CN204142601U - 多功能油气井工作液性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能油气井工作液性能测试装置。包括外管（3）、中心管（4）、模拟井底（6）、温控装置（7）、循环过滤装置（8），中心管设置在外管中，外管的上端设置有密封盖（2），中心管的上端从密封盖穿出并接有进液端口（1-2），密封盖上设置有连通外管与中心管之间环空的出液端口（1-1），出液端口和进液端口与循环过滤装置连接，外管的下部设置有取样端口（1-3），模拟井底的上端连接在外管的下端，温控装置设置在模拟井底外部，模拟井底上设置有测试端口（1-4）和测量端口（1-5），各端口上均设有阀门。本实用新型可以在模拟油气井特征及作业工况的条件下实现油气井工作液抗气侵能力或储层保护效果或携砂能力等性能的测定。

Description

多功能油气井工作液性能测试装置

技术领域

本实用新型属于石油勘探开发过程中实验研究与测试的技术领域，具体是指一种多功能油气井工作液性能测试装置。

背景技术

油气井工作液是指在钻井、完井、修井等作业过程中所使用的工作流体。气体侵入油气井工作液会使工作液密度降低，一旦相对密度低于储层压力系数，就容易发生井涌、井喷等井下复杂事故。因此，在选择工作液时，希望工作液本身具有一定的抗气侵能力（即气体侵入工作液后密度基本不会降低，或工作液容易脱气），但目前尚无相关的测试装置来测定工作液的抗气侵能力。

油气井工作液储层保护效果的研究，通常选用人造或天然的柱状岩心（直径2.54cm,长约10cm），在入井流体损害评价装置或动态损害评价系统中进行工作液储层保护效果模拟实验研究，基本反应了工作液对储层孔渗的影响，但不能代表存在筛管或砾石充填层时，工作液对近井地带整体的伤害情况，增加了工作液对近井地带损害造成油气井产能下降的风险。

油气田开发中后期，部分井会出现不同程度的出砂现象，一旦出砂会严重影响产能，甚至使油气井停产，需要对油气井进行冲砂作业，恢复产能，冲砂工作液使用前需要对其性能进行测定，现有的实验装置仅能测定冲砂工作液的携砂能力，而不能同时满足冲砂液储层保护性能测定的要求。

上述论述内容目的在于向读者介绍可能与下面将被描述和/或主张的本实用新型的各个方面相关的技术的各个方面，相信该论述内容有助于为读者提供背景信息，以有利于更好地理解本实用新型的各个方面，因此，应了解是以这个角度来阅读这些论述，而不是承认现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于避免现有技术中的不足而提供一种多功能油气井工作液性能测试装置，可以在模拟油气井特征及作业工况的条件下实现油气井工作液抗气侵能力或储层保护效果或携砂能力等性能的测定。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

提供一种多功能油气井工作液性能测试装置，包括外管、中心管、模拟井底、温控装置、循环过滤装置，中心管设置在外管中，外管的上端设置有密封盖，中心管的上端从密封盖穿出并接有进液端口，密封盖上设置有连通外管与中心管之间环空的出液端口，出液端口、进液端口均与循环过滤装置连接，外管的下部设置有取样端口，所述模拟井底的上端连接在外管的下端，所述温控装置设置在模拟井底外部，模拟井底上设置有测试端口和测量端口，所述出液端口、进液端口、取样端口、测试端口和测量端口上均设有阀门。

其中，所述模拟井底的上端与外管的下端通过弯接头连接，所述弯接头两端口轴线夹角范围为90°~180°。

其中，所述弯接头的两端口轴线夹角可调。

其中，所述中心管与密封盖之间实现承压密封的同时，可上下移动。

其中，所述外管、中心管均为透明可视的承压管柱。

其中，所述外管上设置有高度刻度线。

其中，所述模拟井底由外至内依次为外层管、充气/液层、砂环、砾石充填层、筛管，模拟井底的上端和下端分别设置有用于密封的顶盖和底盖，所述顶盖上开设有与筛管内部连通的连通孔，连通孔与外管连通。

其中，所述砂环是由石英砂与胶结剂胶结而成，砂环孔渗条件与储层孔渗相同或相近。

其中，所述循环过滤装置包括箱体，箱体上设置有供液端口和回液端口，供液端口和回液端口两者之一上设置有循环泵，箱体中设置有将供液端口和回液端口隔开的过滤网。

其中，所述箱体上设置有充气口和排液口，充气口和排液口上均设有阀门。

本实用新型通过外管模拟套管，内管模拟油管或作业管柱，通过弯接头模拟井斜，模拟井底可模拟裸眼、筛管、筛管+砾石充填等多种完井方式，通过砂环模拟储层的孔渗特征，温控装置用于控制调节模拟井底温度，循环过滤装置用于提供压力、循环动力，同时实现冲砂工作液的过滤与砂的收集，通过循环过滤装置可模拟工作液与储层压差、工作液循环排量等，从而实现在模拟油气井特征及工况条件下，对油气井工作液抗气侵能力、储层保护效果、携砂能力等性能的测定。该实用新型填补了无工作液抗气侵能力测试装置的空白，优化了工作液储层保护测试技术及携砂能力测试技术，使室内模拟研究更贴近现场，增强了工作液的针对性，避免了工作液对近井地带损害造成产能损失的风险。

附图说明

利用附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图１是多功能油气井工作液性能测试装置的结构示意图。

图２是模拟井底的结构示意图。

图３是模拟井底的横截面图。

图４是循环过滤装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1至图4所示，本实用新型所述的多功能油气井工作液性能测试装置，包括外管3、中心管4、模拟井底6、温控装置7、循环过滤装置8。所述外管3、中心管4均为透明可视的承压管柱，这样便于观察管内流体情况。所述外管3上还设置有高度刻度线，这样便于确定管内的液体量。所述外管3模拟套管，外管3的上端设置有密封盖2，实现外管上部密封。中心管4设置在外管3中，其轴线与外管轴线重合，中心管4的上端从密封盖2中央穿出并接有进液端口1-2，中心管4与密封盖2之间实现承压密封的同时，可上下移动。密封盖2上设置有连通外管3与中心管4之间环空的出液端口1-1，出液端口1-1、进液端口1-2均与循环过滤装置8连接，循环过滤装置8通过管线与端口1-1、1-2连接，提供压力、循环动力，同时实现冲砂工作液的过滤和砂的收集。外管3的下部设置有取样端口1-3，所述模拟井底6的上端通过弯接头5连接在外管3的下端，所述弯接头5的两端口轴线夹角可调，具体的，所述弯接头5可为多个，进行拆换以实现夹角可调，此外，所述弯接头5也可由多组子弯接头对接组成，这样可根据储层段实际井斜选择匹配的弯接头。所述温控装置7设置在模拟井底6外部，用于控制调节模拟井底温度。模拟井底6上设置有测试端口1-4和测量端口1-5，所述出液端口1-1、进液端口1-2、取样端口1-3、测试端口1-4和测量端口1-5上均设有阀门。

抗气侵能力测定时，通过进液端口1-2，由循环过滤装置泵注工作液至模拟管柱内，当管内液面升高至设定高度时停止泵注，由测试端口1-4向管内注入设定排量的气，在设定时间间隔内由取样端口1-3取样，测定工作液密度随时间的变化规律，由此来表征工作液的抗气侵能力。

如图2和图3所示，所述模拟井底由顶盖6-1、外层管6-2、砂环6-4、筛管6-6和底盖6-7组成，外层管6-2、砂环6-4、筛管6-6轴线重合，砂环6-4处于外层管与内部筛管之间，砂环6-4是由石英砂与胶结剂胶结而成，砂环孔渗条件与储层孔渗相同或相近。砾石充填层6-5处于砂环与筛管之间用于充填砾石或砂，充气/液层6-3处于砂环与外层管之间，作用是使砂环外围均匀承压。底盖6-7设于模拟井底底部，用于外层管、砂环和筛管下端的密封，顶盖6-1设于顶部，用于外层管、砂环和筛管上端的密封，顶盖6-1上部固定有连接管，可与弯接头5相连，顶盖中央开有与筛管内径相同的连通孔，使筛管内部与上部连通，根据储层的孔渗条件可模拟制作与储层孔渗相同或相似的砂环，并根据井底的实际情况，选择性的安装筛管或充填砾石。

工作液储层保护效果测定时，将模拟井底润湿，建立束缚水，由温控装置7将模拟井底预热至储层温度，在设定测试压力条件下由测试端口1-4注入测试流体（气/水/油），测定工作液污染前流体排量，将管柱内及模拟井底内流体排空，通过循环过滤装置8由进液端口1-2注入工作液，并由循环过滤装置8加压模拟工作液与储层压差，通过测量端口1-5测量工作液滤失量随时间的变化规律，至设定时间后排空管柱内工作液，再次在测试压力下由测试端口1-4注入测试流体，测定工作液污染后的流体排量，对比污染前后测定的流体排量来分析工作液对近井地带的污染程度。

如图1、4所示，所述循环过滤装置8包括箱体8-2，箱体8-2上设置有供液端口8-5和回液端口8-6，供液端口8-5固定于箱体侧面下部位置。供液端口8-5和回液端口8-6两者之一上设置有循环泵8-1，具体的，循环泵8-1设置在供液端口8-5上。箱体8-2中设置有将供液端口8-5和回液端口8-6隔开的过滤网8-3。所述箱体8-2上设置有充气口8-7和排液口8-8，充气口8-7和排液口8-8上均设有阀门。

工作液冲砂效果测定时，首先将模拟井底6润湿，建立束缚水，由温控装置7将模拟井底加热至储层温度，在设定测试压力条件下由测试端口1-4注入测试流体（气/水/油），测定工作液冲砂前流体排量，将管柱及模拟井底内流体排空，模拟井底填入实验砂，将供液端口8-5与液端口1-2连接，回液端口8-6与出液端口1-1连接，开启循环泵8-1至设定排量，通过充气口8-7给系统加压模拟工作液与储层压差，逐步下深中心管4，由此来模拟正循环冲砂过程（若模拟反循环冲砂，调整连接端口即可），冲出的砂与工作液由过滤网8-3进行分离，测量筛网中砂量与冲砂排量及时间的关系，定量说明不同工作液的携砂效果。冲砂过程中，由测量端口1-5测量冲砂工作液的滤失量，冲砂实验完成后再次在测试压力下由测试端口1-4注入测试流体，测定测试压力下工作液污染后的流体排量，对比冲砂前后的流体排量来分析工作液对近井地带的污染程度。

上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

总之，本实用新型虽然例举了上述优选实施方式，但是应该说明，虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型偏离了本实用新型的范围，否则都应该包括在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多功能油气井工作液性能测试装置，其特征在于：包括外管（3）、中心管（4）、模拟井底（6）、温控装置（7）、循环过滤装置（8），中心管（4）设置在外管（3）中，外管（3）的上端设置有密封盖（2），中心管（4）的上端从密封盖（2）穿出并接有进液端口（1-2），密封盖（2）上设置有连通外管（3）与中心管（4）之间环空的出液端口（1-1），出液端口（1-1）、进液端口（1-2）均与循环过滤装置（8）连接，外管（3）的下部设置有取样端口（1-3），所述模拟井底（6）的上端连接在外管（3）的下端，所述温控装置（7）设置在模拟井底（6）外部，模拟井底（6）上设置有测试端口（1-4）和测量端口（1-5），所述出液端口（1-1）、进液端口（1-2）、取样端口（1-3）、测试端口（1-4）和测量端口（1-5）上均设有阀门。

2.根据权利要求1所述的多功能油气井工作液性能测试装置，其特征在于：所述模拟井底（6）的上端与外管（3）的下端通过弯接头（5）连接，所述弯接头（5）两端口轴线夹角范围为90°~180°。

3.根据权利要求2所述的多功能油气井工作液性能测试装置，其特征在于：所述弯接头（5）的两端口轴线夹角可调。

4.根据权利要求1所述的多功能油气井工作液性能测试装置，其特征在于：所述中心管（4）与密封盖（2）之间实现承压密封的同时，可上下移动。

5.根据权利要求1所述的多功能油气井工作液性能测试装置，其特征在于：所述外管（3）、中心管（4）均为透明可视的承压管柱。

6.根据权利要求5所述的多功能油气井工作液性能测试装置，其特征在于：所述外管（3）上设置有高度刻度线。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的多功能油气井工作液性能测试装置，其特征在于：所述模拟井底（6）由外至内依次为外层管（6-2）、充气/液层（6-3）、砂环（6-4）、砾石充填层（6-5）、筛管（6-6），模拟井底（6）的上端和下端分别设置有用于密封的顶盖（6-1）和底盖（6-7），所述顶盖（6-1）上开设有与筛管（6-6）内部连通的连通孔，连通孔与外管（3）连通。

8.根据权利要求7所述的多功能油气井工作液性能测试装置，其特征在于：所述砂环（6-4）是由石英砂与胶结剂胶结而成，砂环孔渗条件与储层孔渗相同或相近。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的多功能油气井工作液性能测试装置，其特征在于：所述循环过滤装置（8）包括箱体（8-2），箱体（8-2）上设置有供液端口（8-5）和回液端口（8-6），供液端口（8-5）和回液端口（8-6）两者之一上设置有循环泵（8-1），箱体（8-2）中设置有将供液端口（8-5）和回液端口（8-6）隔开的过滤网（8-3）。

10.根据权利要求9所述的多功能油气井工作液性能测试装置，其特征在于：所述箱体（8-2）上设置有充气口（8-7）和排液口（8-8），充气口（8-7）和排液口（8-8）上均设有阀门。