CN112763244A - 一种固体颗粒阻垢剂井筒释放效果模拟评价装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种固体颗粒阻垢剂井筒释放效果模拟评价装置及方法，包括进液模块、模拟井筒和出液模块，所述进液模块和出液模块分别与模拟井筒的进口和出口连通。出液模块包括出液管、金属摩阻管、取样器和废液罐，所述金属摩阻管一端与模拟井筒顶部连通，另一端与出液管连通，所述取样器设于出液管上。模拟井筒包括釜体、底板和釜体盖，所述釜体、底板均与釜体盖密封连接，所述釜体下部设有射孔段。本发明可以模拟井底高温高压环境，在一定排量下通过间歇电路控制器控制射流泵的开闭时间，模拟采油井采液工况流体扰动对口袋中固体颗粒阻垢剂溶解和释放的影响；釜体底板高度可调，可根据不同的井筒实现调节对应的井底口袋深度。

Description

一种固体颗粒阻垢剂井筒释放效果模拟评价装置及方法

技术领域

本发明属于油田化学技术领域，具体涉及一种固体颗粒阻垢剂井筒释放效果模拟评价装置及方法。

背景技术

油田开发过程中，因地层水矿化度高，相互间不配伍，以及因温度压力平衡状态破坏，导致井筒出现结垢问题，影响油田开发生产。

井筒通常的防垢措施是投加阻垢剂，目前固体颗粒阻垢剂技术是研究的热点。将高效阻垢剂固化到固体颗粒中，在地面通过油套环空投加沉积到井底口袋中。固体颗粒在井下高温高压环境缓慢溶解，稳定释放阻垢剂达到长效防垢（最长达3个月以上）的目的。固体颗粒阻垢剂在规模应用前需要进行缓释性能评价以确定其适用性，通常采用高温高压釜模拟井底环境测试阻垢剂的释放及性能。借助于高温高压釜可以模拟油井下高温高压环境，将固体颗粒阻垢剂置入釜体内高温高压环境下静置一定周期后取出，但采油过程流体扰动对口袋中固体颗粒阻垢剂的释放，高温高压下的流体取样需要频繁打开釜盖，导致泄压降温等问题还需要解决。或者使用环路装置进行阻垢颗粒缓释效果评价，通常环路装置管径比较小，阻垢颗粒容易造成管路堵塞、卡泵、颗粒破碎的问题，同时也不能完全模拟井下的高压环境。

但由于没有考虑采油过程流体扰动对口袋中固体颗粒阻垢剂释放的影响，模拟评价结果不够准确，而且存在无法对高温高压下的流体进行取样等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固体颗粒阻垢剂井筒释放效果模拟评价装置，克服现有技术中存在的上述技术问题。

本发明的另一个目的在于提供一种固体颗粒阻垢剂井筒释放效果模拟评价方法，评价结果更客观。

为此，本发明提供的技术方案如下：

一种固体颗粒阻垢剂井筒释放效果模拟评价装置，包括进液模块、模拟井筒和出液模块，所述进液模块和出液模块分别与模拟井筒的进口和出口连通。

所述进液模块包括储液罐、进液管和射流泵，所述射流泵电连接有间歇电路控制器，所述进液管一端连通储液罐，所述进液管另一端连通射流泵，所述模拟井筒下部设有射孔段，所述射流泵的出液口与射孔段连通。

所述出液模块包括出液管和废液罐，所述出液管设于模拟井筒与废液罐之间。

所述模拟井筒包括釜体、底板和釜体盖，所述釜体、底板均与釜体盖密封连接，所述釜体下部设有射孔段。

所述出液模块还包括取样系统，所述取样系统包括金属摩阻管和取样器，所述金属摩阻管一端与模拟井筒顶部连通，另一端与出液管连通，所述取样器设于出液管上。

所述釜体与底板螺纹连接，所述底板高度可调。

所述釜体外壁缠有加热线圈，所述加热线圈外设有保温层。

一种固体颗粒阻垢剂井筒释放效果模拟评价方法，采用固体颗粒阻垢剂井筒释放效果模拟评价装置，包括以下步骤：

步骤1）确定待模拟试验井工作参数；

步骤2）根据地层水水质离子数据，配制模拟地层水置入储液罐中；

步骤3）调整模拟井筒的井底口袋深度，在模拟井筒内加入一定质量的待评价固体颗粒阻垢剂，并将温度、压力调整至试验井的井底温度压力；

步骤4）打开间歇电路控制器，按照待模拟井的抽油泵工作参数控制射流泵的工作制度，将储液罐中的模拟地层水经射孔段16泵入模拟井筒内；

步骤5）部分溶解的固体颗粒阻垢剂在射流泵压力推动下，流经出液管，打开取样器，取流体样品；

步骤6）保持模拟井筒温度压力不变，周期性开启流泵，取得不同时间的溶有颗粒阻垢剂有效成分的流体样品；

步骤7）对流体样品的有效成分进行测定，得到时间-有效成分含量缓慢释放曲线。

步骤1）中所述待模拟试验井工作参数包括水质离子数据、产液量、井底口袋深度、井底温度压力、抽油泵工作参数和固体颗粒阻垢剂的加入量，其中，固体颗粒阻垢剂的加入量根据产液量和加药浓度确定。

步骤4）中所述抽油泵工作参数包括冲程、冲次和抽油泵容积，所述流泵的工作制度包括排量、开机和关机时间。

本发明的有益效果是：

本发明提供的这种体颗粒阻垢剂井筒释放效果模拟评价装置，可以模拟井底高温高压环境，在一定排量下通过间歇电路控制器控制射流泵的开闭时间，模拟采油井采液工况流体扰动对口袋中固体颗粒阻垢剂溶解和释放的影响；釜体底板17高度可调，可根据不同的井筒实现调节对应的井底口袋深度。

本发明采用金属摩阻管散热降压，将釜体内的高温高压流体变成常温常压流体，而且根据压力调节金属摩阻管的长度，使出液管出口压力＜0.1MPa，可随时安全取样。

下面将结合附图做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明的一种实施方式结构示意图。

图中：1、储液罐；2、进液管；3、射流泵；4、间歇电路控制器；5、加热线圈；6、釜体；7、紧固螺栓；8、釜体盖；9、金属摩阻管；10、加热线圈控制电路；11、井底口袋；12、固体颗粒阻垢剂；13、出液管；14、取样器；15、废液罐；16、射孔段；17、底板。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

现参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

实施例1：

本实施例提供了一种固体颗粒阻垢剂井筒释放效果模拟评价装置，包括进液模块、模拟井筒和出液模块，所述进液模块和出液模块分别与模拟井筒的进口和出口连通。

该评价装置通过模拟井筒模拟井底口袋11中的固体颗粒阻垢剂在高温、高压下的溶解和释放，进液模块和出液模块可以实现试验评价过程的连续进行，方便操作。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种固体颗粒阻垢剂井筒释放效果模拟评价装置，所述进液模块包括储液罐1、进液管2和射流泵3，所述射流泵3电连接有间歇电路控制器4，所述进液管2一端连通储液罐1，所述进液管2另一端连通射流泵3，所述模拟井筒下部设有射孔段16，所述射流泵3的出液口与射孔段16连通。

在一定排量下通过间歇电路控制器4控制射流泵3的开闭时间，模拟采油井采液工况流体扰动对口袋中固体颗粒阻垢剂溶解和释放的影响。

实施例3：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种固体颗粒阻垢剂井筒释放效果模拟评价装置，所述出液模块包括出液管13和废液罐15，所述出液管13设于模拟井筒与废液罐15之间。

固体颗粒阻垢剂在模拟井筒的井底口袋11内的模拟地层水中缓慢溶解，溶液通过出液管13周期性的流出进行取样后其余流入废液罐15，之后再加入等量的模拟地层水，如此反复取得不同时间的溶有颗粒阻垢剂有效成分的溶液。

实施例4：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种固体颗粒阻垢剂井筒释放效果模拟评价装置，所述模拟井筒包括釜体6、底板17和釜体盖8，所述釜体6、底板17均与釜体盖8密封连接，所述釜体6下部设有射孔段16。

射孔段16与底板17之间为井底口袋11，固体颗粒阻垢剂加入后置于井底口袋11内，釜体6由钢质圆筒加工焊接而成，可耐压20 MPa，直径和高度比1～1.2:20，釜体盖8与釜体6密封配合，可承压15 MPa以上。

实施例5：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种固体颗粒阻垢剂井筒释放效果模拟评价装置，所述出液模块还包括取样系统，所述取样系统包括金属摩阻管9和取样器14，所述金属摩阻管9一端与模拟井筒顶部连通，另一端与出液管13连通，所述取样器14设于出液管13上。

用一定长度的金属摩阻管9将釜体6内的高温高压流体变成常温常压流体，可随时安全取样。

实施例6：

在实施例4的基础上，本实施例供了一种固体颗粒阻垢剂井筒释放效果模拟评价装置，所述釜体6与底板17螺纹连接，所述底板17高度可调。

釜体6下部加工有内螺纹，旋转釜体6底板17可以调整釜体6底板17旋入釜体6内的高度，通过调整釜体6最下端的底板17，可以使井底口袋11深度连续可调。

实施例7：

在实施例4的基础上，本实施例供了一种固体颗粒阻垢剂井筒释放效果模拟评价装置，所述釜体6外壁缠有加热线圈5，所述加热线圈5外设有保温层。

通过加热线圈5和保温层实现模拟井筒的温度要求，由加热线圈控制电路10控制给釜体6的加热温度，加热温度连续可调。

实施例8：

在实施例1的基础上，本实施例供了一种固体颗粒阻垢剂井筒释放效果模拟评价装置，包括进液模块、模拟井筒和出液模块。如图1所示，进液模块包括储液罐1，进液管2，射流泵3和间歇电路控制器4；模拟井筒包括釜体6，釜体盖8和底板17，通过6个紧固螺栓7将釜体6和釜体盖8紧密固定，釜体6壁缠有加热线圈5，加热线圈5外有保温层，由加热线圈控制电路10控制给釜体6的加热温度，加热温度25～100℃连续可调；釜体6由钢质圆筒加工焊接而成，可耐压20 MPa，釜体6下部一侧有射孔段16和射流泵3的出液口连接，射孔段16下部为井底口袋11，通过调整最下端的底板17，可以使井底口袋11深度20-60cm连续可调；出液模块包括金属摩阻管9、出液管13、取样器14和废液罐15，金属摩阻管9由多根管螺纹连接组成，长度可调（根据釜体6内压力情况，高压则接入摩阻管多，低压则减少摩阻管，总体原则保持摩阻管路长度与釜体6内压力匹配，使出液管13出口压力＜0.1MPa）；金属摩阻管9一端与釜体盖8顶端开孔紧固连接后，成圆环状盘绕起来，另一端和出液管13连接，取样器14安装在出液管13上，取样器14上有阀门扳手和压力表。

在本实施例中，射流泵3具有小排量高压的特点，排量0.5-2升/分钟，最大工作压力可达15MPa，正常工作压力10 MPa；通过间歇电路控制器44可以控制射流泵3间歇运行，开机00-99秒,关机00-99分，并具有倒计时功能。

实施例9：

本实施例提供了一种固体颗粒阻垢剂井筒释放效果模拟评价方法，采用固体颗粒阻垢剂井筒释放效果模拟评价装置，包括以下步骤：

步骤1）确定待模拟试验井工作参数；

步骤2）根据地层水水质离子数据，配制模拟地层水置入储液罐1中；

步骤3）调整模拟井筒的井底口袋11深度，在模拟井筒内加入一定质量的待评价固体颗粒阻垢剂12，并将温度、压力调整至试验井的井底温度压力；

步骤4）打开间歇电路控制器4，按照待模拟井的抽油泵工作参数控制射流泵3的工作制度，将储液罐1中的模拟地层水经射孔段16泵入模拟井筒内；

步骤5）部分溶解的固体颗粒阻垢剂在射流泵3压力推动下，流经出液管13，打开取样器14，取流体样品；

步骤6）保持模拟井筒温度压力不变，周期性开启流泵，取得不同时间的溶有颗粒阻垢剂有效成分的流体样品；

步骤7）对流体样品的有效成分进行测定，得到时间-有效成分含量缓慢释放曲线。

本方法的模拟过程更接近固体颗粒阻垢剂在井底口袋11中的溶解和释放过程，评价结果更准确。

实施例10：

在实施例9的基础上，本实施例提供了一种固体颗粒阻垢剂井筒释放效果模拟评价方法，包括以下步骤：

（1）确定待模拟试验井工作参数：水质离子数据、产液量、口袋深度、井底温度压力、抽油泵工作制度，根据产液量、加药浓度进行固体颗粒阻垢剂的质量计算、确定金属摩阻管9的长度（摩阻管路长度与釜体6内压力匹配，使出液管13出口压力＜0.1MPa）；

（2）按照地层水水质数据，配制足量的模拟地层水置入储液罐1内；

（3）调整釜体6底板17到需要的模拟口袋深度；打开紧固螺栓7，取下釜体盖8，向井底口袋11中倒入一定质量的固体颗粒阻垢剂，盖好釜体盖8，紧固好螺栓；通过加热线圈控制电路10调整釜体6到设定温度；

（4）打开间歇电路控制器4，按照待模拟井的抽油泵工作参数（冲程、冲次、抽油泵容积）控制射流泵3的工作制度（排量、开机和关机时间等），将模拟地层水经射孔段16泵入评价装置釜体6内；

（5）部分溶解的固体颗粒阻垢剂中的有机磷，在射流泵3压力推动作用下，随模拟地层水进入金属摩阻管9，在摩阻管作用和散热下，釜体6内高温高压的流体变成常温常压流体，经出液管13流入废液罐15内；

（6）打开取样器14阀门，取流体样；

（7）保持釜体6温度压力不变，周期性（1-2天）开启流泵，取得不同时间的溶有颗粒阻垢剂有效成分的溶液。

（8）对每次取出的溶液用滴定法或等离子发射光谱法（ICP）测试溶液中的阻垢剂有效成分含量(如有机磷)，得出阻垢剂的时间-有效成分含量缓慢释放曲线。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种固体颗粒阻垢剂井筒释放效果模拟评价装置，其特征在于：包括进液模块、模拟井筒和出液模块，所述进液模块和出液模块分别与模拟井筒的进口和出口连通。

2.根据权利要求1所述的一种固体颗粒阻垢剂井筒释放效果模拟评价装置，其特征在于：所述进液模块包括储液罐、进液管和射流泵，所述射流泵电连接有间歇电路控制器，所述进液管一端连通储液罐，所述进液管另一端连通射流泵，所述模拟井筒下部设有射孔段，所述射流泵的出液口与射孔段连通。

3.根据权利要求1所述的一种固体颗粒阻垢剂井筒释放效果模拟评价装置，其特征在于：所述出液模块包括出液管和废液罐，所述出液管设于模拟井筒与废液罐之间。

4.根据权利要求1所述的一种固体颗粒阻垢剂井筒释放效果模拟评价装置，其特征在于：所述模拟井筒包括釜体、底板和釜体盖，所述釜体、底板均与釜体盖密封连接，所述釜体下部设有射孔段。

5.根据权利要求3所述的一种固体颗粒阻垢剂井筒释放效果模拟评价装置，其特征在于：所述出液模块还包括取样系统，所述取样系统包括金属摩阻管和取样器，所述金属摩阻管一端与模拟井筒顶部连通，另一端与出液管连通，所述取样器设于出液管上。

6.根据权利要求4所述的一种固体颗粒阻垢剂井筒释放效果模拟评价装置，其特征在于：所述釜体与底板螺纹连接，所述底板高度可调。

7.根据权利要求4所述的一种固体颗粒阻垢剂井筒释放效果模拟评价装置，其特征在于：所述釜体外壁缠有加热线圈，所述加热线圈外设有保温层。

8.一种固体颗粒阻垢剂井筒释放效果模拟评价方法，采用权利要求5所述的固体颗粒阻垢剂井筒释放效果模拟评价装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）确定待模拟试验井工作参数；

步骤2）根据地层水水质离子数据，配制模拟地层水置入储液罐中；

步骤3）调整模拟井筒的井底口袋深度，在模拟井筒内加入一定质量的待评价固体颗粒阻垢剂，并将温度、压力调整至试验井的井底温度压力；

步骤4）打开间歇电路控制器，按照待模拟井的抽油泵工作参数控制射流泵的工作制度，将储液罐中的模拟地层水经射孔段泵入模拟井筒内；

步骤5）部分溶解的固体颗粒阻垢剂在射流泵压力推动下，流经出液管，打开取样器，取流体样品；

步骤6）保持模拟井筒温度压力不变，周期性开启流泵，取得不同时间的溶有颗粒阻垢剂有效成分的流体样品；

步骤7）对流体样品的有效成分进行测定，得到时间-有效成分含量缓慢释放曲线。

9.根据权利要求8所述的一种固体颗粒阻垢剂井筒释放效果模拟评价方法，其特征在于：步骤1）中所述待模拟试验井工作参数包括水质离子数据、产液量、井底口袋深度、井底温度压力、抽油泵工作参数和固体颗粒阻垢剂的加入量，其中，固体颗粒阻垢剂的加入量根据产液量和加药浓度确定。

10.根据权利要求8所述的一种固体颗粒阻垢剂井筒释放效果模拟评价方法，其特征在于：步骤4）中所述抽油泵工作参数包括冲程、冲次和抽油泵容积，所述流泵的工作制度包括排量、开机和关机时间。

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