气生产模拟机构还包括一号闸阀(2)、二号闸阀(4)和三号闸阀(18)，所述一号闸阀(2)设置在所述油气罐(1)和所述平流泵(3)之间，用于控制所述油气罐(1)与所述平流泵(3)之间的通道；所述二号闸阀(4)设置在所述油气入口(5)与所述平流泵(3)之间，用于控制二者之间的通道；所述三号闸阀(18)设置在所述第一高压釜出口(12)与所述第一流体回收罐(19)之间，用于控制二者之间的通道。
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