CN112414669A - 一种衬管过流阻力实验测量的方法 - Google Patents

一种衬管过流阻力实验测量的方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种衬管过流阻力实验测量的方法，属于气井开采领域。所述方法包括：将每个阀门8的开度设置为第一预设开度，将投球阀门4和尾部阀门9关闭，通过离心泵2，控制储液罐1中的工作液以目标流量值流入实验衬管7，当多个压力计检测的压力值稳定时，获取第一压力计101检测的第一压力值和第二压力计102检测的第二压力值，基于第一压力值和第二压力值，确定第一过流阻力。本申请通过透明材料的套管6和实验衬管7观察不同实验衬管7的过流能力，利用多个压力计检测不同实验衬管7对应目标流量值的压力值，计算得到不同实验衬管7的过流阻力，在实际气井酸化改造中根据过流阻力大小设计衬管的通孔的形状和分布，降低过流阻力。

Description

一种衬管过流阻力实验测量的方法
技术领域
本申请涉及气井开采领域，特别涉及一种衬管过流阻力实验测量的方法。
背景技术
在气田开发过程中，由于储层非均质性强，大斜度井/水平井衬管完井后，常需要对储层进行均匀酸化改造。酸化改造过程中，酸液进入衬管后，从衬管的通孔流入储层进行酸化，当物性较好的储层酸化以后，投入可溶暂堵球，可以暂时封堵衬管通孔，使更多的酸液可以进入物性较差的储层，从而实现整个储层段均匀酸化。
但是，在酸化改造过程中，高速的酸液通过衬管通孔进入储层时会产生过流阻力，且随着泵排量的增加而增大，使得泵压损失较大。在生产过程中，储层流体通过衬管通孔进入井筒时，也会产生过流阻力，影响气井产量。在不同设计参数的衬管中，通孔具有不同的形状和分布，会产生不同的过流阻力，需要一种针对不同设计参数的衬管检测过流阻力的方法。
发明内容
本申请实施例提供了一种衬管过流阻力实验测量的方法,能够解决过流阻力的问题。
所述方法应用于衬管过流实验装置，所述衬管过流实验装置包括储液罐1、离心泵2、流量计3、投球阀门4、投球罐5、套管6、实验衬管7、多个阀门8、尾部阀门9和多个压力计，其中，套管6和实验衬管7为透明材料制成，储液罐1的出料通道连接离心泵2的入料通道，离心泵2的出料通道通过流量计3与实验衬管7的第一端连接，套管6套设在实验衬管7的外部，实验衬管7的管壁上设置有多个通孔，多个压力计的检测端设置在实验衬管7的管壁处，多个压力计至少包括第一压力计101和第二压力计102，第一压力计101和第二压力计102在实验衬管7的轴向上的距离为预设距离，多个阀门8设置在套管6的管壁上，尾部阀门9设置在实验衬管7的第二端，所述方法包括：
将每个阀门8的开度设置为第一预设开度，将投球阀门4和尾部阀门9关闭；
通过离心泵2，控制储液罐1中的工作液以目标流量值流入实验衬管7；
当所述多个压力计检测的压力值稳定时，获取第一压力计101检测的第一压力值和第二压力计102检测的第二压力值；
基于所述第一压力值和所述第二压力值，确定第一过流阻力。
可选的，第一压力计101的检测端设置在实验衬管7的第一端。
可选的，实验衬管7至少包括第一管段71、第二管段72、第三管段73，第一管段71位于实验衬管7的第一端，第二管段72与实验衬管7的第一端的距离小于第三管段73与实验衬管7的第一端的距离；
第二压力计102的检测端设置在第一管段71与第二管段72之间；
所述多个压力计还包括第三压力计103，第三压力计103的检测端设置在第三管段73与第二管段72之间。
可选的，所述方法还包括：
当所述多个压力计检测的压力值稳定时，获取第三压力计103检测的第三压力值，基于所述第三压力值和所述第二压力值，确定第二过流阻力。
可选的，所述基于所述第一压力值和所述第二压力值，确定第一过流阻力，包括：
将所述第二压力值与所述第一压力值的差值确定为第一过流阻力；
所述基于所述第三压力值和所述第二压力值，确定第二过流阻力，包括：
将所述第三压力值与所述第二压力值的差值确定为第二过流阻力。
可选的，所述方法还包括：
将尾部阀门9的开度设置为第二预设开度；
当所述多个压力计检测的压力值稳定时，获取第一压力计101检测的第四压力值、第二压力计102检测的第五压力值和第三压力计103检测的第六压力值；
基于所述第四压力值和所述第五压力值，确定第三过流阻力，基于所述第五压力值和所述第六压力值，确定第四过流阻力。
可选的，所述基于所述第四压力值和所述第五压力值，确定第三过流阻力，基于所述第五压力值和所述第六压力值，确定第四过流阻力，包括：
将所述第五压力值与所述第四压力值的差值确定为第三过流阻力，将所述第六压力值与所述第五压力值的差值确定为第四过流阻力。
可选的，所述方法还包括：
通过离心泵2，控制储液罐1中的工作液以其它流量值流入实验衬管7；
每调节一次流量值后，当所述多个压力计检测的压力值稳定时，获取第一压力计101检测的第七压力值、第二压力计102检测的第八压力值和第三压力计103检测的第九压力值，基于所述第七压力值和所述第八压力值，确定第五过流阻力，基于所述第八压力值和所述第九压力值，确定第六过流阻力。
可选的，所述方法还包括：
将所述衬管过流实验装置中的实验衬管7更换为其它实验衬管7；
每更换一次实验衬管7后，通过离心泵2，控制储液罐1中的工作液以目标流量值流入实验衬管7，当所述多个压力计检测的压力值稳定时，获取第一压力计101检测的第十压力值、第二压力计102检测的第十一压力值和第三压力计103检测的第十二压力值，基于所述第十压力值和所述第十一压力值，确定第七过流阻力，基于所述第十一压力值和所述第十二压力值，确定第八过流阻力。
可选的，所述方法还包括：
开启投球阀门4；
通过离心泵2，逐渐提升工作液的流量值。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过透明材料的套管6和实验衬管7观察不同设计参数的实验衬管7的过流能力，利用多个压力计检测不同设计参数的实验衬管7对应目标流量值的压力值，通过计算得到不同设计参数的实验衬管7的过流阻力，从而在实际气井酸化改造中根据过流阻力大小设计衬管的通孔的形状和分布，降低过流阻力。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种衬管过流实验装置的结构图；
图2是本申请实施例提供的一种衬管过流阻力实验测量的方法的流程图；
图3是本申请实施例提供的一种尾部阀门9关闭时1号实验衬管7的过流压力图；
图4是本申请实施例提供的一种尾部阀门9关闭时2号实验衬管7的过流压力图；
图5是本申请实施例提供的一种尾部阀门9关闭时3号实验衬管7的过流压力图；
图6是本申请实施例提供的一种尾部阀门9关闭时4号实验衬管7的过流压力图；
图7是本申请实施例提供的一种尾部阀门9关闭时5号实验衬管7的过流压力图；
图8是本申请实施例提供的一种尾部阀门9打开时1号实验衬管7的过流压力图；
图9是本申请实施例提供的一种尾部阀门9打开时2号实验衬管7的过流压力图；
图10是本申请实施例提供的一种尾部阀门9打开时3号实验衬管7的过流压力图；
图11是本申请实施例提供的一种尾部阀门9打开时4号实验衬管7的过流压力图；
图12是本申请实施例提供的一种尾部阀门9打开时5号实验衬管7的过流压力图。
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，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
本申请实施例提供了一种衬管过流阻力实验测量的方法，该方法应用于衬管过流实验装置，图1是本申请实施例提供的一种衬管过流实验装置的结构图，参见图1，该衬管过流实验装置包括储液罐1、离心泵2、流量计3、投球阀门4、投球罐5、套管6、实验衬管7、多个阀门8、尾部阀门9和多个压力计，其中，套管6和实验衬管7为透明材料制成，储液罐1的出料通道连接离心泵2的入料通道，离心泵2的出料通道通过流量计3与实验衬管7的第一端连接，套管6套设在该实验衬管7的外部，实验衬管7的管壁上设置有多个通孔，多个压力计的检测端设置在实验衬管7的管壁处，多个压力计至少包括第一压力计101和第二压力计102，第一压力计101和第二压力计102在实验衬管7的轴向上的距离为预设距离，多个阀门8设置在套管6的管壁上，尾部阀门9设置在实验衬管7的第二端。
实验衬管7用于模拟实际中的衬管，实验衬管7的管壁上设置有多个通孔，实验中可以更换不同设计参数的实验衬管7。在不同设计参数的实验衬管7中，通孔具有不同的形状和分布，通孔的分布方式可能有多种，如，螺旋布孔法或交错割缝法，通孔的形状也可能有多种，如，圆形通孔或条形通孔。
储液罐1用于储存工作液，工作液用于模拟实际中的酸液，离心泵2用于根据流量计3控制工作液的流量值，投球阀门4设置在设置在套管6的一端，暂堵球通过投球罐5进入到实验衬管7中,阀门8用来模拟不同渗透率的储层，套管尾部阀门9可以使工作液从实验衬管7和套管6中排出，收集工作液用于下次实验。
可选的，该实验衬管7可以至少包括第一管段71、第二管段72、第三管段73，该第一管段71、第二管段72、第三管段73的长度相等，第一管段71位于实验衬管7的第一端，第二管段72与实验衬管7的第一端的距离小于第三管段73与实验衬管7的第一端的距离。
可选的，第一压力计101的检测端设置在实验衬管7的第一端，第二压力计102的检测端设置在第一管段71与第二管段72之间。多个压力计还可以包括第三压力计103，该第三压力计的检测端设置在第三管段73与第二管段72之间。多个压力计分别通过导气管检测实验衬管7的第一管段71、第二管段72和第三管段73的内压力。
可选的，套管6与实验衬管7对应也分为长度相等的三段管段，套管6的管壁上设置有多个阀门8，每段套管6上设置有3个阀门8，即套管上一共设置有9个阀门8。套管6为环空套管，套管6的材质为有机玻璃，具有较好的透明性、化学稳定性和力学性能，有利于从套管6外部观察实验情况，利用该材料所制得的套管6能抵挡工作液的冲刷，延长本实验装置的使用寿命。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过透明材料的套管6和实验衬管7观察不同设计参数的实验衬管7的过流能力，利用多个压力计检测不同设计参数的实验衬管7对应目标流量值的压力值，通过计算得到不同设计参数的实验衬管7的过流阻力，从而在实际气井酸化改造中根据过流阻力大小设计衬管的通孔的形状和分布，降低过流阻力。
图2是本申请实施例提供的一种衬管过流阻力实验测量的方法的流程图。参见图2，该实施例包括：
在步骤201中，将套管6和实验衬管7中充满工作液。
其中，工作液用于模拟气井酸化改造中使用的酸液。套管6和实验衬管7中充满工作液是为了在工作液流动较稳定的情况下进行后续操作。
在实施中，技术人员可以根据设定好的工作液的密度值和粘度值，将CMC和CaCl2固体混合，加水经过物理溶解，直至得到设定的密度值和粘度值的工作液。将该工作液输入到储液罐1中，打开离心泵2，关闭套管6外部的多个阀门8，使工作液进入实验衬管7并从实验衬管7的通孔流出，直至工作液充满整个套管6和实验衬管7内。
例如，技术人员可以设定工作液的密度值为1.1g/cm3，粘度为3.5mPa·s。将CMC和CaCl2固体混合后再加入清水，搅拌直至所有固体溶于清水中，在加水过程中，分别取样检测其密度值和粘度值，加水直至密度为1.1g/cm3，粘度为3.5mPa·s。得到工作液后，其输入到储液罐1中，打开离心泵2，为使套管6和实验衬管7迅速充满工作液，可以关闭套管6外部的多个阀门8，使工作液进入实验衬管7并从实验衬管7的通孔流出，直至工作液充满整个套管6和实验衬管7内。
在步骤202中，将每个阀门8的开度设置为第一预设开度，将投球阀门4和尾部阀门9关闭。
其中，阀门8用于模拟实际储层的渗透率，可以通过调整套管6外部的9个阀门8的开度来模拟渗透率。第一预设开度是指设置每个阀门8的开度为一个固定的开度。尾部阀门9可以使工作液从套管6和实验衬管7中排出。
在实施中，技术人员按照第一预设开度将套管6外部的9个阀门8打开，将投球阀门4和尾部阀门9关闭，再进行后续操作。
在步骤203中，通过离心泵2，控制储液罐1中的工作液以目标流量值流入实验衬管7。
其中，目标流量值是指将目标井的现场流量值折算为实验中输入离心泵2的流量值，目标流量值可以有多种。
在实施中，在获取到目标井的现场流量值和目标井的深度后利用下述公式，基于实验衬管7长度，得到目标流量值。公式如下：
Figure BDA0002174574150000071
式中，Q1为现场流量值，单位为m3/min(立方米每分)；Q2为目标流量值，单位为m3/h(立方米每时)；L1为目标井的深度，单位为m(米)；L2为实验衬管7长度，m单位为(米)。
技术人员计算得到到目标流量值后，一边观察流量计3一边调整离心泵2的流量值，将离心泵2的流量值调整为该目标流量值。此时，离心泵2控制储液罐1中的工作液以目标流量值不断流入实验衬管7。
在步骤204中，当该多个压力计检测的压力值稳定时，获取第一压力计101检测的第一压力值和第二压力计102检测的第二压力值。
其中，该多个压力计检测的压力值稳定是指该多个压力计显示的度数在一段时间内小于一个单位。为取到较为精确的压力值，可以重复两次读取该多个压力计10检测的的压力值，并取其平均值。
在实施中，工作液以目标流量值流入实验衬管7后，当该多个压力计检测的压力值稳定时，重复两次读取实验衬管7对应目标流量值的压力计10的压力值，并取其平均值，从而得到第一压力计101检测的第一压力值和第二压力计102检测的第二压力值。
在步骤205中，基于该第一压力值和该第二压力值，确定第一过流阻力。
其中，第一过流阻力是指第一管段71的过流阻力，用于表征实验中实验衬管7的第一管段71的性能参数，第一过流阻力越小，实验衬管7的性能越好。
在实施中，通过多个压力计检测到第一压力值、第二压力值后，可以根据如下公式得到第一过流阻力：
ΔP1＝P2-P1
式中，ΔP1表示第一过流阻力，单位为kPa(千帕)；P2表示第二压力值，单位为kPa(千帕)；P1表示第一压力值，单位为kPa(千帕)。
可选的，多个压力计还包括第三压力计103，该第三压力计的检测端设置在第三管段73与第二管段72之间。通过多个压力计检测到该第三压力值后，根据该第三压力值和该第二压力值，将该第二压力值与该第三压力值的差值确定为第二过流阻力。
其中，该第二过流阻力是指第二管段72的过流阻力，用于表征实验中实验衬管7的第二管段72的性能参数，第二过流阻力越小，实验衬管7的性能越好。
在实施中，工作液以目标流量值流入实验衬管7后，当该多个压力计检测的压力值稳定时，重复两次读取实验衬管7对应目标流量值的压力计10的压力值，并取其平均值，从而得到第三压力计103检测的第三压力值。通过多个压力计检测到第二压力值和第三压力值后，可以根据如下公式得到第二过流阻力：
ΔP2＝P3-P2
式中，ΔP2表示第二过流阻力，单位为kPa(千帕)；P2表示第二压力值，单位为kPa(千帕)；P3表示第三压力值，单位为kPa(千帕)。
例如，在实验过程中，实验衬管7可以选用螺旋布孔衬管，该螺旋布孔衬管管长为10m，通孔孔径为10mm且相位为60°，每米设置有30个射孔，孔距为200mm。目标流量值可以设置为17m3/h，此时调整离心泵2，使流量计3检测到的流量值为17m3/h。当多个压力计检测的压力值稳定时，重复两次读取检测到的压力值并取其平均，从而得到第一压力值、第二压力值和第三压力值如表1所示。
表1
目标流量值(m<sup>3</sup>/h) 第一压力值(kPa) 第二压力值(kPa) 第三压力值(kPa)
17.19 93.7 84 80.3
获取到第一压力值、第二压力值和第三压力值后，利用步骤205中公式获取到第一过流阻力和第二过流阻力如表2所示。
表2
目标流量值(m<sup>3</sup>/h) 第一过流阻力(kPa) 第二过流阻力(kPa)
17.19 9.7 3.7
上述步骤202至205是将尾部阀门9关闭时，获取得到实验衬管7的第一过流阻力和第二过流阻力。技术人员还可以将尾部阀门9的开度设置为第二预设开度，再去确定实验衬管7的第三过流阻力和第四过流阻力。下面以将尾部阀门9的开度设置为第二预设开度为例对方案进行说明。
其中，第二预设开度是指将尾部阀门9打开，设置尾部阀门9的开度为一个固定的开度。第三过流阻力是指尾部阀门9的开度设置为第二预设开度时第一管段71的过流阻力，用于表征实验衬管7的第一管段71的性能参数，第三过流阻力越小，实验衬管7的性能越好。第四过流阻力是指尾部阀门9的开度设置为第二预设开度时第二管段72的过流阻力，用于表征实验衬管7的第二管段72的性能参数，第四过流阻力越小，实验衬管7的性能越好。
在实施中，技术人员将尾部阀门9的开度设置为第二预设开度，工作液以步骤203中计算得到的目标流量值流入实验衬管7后，当该多个压力计检测的压力值稳定时，重复两次读取实验衬管7对应目标流量值的压力计10的压力值，并取其平均值，获取得到第一压力计101检测的第四压力值、第二压力计102检测的第五压力值和第三压力计103检测的第六压力值。
在得到该第四压力值、该第五压力值和该第六压力值后，将该第五压力值与该第四压力值的差值作为第三过流阻力，将该第五压力值和该第六压力值的差值作为第四过流阻力。
例如，在实验过程中，技术人员可以选用与表1对应相同的实验衬管7和目标流量值。即选用螺旋布孔衬管，该螺旋布孔衬管管长为10m，通孔孔径为10mm且相位为60°，每米设置有30个射孔，孔距为200mm。目标流量值设置为17m3/h，此时调整离心泵2，使流量计3检测到的流量值为17m3/h。当多个压力计检测的压力值稳定时，重复两次读取检测到的压力值并取其平均，从而得到尾部阀门9的开度设置为第二预设开度的情况下第四压力值、第五压力值和第六压力值如表3所示。
表3
目标流量值(m<sup>3</sup>/h) 第三压力值(kPa) 第四压力值(kPa) 第五压力值(kPa)
17.29 76.4 61.5 49.3
根据第四压力值、第五压力值和第六压力值获取得到第三过流阻力和第四过流阻力如表4所示。
表4
目标流量值(m<sup>3</sup>/h) 第三过流阻力(kPa) 第四过流阻力(kPa)
17.19 14.9 12.2
表1和表2表示尾部阀门9关闭的情况下得到的各压力计检测到的压力值和计算得到的过流阻力，表3和表4表示尾部阀门9打开的情况下得到的各压力计检测到的压力值和计算得到的过流阻力。
上述步骤201至205是按照步骤203计算得到目标流量值后，读取多个压力计检测到的对应目标流量值的压力值。技术人员还可以通过离心泵2，控制储液罐1中的工作液以其它流量值流入实验衬管7。
其中，其它流量值可以为按照1m3/h的梯度逐渐降低离心泵2的泵送流量。如，当该目标流量值为17m3/h时，其它流量值可以按1m3/h的梯度逐渐降低离心泵的泵送流量至10m3/h，即设置流量计3的流量值为16m3/h、15m3/h、14m3/h、13m3/h、12m3/h、11m3/h及10m3/h。
在实施中，技术人员每调节一次流量值后，当该多个压力计检测的压力值稳定时，重复两次读取实验衬管7对应该目标流量值的压力计10的压力值，并取其平均值，获取第一压力计101检测的第七压力值、第二压力计102检测的第八压力值和第三压力计103检测的第九压力值，将该第七压力值和该第八压力值的差值作为第五过流阻力，将该第八压力值和该第九压力值的差值作为第六过流阻力。
上述步骤201至205是针对一种实验衬管7所做的实验，技术人员还可以将该衬管过流实验装置中的实验衬管7更换为其它实验衬管7，重复上述步骤，从而获取得到多组不同设计参数实验衬管7的对比实验。
其中，其它实验衬管7可以通过改变实验衬管7的通孔个数、孔距或布孔方式等实现。
在实施中，技术人员在做完一次实验后，打开套管尾部阀门9，使工作液从套管6和实验衬管7中排出，收集工作液用于下一次实验。然后，关闭离心泵2，拆卸套管6和实验衬管7，更换另一组实验衬管7并重复上述步骤每更换一次实验衬管7后，通过离心泵2，控制储液罐1中的工作液以步骤203中计算得到的目标流量值流入实验衬管7。当该多个压力计检测的压力值稳定时，重复两次读取实验衬管7对应目标流量值的压力计10的压力值，并取其平均值，获取得到第一压力计101检测的第十压力值、第二压力计102检测的第十一压力值和第三压力计103检测的第十二压力值。
在得到该第十压力值、第十一压力值和第十二压力值后，将该第十压力值和该第十一压力值的差值作为第七过流阻力，将该第十一压力值和该第十二压力值的差值作为第八过流阻力。
例如，实验衬管7可以设置为5组，5组实验衬管7的管长均为10m，由于实验衬管的3个管段长度相等，故每一管段的长度为3.3m。1号、2号和3号实验衬管7的孔径均为10mm且相位均为60°。1号实验衬管7为螺旋布孔衬管，每米有30个通孔，孔距为200mm；2号实验衬管7为螺旋布孔衬管，每米有25个通孔，孔距为240mm；3号实验衬管7为螺旋布孔衬管，每米有20个通孔，孔距为300mm；4号实验衬管7为交错割缝衬管，每米有15条缝；5号实验衬管7为交错割缝衬管，每米有13条缝；4号和5号管缝宽均为1mm，缝长均为60mm且相位角均为120°。
在一个示例中，技术人员可以将尾部阀门9关闭。目标流量值可以为17m3/h，根据步骤203中目标井的现场流量值和目标井的深度利用公式可以得到目标流量值，其中该现场流量值可以为实际中目标井的最大流量值。控制储液罐1中的工作液分别以16m3/h、15m3/h、14m3/h、13m3/h、12m3/h、11m3/h及10m3/h的流量值流入实验衬管7。获取上述5种实验衬管7在各流量值时刻下，对应的第一压力计101检测的压力值、第二压力计102检测的压力值和第三压力计103检测的压力值，用P1、P2和P3表示各压力计检测到的压力值，P1的测点位置可以为(0),P2的测点位置为(3.3),P3的测点位置为(6.6)。其中，因工作液一直处于动态流动状态，不是绝对稳定状态，技术人员在读取流量计3的流量值时可以取小数点后两位，如，当流量值为16m3/h，可以选取流量值为16.30的时刻，再去读取压力值，压力值可以取小数点后一位。
如表5所示，表5表示当尾部阀门9关闭时，各压力计检测得到的1号实验衬管7的压力值，对表进行绘图如图3所示，图3表示尾部阀门9关闭时1号实验衬管7的过流压力图，图中横轴表示实验衬管7的三个压力计的测点位置m，纵轴表示压力值kPa，每一条曲线的标号对应表5中的流量值序号。
表5
Figure BDA0002174574150000111
Figure BDA0002174574150000121
如表6所示，表6表示当尾部阀门9关闭时，各压力计检测得到的2号实验衬管7的压力值，对表进行绘图如图4所示，图4表示尾部阀门9关闭时2号实验衬管7的过流压力图，图中横轴表示实验衬管7的三个压力计的测点位置m，纵轴表示压力值kPa，每一条曲线的标号对应表5中的流量值序号。
表6
流量值序号 流量值(m<sup>3</sup>/h) P1(kPa) P2(kPa) P3(kPa)
① 17.05 114.8 104.6 97.2
② 16.22 104.9 92.8 82.4
③ 15.14 89.4 77.8 68.8
④ 14.11 75.6 64.8 56.0
⑤ 13.19 64.2 54.0 42.3
⑥ 12.07 49.9 37.2 30.2
⑦ 11.25 40.9 27.4 20.8
⑧ 10.18 29.7 17.8 10.5
如表7所示，表7表示当尾部阀门9关闭时，各压力计检测得到的3号实验衬管7的压力值，对表进行绘图如图5所示，图5表示尾部阀门9关闭时3号实验衬管7的过流压力图，图中横轴表示实验衬管7的三个压力计的测点位置m，纵轴表示压力值kPa，每一条曲线的标号对应表5中的流量值序号。
表7
Figure BDA0002174574150000122
Figure BDA0002174574150000131
如表8所示，表8表示当尾部阀门9关闭时，各压力计检测得到的4号实验衬管7的压力值，对表进行绘图如图6所示，图6表示尾部阀门9关闭时4号实验衬管7的过流压力图，图中横轴表示实验衬管7的三个压力计的测点位置m，纵轴表示压力值kPa，每一条曲线的标号对应表5中的流量值序号。
表8
流量值序号 流量值(m<sup>3</sup>/h) P1(kPa) P2(kPa) P3(kPa)
① 17.18 117.8 103.9 91.5
② 16.23 107.2 95.5 88.2
③ 15.17 94.3 82.1 75.4
④ 14.19 81.3 69.8 64
⑤ 13.24 69.4 58.4 51.4
⑥ 12.21 57.4 45.7 38
⑦ 11.28 53.4 41.9 34.8
⑧ 10.22 43.3 31.3 24.2
如表9所示，表9表示当尾部阀门9关闭时，各压力计检测得到的5号实验衬管7的压力值，对表进行绘图如图7所示，图7表示尾部阀门9关闭时5号实验衬管7的过流压力图，图中横轴表示实验衬管7的三个压力计的测点位置m，纵轴表示压力值kPa，每一条曲线的标号对应表5中的流量值序号。
表9
Figure BDA0002174574150000132
Figure BDA0002174574150000141
在另一个示例中，技术人员可以将尾部阀门9的开度设置为第二预设开度。目标流量值可以为17m3/h，控制储液罐1中的工作液分别以16m3/h、15m3/h、14m3/h、13m3/h、12m3/h、11m3/h及10m3/h的流量值流入实验衬管7。获取上述5种实验衬管7在各流量值时刻下，对应的第一压力计101检测的压力值、第二压力计102检测的压力值和第三压力计103检测的压力值，用P1、P2和P3表示各压力计检测到的压力值。
如表10所示，表10表示当尾部阀门9的的开度设置为第二预设开度时，各压力计检测得到的1号实验衬管7的压力值，对表进行绘图如图8所示，图8表示尾部阀门9打开时1号实验衬管7的过流压力图，图中横轴表示实验衬管7的三个压力计的测点位置m，纵轴表示压力值kPa，每一条曲线的标号对应表5中的流量值序号。
表10
流量值序号 流量值(m<sup>3</sup>/h) P1(kPa) P2(kPa) P3(kPa)
① 17.29 76.4 61.5 49.3
② 16.14 70.9 56.3 44.4
③ 15.09 67.7 53.3 42.4
④ 14.06 64.5 50.3 38.6
⑤ 13.03 54.2 40.8 28.7
⑥ 11.08 48.4 35.3 23.4
⑦ 10.18 46.0 34.8 24.3
⑧ 9.28 44.8 32.2 17.6
如表11所示，表11表示当尾部阀门9的的开度设置为第二预设开度时，各压力计检测得到的2号实验衬管7的压力值，对表进行绘图如图9所示，图9表示尾部阀门9打开时2号实验衬管7的过流压力图，图中横轴表示实验衬管7的三个压力计的测点位置m，纵轴表示压力值kPa，每一条曲线的标号对应表5中的流量值序号。
表11
流量值序号 流量值(m<sup>3</sup>/h) P1(kPa) P2(kPa) P3(kPa)
① 17.27 77.3 66.8 59.4
② 16.15 75.4 64.5 57.3
③ 15.27 72.2 61.7 54.9
④ 14.14 67.8 57.8 50.9
⑤ 13.18 64.3 54.5 48
⑥ 12.25 60 50.4 43
⑦ 11.19 54.1 45 38.5
⑧ 10.05 44.3 35.4 29
如表12所示，表12表示当尾部阀门9的的开度设置为第二预设开度时，各压力计检测得到的3号实验衬管7的压力值，对表进行绘图如图10所示，图10表示尾部阀门9打开时3号实验衬管7的过流压力图，图中横轴表示实验衬管7的三个压力计的测点位置m，纵轴表示压力值kPa，每一条曲线的标号对应表5中的流量值序号。
表12
流量值序号 流量值(m<sup>3</sup>/h) P1(kPa) P2(kPa) P3(kPa)
① 17.63 132 125.3 117.2
② 16.16 108 102.2 96.8
③ 15.34 98 91.3 86.6
④ 14.37 84.5 78.1 73.5
⑤ 13.24 69.7 63.4 58.9
⑥ 12.51 60.5 54.3 49.8
⑦ 11.53 48.8 43.4 38.9
⑧ 10.28 36.6 31.3 27.3
如表13所示，表13表示当尾部阀门9的的开度设置为第二预设开度时，各压力计检测得到的4号实验衬管7的压力值，对表进行绘图如图11所示，图11表示尾部阀门9打开时4号实验衬管7的过流压力图，图中横轴表示实验衬管7的三个压力计的测点位置m，纵轴表示压力值kPa，每一条曲线的标号对应表5中的流量值序号。
表13
流量值序号 流量值(m<sup>3</sup>/h) P1(kPa) P2(kPa) P3(kPa)
① 17.13 97.6 92.9 88.9
② 16.19 84.4 79.6 75.8
③ 15.17 71.3 66.6 62.2
④ 14.23 53.2 49.2 45.8
⑤ 13.22 42.3 38.4 35.6
⑥ 12.3 38.1 34.7 30.4
⑦ 11.3 31.4 27.9 25.6
⑧ 10.26 24 21.5 19.8
如表14所示，表14表示当尾部阀门9的的开度设置为第二预设开度时，各压力计检测得到的5号实验衬管7的压力值，对表进行绘图如图12所示，图12表示尾部阀门9打开时5号实验衬管7的过流压力图，图中横轴表示实验衬管7的三个压力计的测点位置m，纵轴表示压力值kPa，每一条曲线的标号对应表5中的流量值序号。
表14
Figure BDA0002174574150000161
Figure BDA0002174574150000171
表5至表14表示5种不同设计参数的实验衬管7在流量值为17m3/h、16m3/h、15m3/h、14m3/h、13m3/h、12m3/h、11m3/h及10m3/h时的各压力计检测到的压力值，根据表5至表14经过绘图可以得到图3至图12，图3至图12表示5种不同设计参数的实验衬管7在不同流量值时刻的各压力计检测到的过流压力图，可以得出以下结论。
结论一、当流量值增加时，五种实验衬管7的各压力值均增加。
结论二、对于螺旋布孔衬管，当流量值大于13m3/h时，通孔数越多，孔距越小，其对应的压力值越小；当流量值小于11m3/h时，三种不同的螺旋布孔衬管的压力值相差不大。
结论三、对于交错割缝衬管，当流量值大于16m3/h时，其压力值仅小于3号孔距为300mm的螺旋布孔衬管；当流量值小于14m3/h时，两种交错割缝衬管的压力值均比螺旋布孔衬管小；5号实验衬管7比4号实验衬管7的压力值大。
技术人员在获取到5种实验衬管7在各流量值时刻下对应的第一压力计101检测的压力值、第二压力计102检测的压力值和第三压力计103检测的压力值后，可以将第一压力计101检测的压力值和第二压力计102检测的压力值的差值作为第一管段71的过流阻力，将第二压力计102检测的压力值和第三压力计103检测的压力值的差值作为第二管段72的过流阻力。
表5至表9表示当尾部阀门9关闭时，5种实验衬管7在各流量值时刻下对应的各压力计检测到的压力值，根据表5至表9可以得到尾部阀门9关闭时，5种实验衬管7在各流量值时刻下对应的的第一管段71的过流阻力和第二管段72的过流阻力。
表10至表14表示当尾部阀门9的的开度设置为第二预设开度时，5种实验衬管7在各流量值时刻下对应的各压力计检测到的压力值，根据表10至表14可以得到尾部阀门9的的开度设置为第二预设开度时，5种实验衬管7在各流量值时刻下对应的的第一管段71的过流阻力和第二管段72的过流阻力。下面以尾部阀门9的的开度设置为第二预设开度的情况为例说明方案。
如表15所示，表15表示当尾部阀门9的的开度设置为第二预设开度时，5种实验衬管7在各流量值时刻下通过计算得到对应的的第一管段71的过流阻力。
表15
流量值(m<sup>3</sup>/h) 1号(kPa) 2号(kPa) 3号(kPa) 4号(kPa) 5号(kPa)
17 14.9 10.5 6.7 4.7 4.2
16 14.6 10.9 5.8 4.8 4.0
14 14.2 10 6.4 4 3.8
13 13.4 9.8 6.3 3.9 3.6
11 13.1 9.1 5.4 3.5 3.5
10 11.2 8.9 5.3 2.5 2.0
如表16所示，表16表示当尾部阀门9的的开度设置为第二预设开度时，5种实验衬管7在各流量值时刻下通过计算得到对应的的第二管段72的过流阻力。
表16
流量值(m<sup>3</sup>/h) 1号(kPa) 2号(kPa) 3号(kPa) 4号(kPa) 5号(kPa)
17 12.2 7.4 6.1 4 2.6
16 11.9 7.2 5.4 3.8 2.2
14 11.7 6.9 4.6 3.4 2.2
13 12.1 6.5 4.5 2.8 1.9
11 11.9 6.5 4.5 2.3 0.6
10 10.5 6.4 4 1.7 0.7
根据表15和表16可知当流量值增加时，第一管段71和第二管段72的过流阻力均增大，但五种实验衬管7每管段最大的过流阻力仅为14.9kPa，过流阻力均较小，不会影响工作液在管道内的流动，交错割缝管的过流阻力比螺旋布孔管的过流阻力，5种实验衬管7管段第一管段71的过流阻力均比第二管段72的大。
在实际气井酸化改造过程中，尾部阀门9打开和关闭对应两种不同的工况，技术人员在设定好现场流量值后，根据上述步骤203中的公式将现场流量值换算为实验中的目标流量值，可以根据该目标流量值对应表15和表16进行衬管的挑选。其中，实验衬管7的过流阻力越小，实验衬管的性能越好，在挑选好实验衬管7后，可以按照实验衬管7的通孔排布方式、通孔个数和孔距对实际中衬管进行修改和优化。
可选的，技术人员还可以开启投球阀门4，通过离心泵2，逐渐提升工作液的流量值，通过套管6和实验衬管7观察暂堵球的暂堵效果。
在实施中，技术人员可以对暂堵球进行均匀染色，并对染色后的暂堵球进行搅拌和流动测试，保证暂堵球不掉色。开启投球阀门4，投入暂堵球，暂堵球随着工作液一起进入实验衬管7内。通过离心泵2，逐渐提升工作液的流量值，观察并记录暂堵球在实验衬管7内封堵通孔的情况。
可选的，技术人员还可以将该暂堵球更换为其它暂堵球，重复实验步骤，得到多组不同暂堵球的对比实验。
例如，暂堵球可以设置有3组，1号暂堵球的材质为POM、直径为11mm、密度为1.345g/cm3的暂堵球；2号暂堵球的材质为POM、直径为12mm、密度为1.368g/cm3的暂堵球；3号暂堵球的材质为尼龙、直径为12mm、密度为1.141g/cm3的暂堵球。
当用1号暂堵球进行实验时，可以观察到在流量为6m3/h时投入，暂堵球在进口处聚集，未见堵住小孔；流量增大到8m3/h，暂堵球在进口处漂浮，滚动，但仍未见堵住小孔；流量增大至12m3/h，暂堵球随着工作液往后滚动，滚动过程中，暂堵球开始堵住第一管段71和第二管段72下方的小孔；流量增大至14m3/h，暂堵球继续往后滚动，基本把各段的下方全部堵住，但并未有暂堵球将侧方或上方堵住；流量增大至16m3/h，未发生改变。改变不同阀门的开度，也未发生改变。
当用2号暂堵球进行实验时，情况和1号暂堵球基本一致。
当用3号暂堵球进行实验时，可以观察到在流量为6m3/h时投入，暂堵球在进口处聚集，未见堵住小孔；流量增大到8m3/h，暂堵球在进口处漂浮，滚动，暂堵球开始堵住第一管段71下方的小孔；流量增大到10m3/h，第一管段71下方、侧下方以及侧方部分被堵住；流量增大至12m3/h，暂堵球向前滚动中开始堵住第二管段72下方小孔，第一管段71小孔堵塞情况不变；流量增大至14m3/h，第二管段72侧下方小孔部分被堵住，下方小孔基本全被堵住；流量增大至16m3/h，第一管段71和第二管段72下方和侧下方小孔基本全部堵住，第三管段73下方小孔基本全部堵住。将第一管段71和第三管段73的阀门全部关闭，处于第二管段72的暂堵球有上升的趋势，但仍不能将上方堵住。
根据上述观察到的实验现象可以得出以下结论：
结论一、根据1号暂堵球和2号暂堵球的实验现象，可知暂堵球的孔径对暂堵球的暂堵效果并无影响。
结论二、根据1号暂堵球和3号暂堵球的实验现象，可知暂堵球的密度对暂堵球的暂堵效果有较大的影响，在同等流量条件下，1号暂堵球只能堵住下方的小孔，而3号暂堵球可以堵住侧下方的小孔，在后续实验或者现场操作中，可以选择投入一定量的浮球来封堵上部分的小孔。
结论三、根据3号暂堵球的实验现象，工作液的流量对暂堵球的暂堵效果有影响，在实验衬管7第一管段71，流量较大，暂堵球在该处可以漂浮。将第一管段71和第三管段73的阀门8全部关闭后，第二管段72的阀门8处流量变大，暂堵球在该处有一定的上升趋势。在后续的实验或现场操作中，可以加大流量。
结论四、根据3号暂堵球的实验现象，通孔内外的压差即对应不同渗透率对暂堵球的暂堵效果有影响。将第一管段71和第三管段73的阀门8全部关闭后，第二管段72的通孔的内外压差变大，暂堵球在该处有一定的上升趋势。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过透明材料的套管6和实验衬管7观察不同设计参数的实验衬管7的过流能力，利用多个压力计检测不同设计参数的实验衬管7对应目标流量值的压力值，通过计算得到不同设计参数的实验衬管7的过流阻力，从而在实际气井酸化改造中根据过流阻力大小设计衬管的通孔的形状和分布，降低过流阻力。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种衬管过流阻力实验测量的方法，其特征在于，所述方法应用于衬管过流实验装置，所述衬管过流实验装置包括储液罐1、离心泵2、流量计3、投球阀门4、投球罐5、套管6、实验衬管7、多个阀门8、尾部阀门9和多个压力计，其中，套管6和实验衬管7为透明材料制成，储液罐1的出料通道连接离心泵2的入料通道，离心泵2的出料通道通过流量计3与实验衬管7的第一端连接，套管6套设在实验衬管7的外部，实验衬管7的管壁上设置有多个通孔，多个压力计的检测端设置在实验衬管7的管壁处，多个压力计至少包括第一压力计101和第二压力计102，第一压力计101和第二压力计102在实验衬管7的轴向上的距离为预设距离，多个阀门8设置在套管6的管壁上，尾部阀门9设置在实验衬管7的第二端，所述方法包括：
将每个阀门8的开度设置为第一预设开度，将投球阀门4和尾部阀门9关闭；
通过离心泵2，控制储液罐1中的工作液以目标流量值流入实验衬管7；
当所述多个压力计检测的压力值稳定时，获取第一压力计101检测的第一压力值和第二压力计102检测的第二压力值；
基于所述第一压力值和所述第二压力值，确定第一过流阻力。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一压力计101的检测端设置在实验衬管7的第一端。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，实验衬管7至少包括第一管段71、第二管段72、第三管段73，第一管段71位于实验衬管7的第一端，第二管段72与实验衬管7的第一端的距离小于第三管段73与实验衬管7的第一端的距离；
第二压力计102的检测端设置在第一管段71与第二管段72之间；
所述多个压力计还包括第三压力计103，第三压力计103的检测端设置在第三管段73与第二管段72之间。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述多个压力计检测的压力值稳定时，获取第三压力计103检测的第三压力值，基于所述第三压力值和所述第二压力值，确定第二过流阻力。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一压力值和所述第二压力值，确定第一过流阻力，包括：
将所述第二压力值与所述第一压力值的差值确定为第一过流阻力；
所述基于所述第三压力值和所述第二压力值，确定第二过流阻力，包括：
将所述第三压力值与所述第二压力值的差值确定为第二过流阻力。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将尾部阀门9的开度设置为第二预设开度；
当所述多个压力计检测的压力值稳定时，获取第一压力计101检测的第四压力值、第二压力计102检测的第五压力值和第三压力计103检测的第六压力值；
基于所述第四压力值和所述第五压力值，确定第三过流阻力，基于所述第五压力值和所述第六压力值，确定第四过流阻力。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述第四压力值和所述第五压力值，确定第三过流阻力，基于所述第五压力值和所述第六压力值，确定第四过流阻力，包括：
将所述第五压力值与所述第四压力值的差值确定为第三过流阻力，将所述第六压力值与所述第五压力值的差值确定为第四过流阻力。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过离心泵2，控制储液罐1中的工作液以其它流量值流入实验衬管7；
每调节一次流量值后，当所述多个压力计检测的压力值稳定时，获取第一压力计101检测的第七压力值、第二压力计102检测的第八压力值和第三压力计103检测的第九压力值，基于所述第七压力值和所述第八压力值，确定第五过流阻力，基于所述第八压力值和所述第九压力值，确定第六过流阻力。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述衬管过流实验装置中的实验衬管7更换为其它实验衬管7；
每更换一次实验衬管7后，通过离心泵2，控制储液罐1中的工作液以目标流量值流入实验衬管7，当所述多个压力计检测的压力值稳定时，获取第一压力计101检测的第十压力值、第二压力计102检测的第十一压力值和第三压力计103检测的第十二压力值，基于所述第十压力值和所述第十一压力值，确定第七过流阻力，基于所述第十一压力值和所述第十二压力值，确定第八过流阻力。
10.根据权利要求1-9任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
开启投球阀门4；
通过离心泵2，逐渐提升工作液的流量值。
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