CN202101844U

CN202101844U - 一种防砂筛管综合性能检测实验装置

Info

Publication number: CN202101844U
Application number: CN2011201903888U
Authority: CN
Inventors: 董长银; 刘春苗; 刘永红; 武龙; 李志芬
Original assignee: China University of Petroleum East China
Current assignee: China University of Petroleum East China
Priority date: 2011-06-08
Filing date: 2011-06-08
Publication date: 2012-01-04
Anticipated expiration: 2021-06-08

Abstract

一种防砂筛管综合性能检测实验装置。装置包括密闭主罐体、模拟井壁套筒、模拟套管、模拟射孔孔眼和紧固拉杆；主罐体包括顶盖、圆筒侧壁和支撑底，其侧壁上设有8个进液口，支撑底设有1个出液口及7个测压孔，顶盖设有2个排气孔及4个装配吊环；模拟井壁套筒和模拟套管均为带有多个孔眼的钢制圆筒，嵌套于主罐体内，可拆卸；模拟孔眼为柔韧性较好的塑料短管；紧固拉杆为特制的钢制螺栓。本实用新型可用于模拟射孔、裸眼、筛管防砂和砾石充填防砂等防砂完井情况，模拟实际井底的径向流动状态，可以采集流量、压力和出砂量等数据，为防砂筛管的性能评价提供基础。

Description

一种防砂筛管综合性能检测实验装置

技术领域

本实用新型涉及一种防砂筛管综合性能检测实验装置，属于疏松砂岩油气田开发技术领域。

背景技术

目前，出砂已经成为疏松砂岩油气藏开采过程中面临的主要问题之一，防砂是解决出砂问题的主要途径。防砂筛管作为主要井下防砂工具在防砂井中大量应用。目前采用的防砂筛管种类繁多，包括绕丝筛管、割缝衬管、双层预充填砾石绕丝筛管、金属棉滤砂管、陶瓷滤砂管等。这些筛管的挡砂介质各不相同，其防砂效果取决于筛管本身特性和地层砂及流体性质等因素。

防砂筛管在油气井防砂完井及作业中得到大量应用，其选型与设计对于取得良好的防砂效果至关重要。通过实验对筛管各项性能进行科学评价是进行筛管选型与设计的有效手段。在实际生产中，如果筛管不能有效阻挡地层砂或筛管被堵塞严重降低产能，意味着防砂失效或失败。因此，防砂效果好的筛管必须满足两个条件：一是不容易被堵塞，即在被堵塞前保持尽可能长的生产时间；二是能够有效阻挡地层砂通过，即通过筛管的地层砂越少越好。前者称为筛管的抗堵塞能力，后者称为筛管的挡砂能力。目前尚缺乏能够反映防砂筛管上述各项性能以及综合性能的评价指标体系和评价方法以及配套的实验检测手段。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种防砂筛管综合性能检测实验装置。

一种防砂筛管综合性能检测实验装置，包括密闭主罐体、模拟井壁套筒、模拟套管、模拟射孔孔眼和紧固拉杆；可拆卸的模拟井壁套筒和模拟套管均嵌套于密闭主罐体内，位于密闭主罐体的轴心处；模拟射孔孔眼装配于模拟井壁套筒和模拟套管的孔眼中；用于紧固主罐体的紧固拉杆与主罐体的顶盖和支撑底连接；所述的防砂筛管综合性能检测实验装置还设有分流量系统、恒流供液系统、流量实时监测系统、出砂量监测系统和压力实时采集系统。

所述的密闭主罐体为圆筒状，包括顶盖、侧壁和支撑底；顶盖上部设有2个排气孔和4个装配吊环；在侧壁外侧，自上而下设有2排进液口，每排各设有4个进液口均匀分布于侧壁的四周；支撑底上部开有4个装配槽，支撑底下部中心处设有一个出液口，支撑底还设有7个测压孔；密闭主罐体和与其连接的各个部件都密封连接。

所述的模拟井壁套筒和模拟套管均为带有多个孔眼的钢制圆筒。

所述的模拟射孔孔眼为柔韧性好的塑料短管。

所述的紧固拉杆为钢制螺栓。

所述的分流量系统为具有1个进液口和8个出液口的分流装置，分别与恒流供液系统的出液口和密闭主罐体的进液口相连接；所述恒流供液系统包括储液罐和恒流泵，通过分流量系统与密闭主罐体的进液口连接；所述流量实时采集系统包括流量计和数据采集电脑，流量计与采集电脑相连，流量实时采集系统与密闭主罐体的出液口连接；所述出砂量监测系统为带有透明集砂量筒的沉砂罐，与密闭主罐体的出液口连接；所述压力实时采集系统包括7个压力传感器，分别设置在密闭主罐体出液口处1个、主罐体圆筒侧壁和模拟井壁套筒之间3个、模拟井壁套筒和模拟套管之间的3个。

所述出砂量监测系统为圆筒状沉砂罐，包括圆筒状壳体、沉砂罐出液口、滤砂网挡圈、滤砂网、锥状壳体、沉砂罐支架、沉砂罐沉砂口、阀门、沉砂口短节、集砂量筒和沉砂罐进液口；所述锥状壳体为圆锥状，其下端与沉砂罐沉砂口相接；所述沉砂罐进液口为锥状壳体向外伸出的一段圆管，与密闭主罐体的出液口连接。

所述滤砂网为圆形滤网。

所述集砂量筒为带有刻度的透明有机玻璃圆筒。

所述的实验装置可以模拟射孔、裸眼、筛管防砂、砾石充填防砂等各种组合情况，其装配及填充情况如下：

a.射孔完井筛管防砂：四层结构齐全，在模拟井壁套筒与主罐体侧壁环空中填充地层砂，评价射孔完井筛管性能；

b.射孔完井砾石充填防砂：四层结构齐全，在模拟井壁套筒与主罐体侧壁环空中填充地层砂；模拟套管与筛管样品之间环空填充砾石层，评价砾石层性能；

c.裸眼完井筛管防砂：四层结构齐全，去掉模拟射孔孔眼，在模拟井壁套筒与模拟套管环空中填充地层砂，评价裸眼完井筛管性能；

d.裸眼完井砾石充填防砂：四层结构齐全，去掉模拟射孔孔眼，在模拟井壁套筒与模拟套管环空中填充地层砂，在筛管与模拟套管间填充砾石，评价裸眼完井砾石层性能。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

1.本实用新型直接采用油田常用的防砂筛管及充填的砾石在室内进行试验，取材方便，操作简单，检测范围广。

2.本实用新型模拟油井井底流体真实的径向流动状态，测试结果更加真实可信，评价结果是对于油田实际生产、防砂设计施工及防砂筛管优选等都具有非常重要的意义。

3.本实用新型可以模拟射孔完井、裸眼完井方式下的筛管防砂、砾石充填防砂等四种射孔与防砂方式的组合情况，即可以对目前几乎所有的常用筛管和砾石充填层的防砂性能进行评价，应用范围十分广泛。

本实用新型能够根据不同的完井方式合理调整实验方案，模拟井底条件下的径向流动状态，评价结果更接近生产实际，实验实时监测系统能实时监测防砂筛管的压力、流量和出砂量的变化规律，实验后可做出不同防砂筛管的性能指标对比图，可以对单一筛管、多种筛管和砾石充填层的挡砂性能、流通性能、抗堵塞性能以及综合性能进行评价对比，优选出性能最优的防砂筛管，对现场防砂参数设计及防砂方案优选具有重要意义。

附图说明

图1为防砂筛管综合性能检测实验装置俯视图。

图2为防砂筛管综合性能检测实验装置主视图，即图1A-A-A方向截面结构示意图。

图3为防砂筛管综合性能检测实验装置去掉顶盖后的俯视图。

图4为防砂筛管综合性能检测实验装置连接和流程示意图。

图5为出砂量检测系统的沉砂罐去掉滤砂网后的俯视图。

图6为出砂量检测系统的沉砂罐结构示意图，即图5B-B方向截面示意图。

图7为根据筛管最大缝宽判断可通过筛管最大缝宽地层砂体积百分比示意图。

图8为驱替压差随时间变化曲线示意图。

图中1、顶盖，2、侧壁，3、支撑底，4、模拟井壁套筒，5、模拟套管，6、模拟孔眼堵头，7、模拟射孔孔眼，8、筛管，9、测压孔，10、排气孔，11、装配吊环，12、紧固拉杆，13、进液口，14、出液口，15、装配槽，16、装配孔，17、分流量系统，18、恒流供液系统，19、流量实时采集系统，20、出砂量监测系统，21、压力实时采集系统，22、圆筒状壳体，23、沉砂罐出液口，24、滤砂网挡圈，25、滤砂网，26、锥状壳体，27、沉砂罐支架，28、沉砂罐沉砂口，29、阀门，30、沉砂口短节，31、.集砂量筒，32、沉砂罐进液口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

实施例：

一种防砂筛管综合性能检测实验装置，如图1-图6所示，包括密闭主罐体、模拟井壁套筒4、模拟套管5、模拟射孔孔眼7和紧固拉杆12；可拆卸的模拟井壁套筒4和模拟套管5均嵌套于密闭主罐体内，位于密闭主罐体的轴心处；模拟射孔孔眼7装配于模拟井壁套筒4和模拟套管5的孔眼中；用于紧固主罐体的紧固拉杆12与主罐体的顶盖1和支撑底3连接；所述的防砂筛管综合性能检测实验装置还设有分流量系统17、恒流供液系统18、流量实时监测系统19、出砂量监测系统20和压力实时采集系统21。

所述的密闭主罐体为圆筒状，包括顶盖1、侧壁2和支撑底3；顶盖1上部设有2个排气孔10和4个装配吊环11；在侧壁外侧，自上而下设有2排进液口13，每排各设有4个进液口13均匀分布于侧壁的四周；支撑底上部开有4个装配槽15，支撑底下部中心处设有一个出液口14，支撑底还设有7个测压孔9；密闭主罐体和与其连接的各个部件都密封连接。

所述的模拟井壁套筒4和模拟套管5均为带有多个孔眼的钢制圆筒。

所述的模拟射孔孔眼7为柔韧性好的塑料短管。

所述的紧固拉杆12为钢制螺栓。

所述的分流量系统17为具有1个进液口和8个出液口的分流装置，分别与恒流供液系统18的出液口和密闭主罐体的进液口13相连接；所述恒流供液系统18包括储液罐和恒流泵，通过分流量系统17与密闭主罐体的进液口13连接；所述流量实时采集系统19包括流量计和数据采集电脑，流量计与采集电脑相连，流量实时采集系统19与密闭主罐体的出液口13连接；所述出砂量监测系统20为带有透明集砂量筒的沉砂罐，与密闭主罐体的出液口13连接；所述压力实时采集系统21包括7个压力传感器，分别设置在密闭主罐体出液口处1个、主罐体圆筒侧壁和模拟井壁套筒之间3个、模拟井壁套筒和模拟套管之间的3个。

所述出砂量监测系统为20圆筒状沉砂罐，包括圆筒状壳体22、沉砂罐出液口23、滤砂网挡圈24、滤砂网25、锥状壳体26、沉砂罐支架27、沉砂罐沉砂口28、阀门29、沉砂口短节30、集砂量筒31和沉砂罐进液口32；所述锥状壳体26为圆锥状，其下端与沉砂罐沉砂口28相接；所述沉砂罐进液口32为锥状壳体向外伸出的一段圆管，与密闭主罐体的出液口14连接。

所述滤砂网25为圆形滤网。

所述集砂量筒31为带有刻度的透明有机玻璃圆筒。

如图7所示，在实验用地层砂的半对数筛析曲线上找到所用筛管最大缝宽对应的点，由此点作水平线与纵轴相交，交点数值即为可通过筛管缝隙的地层砂体积百分比，例如若使用某地层砂进行实验，使用筛管的最大缝宽为0.25mm，则实验中可通过筛管地层砂体积约占实验地层砂总体积的16％，根据此数值可计算得到允许出砂量，进而计算出挡砂性能的评价指标，用于筛管性能的评价，地层砂半对数筛析曲线的横坐标为对数坐标，这样可以更明显地观察地层砂的粒径特征，图中横坐标为地层砂粒径，纵坐标为累重百分比。

如图8所示，在相同的实验条件下，仅更换不同的筛管作试验，进行数据处理得到驱替压差随时间的变化曲线，由此可以计算得到筛管性能评价指标，用于筛管性能的评价，驱替压差是指筛管外内压力差，即位于所述主罐体侧壁和模拟井壁套筒之间、主罐体出液口处两处的压力之差，图中横坐标为驱替时间，纵坐标为驱替压差。

Claims

1.一种防砂筛管综合性能检测实验装置，其特征在于，包括密闭主罐体、模拟井壁套筒、模拟套管、模拟射孔孔眼和紧固拉杆；可拆卸的模拟井壁套筒和模拟套管均嵌套于密闭主罐体内，位于密闭主罐体的轴心处；模拟射孔孔眼装配于模拟井壁套筒和模拟套管的孔眼中；用于紧固主罐体的紧固拉杆与主罐体的顶盖和支撑底连接；所述的防砂筛管综合性能检测实验装置还设有分流量系统、恒流供液系统、流量实时监测系统、出砂量监测系统和压力实时采集系统。

2.根据权利要求1所述的一种防砂筛管综合性能检测实验装置，其特征在于，所述的密闭主罐体为圆筒状，包括顶盖、侧壁和支撑底；顶盖上部设有2个排气孔和4个装配吊环；在侧壁外侧，自上而下设有2排进液口，每排各设有4个进液口均匀分布于侧壁的四周；支撑底上部开有4个装配槽，支撑底下部中心处设有一个出液口，支撑底还设有7个测压孔；密闭主罐体和与其连接的各个部件都密封连接。

3.根据权利要求1所述的一种防砂筛管综合性能检测实验装置，其特征在于，所述的模拟井壁套筒和模拟套管均为带有多个孔眼的钢制圆筒。

4.根据权利要求1所述的一种防砂筛管综合性能检测实验装置，其特征在于，所述的模拟射孔孔眼为柔韧性好的塑料短管。

5.根据权利要求1所述的一种防砂筛管综合性能检测实验装置，其特征在于，所述的紧固拉杆为钢制螺栓。

6.根据权利要求1所述的一种防砂筛管综合性能检测实验装置，其特征在于，所述的分流量系统为具有1个进液口和8个出液口的分流装置，分别与恒流供液系统的出液口和密闭主罐体的进液口相连接；所述恒流供液系统包括储液罐和恒流泵，通过分流量系统与密闭主罐体的进液口连接；所述流量实时采集系统包括流量计和数据采集电脑，流量计与采集电脑相连，流量实时采集系统与密闭主罐体的出液口连接；所述出砂量监测系统为带有透明集砂量筒的沉砂罐，与密闭主罐体的出液口连接；所述压力实时采集系统包括7个压力传感器，分别设置在密闭主罐体出液口处1个、主罐体圆筒侧壁和模拟井壁套筒之间3个、模拟井壁套筒和模拟套管之间的3个。

7.根据权利要求1或6所述的一种防砂筛管综合性能检测实验装置，其特征在于，所述出砂量监测系统为圆筒状沉砂罐，包括圆筒状壳体、沉砂罐出液口、滤砂网挡圈、滤砂网、锥状壳体、沉砂罐支架、沉砂罐沉砂口、阀门、沉砂口短节、集砂量筒和沉砂罐进液口；所述锥状壳体为圆锥状，其下端与沉砂罐沉砂口相接；所述沉砂罐进液口是为锥状壳体向外伸出的一段圆管，与密闭主罐体的出液口连接。

8.根据权利要求7所述的一种防砂筛管综合性能检测实验装置，其特征在于，所述滤砂网为圆形滤网。

9.根据权利要求7所述的一种防砂筛管综合性能检测实验装置，其特征在于，所述集砂量筒为带有刻度的透明有机玻璃圆筒。