CN212568343U - 一种化学防砂固结岩心耐冲刷实验评价装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种化学防砂固结岩心耐冲刷实验评价装置，包含动力系统、耐冲刷测试系统、过滤及储水系统、数据采集控制及处理系统；动力系统包括液体注入模块与气体压缩调压模块；耐冲刷测试系统包括填砂模型、岩心夹持器和全自动上覆压力模拟系统；过滤及储水系统包括水箱单元和过滤单元；数据采集控制及处理系统包括、压力传感器、质量流量计、采集控制硬件单元和数据处理用计算机。本实用新型是集自动化、智能化于一体的多功能实验评价系统，可模拟不同排量、线速度、压差及时间对化学防砂固结岩心的冲刷实验，以及是否出砂及出砂量多少，能够反应现场工况下化学防砂施工后井壁耐冲刷性能，为综合评价化学防砂现场工艺有效期提供手段。

Description

一种化学防砂固结岩心耐冲刷实验评价装置

技术领域

本实用新型属于油田化学实验装置技术领域，更加具体地说，具体涉及一种化学防砂固结岩心耐冲刷实验评价装置，同时还涉及一种化学防砂固结岩心耐冲刷实验评价方法，可应用于油井、气井、水源井生产及注水井注水过程中化学防砂人工井壁耐流体(液体、气体)冲刷性能的室内研究。

背景技术

渤海油田储层多为疏松砂岩，油气水井的出砂是影响开发速度的难题之一。出砂不仅会造成导油层堵塞，严重则导致砂埋，使得油井产量下降或直接关停，而且会造成地面设备的冲蚀损坏，带来安全隐患的同时还会使修井作业或地面设备维修等工作急剧增加，产生较大的费用和作业风险。因此油气水井的防砂工作在油田开发中变得十分重要。

化学防砂是利用化学药剂的化学反应把地层中的砂砾或填充到地层中的砂石胶结起来，稳定地层结构或形成具有一定强度和渗透率的人工井壁，从而达到防止地层出砂的目的。化学防砂按工艺可以分为两种方法：一是向井眼内充填用固砂剂涂敷过的石英砂、陶粒等颗粒物质；二是注入固砂剂，使地层中疏松的颗粒物质胶结；两者都是靠化学固砂剂在地层下固化形成一道渗透性良好的“筛网”以允许油气、水等通过，防止疏松的砂粒浸入井筒。形成的“筛网”即人工井壁的性能是保证防砂效果的关键，因此在施工前需开展系统的性能评价以满足现场工艺需求。

目前石油行业标准对化学防砂人工井壁的性能评价是通过室内实验中制作的固结岩心进行评价的，相关的实验设备基本上是围绕抗折强度、抗压强度及渗透率这三个评价指标或是为模拟现场施工整个工艺流程所研发，目前国内外还没有专门评价化学防砂固结岩心受流体长时间的高强度冲刷过程的实验装置。而《树脂砂人工井壁防砂模拟试验研究》(王宝权，新疆石油科技，2014年)研究指出，在采用人工井壁防砂时，施工前需对树脂砂进行冲刷试验评价，充分考虑流体对人工井壁的冲刷作用很有必要。

因此，在化学防砂的室内研究中需要一种化学防砂固结岩心耐冲刷实验评价装置及方法，用于评价固结岩心经流体长时间的高强度冲刷对防砂性能的影响，为防砂工艺优选评价提供指导。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种化学防砂固结岩心耐冲刷实验评价装置及方法，用于模拟地层流体长时间地对人工井壁高强度冲刷过程。

本实用新型的技术目的通过下述技术方案予以实现。

一种化学防砂固结岩心耐冲刷实验评价装置，包括动力系统、耐冲刷测试系统、过滤及储水系统、数据采集控制及处理系统；

所述动力系统包括液体注入模块与气体压缩调压模块；所述液体注入模块包括通过管路依次相连的高压柱塞泵、蓄能器、溢流阀和安全阀；所述气体压缩调压模块为自带减压阀的空压机，空压机通过管路与安全阀相连，以使液体注入模块与气体压缩调压模块处于并联结构，具体来说：

(1)所述高压柱塞泵，用于模拟流体冲刷实验的动力输出；

(2)所述蓄能器，用于减小压力波动，压力波动小于±0.05MPa，保障高压柱塞泵可稳定高压工作；

(3)所述的溢流阀是实验评价装置中用于安全保护的硬件保障，作用是定压溢流，系统卸荷；

(4)所述的安全阀是实验评价装置中用于安全保护的另一硬件保障，作用是超压自动泄压；

(5)所述气体压缩调压模块，用于模拟气井评价气体耐冲刷实验的气体动力来源或实验完毕后设备管汇中残留物的清理。

所述耐冲刷测试系统包括填砂模型、岩心夹持器组和全自动上覆压力模拟系统，其中：

(1)填砂模型的入口通过管路分别与安全阀、空压机相连，具体来说，填砂模型的入口通过管路与安全阀相连，并在管路中自安全阀到填砂模型的方向上依次设置第一三通阀、质量流量计、第二三通阀，质量流量计的两端分别与第一和第二三通阀相连；空压机通过管路与第一三通阀相连并在管路中设置第一控制阀；第一压力传感器与第二三通阀相连，如压力传感器Ⅰ—20MPa；填砂模型，用于填充地层砂来模拟疏松砂岩地层；

(2)填砂模型的出口通过管路与岩心夹持器组相连，并在管路中设置压力传感器，岩心夹持器组由并联设置的多个岩心夹持器组成，具体来说：填砂模型的出口通过管路与第一四通阀相连并在管路中设置第三三通阀，第二压力传感器与第三三通阀相连，如压力传感器Ⅱ—20MPa；并联设置的第一岩心夹持器、第二岩心夹持器和第三岩心夹持器分别与第一四通阀相连，用于模拟注水或采油过程中人工井壁的耐冲刷实验；

(3)在每一个岩心夹持器中，在靠近出口的位置上，以垂直于流体流动方向设置多孔滤片或者多孔滤板，如设置有多孔结构的金属片或者金属板，以防止在实验过程中砂堵在出口处；

(4)全自动上覆压力模拟系统通过管路与岩心夹持器组中待测岩心夹持器中部相连并在管路中设置第四三通阀，以实现实时监控上游压力并自动调节压力值，包括动力驱动模块、高压泵打压模块；第三压力传感器与第四三通阀相连，如压力传感器Ⅲ—20MPa；

所述过滤及储水系统包括水箱单元和过滤单元，水箱单元分别通过管路与高压柱塞泵、溢流阀和过滤单元相连，具体来说：

(1)所述水箱单元即储液罐，一方面接收过滤单元的来水，并向高压柱塞泵供水，以实现循环；另一方面，溢流阀进行定压溢流时，接收来水，为系统卸荷；同时安装有浮球液位计，实时监测液位上下限，在水位报警时及时通过硬件或软件切断阀门，达到长时间循环无人监守；

(2)岩心夹持器组通过管路与过滤单元入口相连，具体来说：并联设置的三个岩心夹持器的出口通过管路与第二四通阀相连，第二四通阀通过管路与第三四通阀相连，第四压力传感器与第三四通阀相连，如压力传感器Ⅳ—5MPa；过滤单元由并联设置的第一过滤单元和第二过滤单元组成，第一过滤单元的入口通过管路与第三四通阀相连并在管路中设置第二控制阀，第二过滤单元的入口通过管路与第三四通阀相连并在管路中设置第四控制阀，第一过滤单元的出口通过管路与第五三通阀相连并在管路中设置第三控制阀，第二过滤单元的出口通过管路与第五三通阀相连并在管路中设置第五控制阀；第五三通阀通过管路与水箱单元相连；

(3)过滤单元是Y型过滤器，用于收集出砂，用于计算出砂量，同时起到过滤循环水，达到不断循环标准，，过滤单元采用的过滤器滤网以能够挡住砂样为基本要求，如20—100目；

所述数据采集控制及处理系统包括数据采集控制单元和数据处理用计算机，其中：

(1)数据采集控制单元包括质量流量计，第一压力传感器，第二压力传感器，第三压力传感器，第四压力传感器以及数据采集控制单元，用于实现压力、流量等参数的实时显示、采集、监控和控制；

(2)数据处理用计算机，用以运行在计算机上的数据处理及控制软件，用于完成高速率的数据传输和处理分析，图形动画显示和报表生成；还可以实现控制命令的传输，控制泵的启停、冲刷排量、冲刷线速度、冲刷压差及冲刷时间，以及监测液位与压力异常，实现报警保护等；

(3)数据采集控制单元的多路采集口分别与质量流量计，第一压力传感器，第二压力传感器，第三压力传感器，第四压力传感器的输出端相连，数据采集控制单元与数据处理用计算机相连。

在本实用新型的技术方案中，所述动力系统、耐冲刷测试系统、过滤及储水系统顺次相连并构成一个循环系统，数据采集处理及控制系统贯穿于整个循环系统中。压力传感器Ⅰ7设于填砂模型8的入口管路上，压力传感器Ⅱ9和压力传感器Ⅳ15设于第一岩心夹持器Ⅰ12、第二岩心夹持器Ⅱ13、第三岩心夹持器Ⅲ14的入口管路和出口管路上，用于测量特制岩心夹持器两端的压力差，由于填砂模型出口管路与特制岩心夹持器入口管路相连，因此压力传感器Ⅱ9也可表征填砂模型出口端的压力；压力传感器Ⅲ11(20MPa)设于所述的全自动上覆压力模拟系统的出口管路上，用于测量固结岩心的上覆压力。

本实用新型的评价实验装置通过改变排量、冲刷线速度、压差及时间对化学防砂固结岩心的冲刷实验，来模拟油气井在生产过程中由于生产制度的调整引起的流体波动对人工井壁在不同工况下的冲刷效果，同时可以模拟注水井关井或是生产流程的调整导致流体流量急剧变化而引起较大的压力波动进而造成井壁振动破坏的水锤效应。具体来说，在填砂模型中填充地层砂来模拟疏松砂岩地层，三个岩心夹持器的岩心直径分别为Φ50mm、Φ38mm、Φ25mm，满足不同尺寸固结岩心的耐冲刷实验。

利用上述实验装置进行评价的方法，将填砂模型中填满模拟砂，固结岩心装到相应尺寸的岩心夹持器中以形成待测岩心夹持器，旋紧左右封头后与填砂模型相连，全自动上覆压力模拟系统与待测岩心夹持器相连，开通第一过滤单元所在管路，调节好冲刷流量或冲刷程序进行固结岩心耐冲刷实验。实验过程中可实时收集出砂，开启第二过滤单元所在管路，关闭正在工作的第一过滤单元及其管路并拆卸下过滤器，收集砂子、烘干用于计算出砂量，中间的操作过程不会引起太大的压力波动，保证实验的精准性。根据实际需要，可设定不同冲刷线速度或压差在不同冲刷时间段下的实验，设定好程序后可无人值守，直至实验完成。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果，一是填补了国内模拟化学防砂固结岩心耐冲刷评价仪器的空白；二是本实用新型的评价实验装置可以模拟不同排量、线速度、压差及时间对化学防砂固结岩心的冲刷实验，以及是否出砂与出砂量多少，能够反应现场工况下化学防砂施工后井壁耐冲刷性能。

附图说明

图1为本实用新型实验装置的结构示意图，图中各标记如下：

1为高压柱塞泵，2为蓄能器，3为溢流阀，4为安全阀，5为空压机(自带减压阀)、6为质量流量计，7为第一压力传感器(即压力传感器Ⅰ—20MPa)，8为填砂模型，9为第二压力传感器(即压力传感器Ⅱ—20MPa)，10为全自动上覆压力模拟系统，11为第三压力传感器(即压力传感器Ⅲ—20MPa)，12为第一岩心夹持器(即岩心夹持器Ⅰ)，13为第二岩心夹持器(即岩心夹持器Ⅱ)，14为第三岩心夹持器(即岩心夹持器Ⅲ)，15为第四压力传感器(即压力传感器Ⅳ—5MPa)，16为第一过滤单元(即过滤单元Ⅰ)，17为第二过滤单元(即过滤单元Ⅱ)，18为水箱单元，19为数据采集控制单元，20数据处理用计算机，21为第一四通阀，22为第二四通阀，23为第三四通阀，24为第一控制阀，25为第二控制阀，26为第三控制阀，27为第四控制阀，28为第五控制阀，29为第一三通阀，30为第二三通阀，31为第三三通阀，32为第四三通阀，33为第五三通阀。

图2是本实用新型实施例中体系1中1#岩心的不同排量压力曲线图。

图3是本实用新型实施例中体系1中2#岩心的不同排量压力曲线图。

图4是本实用新型实施例中体系1中1#岩心(上方)和2#岩心(下方)的出口端单位面积上每min岩心的出砂量随排量的关系图。

图5是本实用新型实施例中体系1中1#岩心(上方)和2#岩心(下方)的测试结果示意照片。

图6是本实用新型实施例中体系2中1#岩心的不同排量压力曲线图。

图7是本实用新型实施例中体系2中2#岩心的不同排量压力曲线图。

图8是本实用新型实施例中体系2中1#岩心和2#岩心的出砂量测试结果示意照片。

图9是本实用新型实施例中体系2中1#岩心和2#岩心的冲刷后整体状态示意照片。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型的技术方案做进一步说明，但本实用新型并不局限于以下实施例。

如图1所示，本实用新型一种化学防砂固结岩心耐冲刷实验评价装置，包括动力系统、耐冲刷测试系统、过滤及储水系统、数据采集控制及处理系统；

所述动力系统包括液体注入模块与气体压缩调压模块；所述液体注入模块包括通过管路依次相连的高压柱塞泵、蓄能器、溢流阀和安全阀；所述气体压缩调压模块为自带减压阀的空压机，空压机通过管路与安全阀相连，以使液体注入模块与气体压缩调压模块处于并联结构，具体来说：

(1)所述高压柱塞泵，用于模拟流体冲刷实验的动力输出；

(2)所述蓄能器，用于减小压力波动，压力波动小于±0.05MPa，保障高压柱塞泵可稳定高压工作；

(3)所述的溢流阀是实验评价装置中用于安全保护的硬件保障，作用是定压溢流，系统卸荷；

(4)所述的安全阀是实验评价装置中用于安全保护的另一硬件保障，作用是超压自动泄压；

(5)所述气体压缩调压模块，用于模拟气井评价气体耐冲刷实验的气体动力来源或实验完毕后设备管汇中残留物的清理。

所述耐冲刷测试系统包括填砂模型、岩心夹持器组和全自动上覆压力模拟系统，其中：

(1)填砂模型的入口通过管路分别与安全阀、空压机相连，具体来说，填砂模型的入口通过管路与安全阀相连，并在管路中自安全阀到填砂模型的方向上依次设置第一三通阀、质量流量计、第二三通阀，质量流量计的两端分别与第一和第二三通阀相连；空压机通过管路与第一三通阀相连并在管路中设置第一控制阀；第一压力传感器与第二三通阀相连，如压力传感器Ⅰ—20MPa；填砂模型，用于填充地层砂来模拟疏松砂岩地层；

(2)填砂模型的出口通过管路与岩心夹持器组相连，并在管路中设置压力传感器，岩心夹持器组由并联设置的多个岩心夹持器组成，具体来说：填砂模型的出口通过管路与第一四通阀相连并在管路中设置第三三通阀，第二压力传感器与第三三通阀相连，如压力传感器Ⅱ—20MPa；并联设置的第一岩心夹持器、第二岩心夹持器和第三岩心夹持器分别与第一四通阀相连，用于模拟注水或采油过程中人工井壁的耐冲刷实验；在填砂模型的入口和出口之间设置短接管路，初始将短路管路设置成“打开状态”，此时填砂模型设置在整个管路中；在短接管路接通时，在整个管路中不接通填砂模型，而是安全阀经三通阀、质量流量计、四通阀直接与岩心夹持器组相连；

(3)在每一个岩心夹持器中，在靠近出口的位置上，以垂直于流体流动方向设置多孔滤片或者多孔滤板，如设置有多孔结构的金属片或者金属板，以防止在实验过程中砂堵在出口处；

(4)全自动上覆压力模拟系统(现有)通过管路与岩心夹持器组中待测岩心夹持器中部相连并在管路中设置第四三通阀，以实现实时监控上游压力并自动调节压力值，包括动力驱动模块、高压泵打压模块；第三压力传感器与第四三通阀相连，如压力传感器Ⅲ—20MPa；

所述过滤及储水系统包括水箱单元和过滤单元，水箱单元分别通过管路与高压柱塞泵、溢流阀和过滤单元相连，具体来说：

(1)所述水箱单元即储液罐，一方面接收过滤单元的来水，并向高压柱塞泵供水，以实现循环；另一方面，溢流阀进行定压溢流时，接收来水，为系统卸荷；同时安装有浮球液位计，实时监测液位上下限，在水位报警时及时通过硬件或软件切断阀门，达到长时间循环无人监守；

(2)岩心夹持器组通过管路与过滤单元入口相连，具体来说：并联设置的三个岩心夹持器的出口通过管路与第二四通阀相连，第二四通阀通过管路与第三四通阀相连，第四压力传感器与第三四通阀相连，如压力传感器Ⅳ—5MPa；过滤单元由并联设置的第一过滤单元和第二过滤单元组成，第一过滤单元的入口通过管路与第三四通阀相连并在管路中设置第二控制阀，第二过滤单元的入口通过管路与第三四通阀相连并在管路中设置第四控制阀，第一过滤单元的出口通过管路与第五三通阀相连并在管路中设置第三控制阀，第二过滤单元的出口通过管路与第五三通阀相连并在管路中设置第五控制阀；第五三通阀通过管路与水箱单元相连；

(3)过滤单元是Y型过滤器，用于收集出砂，用于计算出砂量，同时起到过滤循环水，达到不断循环标准，过滤单元采用的过滤器滤网以能够挡住砂样为基本要求，如20—100目；

所述数据采集控制及处理系统包括数据采集控制单元和数据处理用计算机，其中：

(1)数据采集控制单元包括质量流量计，第一压力传感器，第二压力传感器，第三压力传感器，第四压力传感器以及数据采集控制单元，用于实现压力、流量等参数的实时显示、采集、监控和控制；

(2)数据处理用计算机，用以运行在计算机上的数据处理及控制软件，用于完成高速率的数据传输和处理分析，图形动画显示和报表生成；还可以实现控制命令的传输，控制泵的启停、冲刷排量、冲刷线速度、冲刷压差及冲刷时间，以及监测液位与压力异常，实现报警保护等；

(3)数据采集控制单元的多路采集口分别与质量流量计，第一压力传感器，第二压力传感器，第三压力传感器，第四压力传感器的输出端相连，数据采集控制单元与数据处理用计算机相连。

在本实用新型的技术方案中，所述动力系统、耐冲刷测试系统、过滤及储水系统顺次相连并构成一个循环系统，数据采集处理及控制系统贯穿于整个循环系统中。压力传感器Ⅰ7设于填砂模型8的入口管路上，压力传感器Ⅱ9和压力传感器Ⅳ15设于第一岩心夹持器Ⅰ12、第二岩心夹持器Ⅱ13、第三岩心夹持器Ⅲ14的入口管路和出口管路上，用于测量特制岩心夹持器两端的压力差，由于填砂模型出口管路与特制岩心夹持器入口管路相连，因此压力传感器Ⅱ9也可表征填砂模型出口端的压力；压力传感器Ⅲ11(20MPa)设于所述的全自动上覆压力模拟系统的出口管路上，用于测量固结岩心的上覆压力。

本实用新型的评价实验装置通过改变排量、冲刷线速度、压差及时间对化学防砂固结岩心进行冲刷实验，来模拟油气井在生产过程中由于生产制度的调整引起的流体波动对人工井壁在不同工况下的冲刷效果，同时可以模拟注水井关井或者生产流程的调整导致流体流量急剧变化而引起较大的压力波动进而造成井壁振动破坏的水锤效应。具体来说，在填砂模型中填充地层砂来模拟疏松砂岩地层，三个岩心夹持器的岩心直径分别为Φ50mm、Φ38mm、Φ25mm，满足不同尺寸固结岩心的耐冲刷实验。

利用上述实验装置进行评价的方法，将填砂模型中填满模拟砂，固结岩心装到相应尺寸的岩心夹持器中以形成待测岩心夹持器，旋紧左右封头后与填砂模型相连，全自动上覆压力模拟系统与待测岩心夹持器相连，开通第一过滤单元所在管路，调节好冲刷流量或冲刷程序进行固结岩心耐冲刷实验。实验过程中可实时收集出砂，开启第二过滤单元所在管路，关闭正在工作的第一过滤单元及其管路并拆卸下过滤器，收集砂子、烘干用于计算出砂量，中间的操作过程不会引起太大的压力波动，保证实验的精准性。根据实际需要，可设定不同冲刷线速度或压差在不同冲刷时间段下的实验，设定好程序后可无人值守，直至实验完成。

本实用新型的评价实验装置的冲刷排量可达50L/min，可满足冲刷线速度0～12.6m/s，冲刷压差0～15MPa，冲刷时间理论上是无限长的耐冲刷实验，能够反应现场工况下化学防砂施工后井壁耐冲刷的实际情况。本实用新型是集自动化、智能化于一体的多功能实验评价系统，可模拟不同排量、线速度、压差及时间对化学防砂固结岩心的冲刷实验，以及是否出砂及出砂量多少，能够反应现场工况下化学防砂施工后井壁耐冲刷性能，为综合评价化学防砂现场工艺有效期提供新的手段。

同时在填砂模型的入口和出口之间设置短接管路，如图1中虚线显示的管路，可分别实现冲刷实验和挡砂精度实验，选择初始将短路管路设置成断开状态，此时填砂模型设置在整个管路中，可以进行固结岩心的挡砂精度实验—在过滤单元中设置能挡住填砂模型中充填砂样的滤网，以实时收集出砂并进行相关出砂粒度分析，以此评价固结岩心的挡砂精度性能；在短接管路接通时，在整个管路中不接通填砂模型，而是安全阀经三通阀、质量流量计、四通阀直接与岩心夹持器组相连，直接进行耐冲刷实验—在过滤单元中设置孔径小于固结岩心颗粒的过滤器滤网，以实时收集出砂并计算出砂量。实验结束后，小心取出岩心试样，进行抗压强度测试，计算岩心试样冲刷前后抗压强度保持率。

利用本实用新型的技术方案对2个不同化学防砂体系配方形成的固结岩心进行了耐冲刷对比实验，具体实验程序如下：

(1)岩心装载

将岩心试样装入岩心夹持器的胶套内，岩心围压加到2MPa～3MPa后(注意观察围压加到所需值后，压力能否稳定，若不能稳定，说明围压漏液，检查是否胶套破损或岩心安装不当，更换胶套或重新安装岩心直至围压稳定)，连接岩心夹持器到冲刷流程中。冲刷泵启动前，确保管线安装无误，密封正常，围压已加载正常，冲刷泵启动后，压力上升迅速，请注意高压保护！

(2)冲刷实验过程

打开其中一路过滤单元，调节好冲刷流量或冲刷压差，冲刷泵启动后进行岩心试样冲刷实验。实验中可实时收集出砂，开启另一路过滤单元，关闭正在工作的过滤单元并拆卸下过滤器，用洗瓶冲洗过滤器并收集砂子于表面皿中，烘干、称重用于计算冲刷率。实验结束后，小心取出岩心试样，进行抗压强度测试，计算岩心试样冲刷前后抗压强度保持率。

在具体操作中实现如下测试方法：

(1)按照不同冲刷流量(可根据实验需求而定，建议冲刷流量从高到低加载，且加载梯度尽量保持一致)，在一定的冲刷时间内依次进行实验，并记录岩心夹持器两端压力变化。当冲刷流量尚未达到实验设计最大值，而岩心已经冲散，可结束实验。

(2)按照不同冲刷压差(可根据实验需求而定，建议冲刷压差从高到低加载，且加载梯度尽量保持一致)，在一定的冲刷时间内依次进行实验。当冲刷压差尚未达到实验设计最大值，而岩心已经冲散，可结束实验。

(3)按照一定冲刷流量或冲刷压差，在不同冲刷时间内依次进行冲刷实验，冲刷时间可根据实验需求而定。

在进行数据处理时，选择冲刷率和抗冲刷抗压强度保留率进行测试如下：

(1)冲刷率

式中：w—冲刷率，g/(cm²·min)；m—砂量的剥落量，g；A—岩心试样的截面积，cm²；t—岩心试样抗冲刷的时间，min。

(2)抗冲刷抗压强度保留率

式中：η_s—抗压强度保持率；R_0s—抗酸碱老化前的抗压强度，MPa；R₀—碱老化后的抗压强度，MPa。

两组涂覆砂固结体(各2块)同一时间段下(10min)不同冲刷排量(5L/min、10L/min、15L/min、20L/min、25L/min、30L/min、35L/min、40L/min)耐冲刷实验，结果如下：

表1实验结果对比分析

如附图2—4所示，在体系1的两个岩心中，压力与排量不成线性关系，斜率变大，表明岩心的物性在高排量、高压差条件下发生变化，物性逐渐变差，可能内部发生颗粒的运移。如附图5所示，体系1的两个岩心在入口端和出口端均已经发生变化，且出现明显的出砂，验证了图2—4的测试结果，也说明体系1的技术方案存在问题。如附图6—7所示，在体系2的两个岩心中，压力与排量有很好地线性关系，表明岩心的物性在高排量、高压差条件下仍能保持稳定，内部没有发生颗粒的运移。恰如附图8—9所示，两个岩心在不同排量的冲刷下，出砂量为零，且冲刷后岩心整体状态完好。

根据本实用新型内容说明，均可实现针对化学防砂固结岩心耐冲刷实验的评价。以上对本实用新型做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本实用新型的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种化学防砂固结岩心耐冲刷实验评价装置，其特征在于，包括动力系统、耐冲刷测试系统、过滤及储水系统、数据采集控制及处理系统；

所述动力系统包括液体注入模块与气体压缩调压模块；所述液体注入模块包括通过管路依次相连的高压柱塞泵、蓄能器、溢流阀和安全阀；所述气体压缩调压模块为自带减压阀的空压机，空压机通过管路与安全阀相连，以使液体注入模块与气体压缩调压模块处于并联结构；

所述耐冲刷测试系统包括填砂模型、岩心夹持器组和全自动上覆压力模拟系统，其中：填砂模型的入口通过管路与安全阀相连，并在管路中自安全阀到填砂模型的方向上依次设置第一三通阀、质量流量计、第二三通阀，质量流量计的两端分别与第一和第二三通阀相连，在填砂模型的入口和出口之间设置短接管路；空压机通过管路与第一三通阀相连并在管路中设置第一控制阀；第一压力传感器与第二三通阀相连；岩心夹持器组由并联设置的多个岩心夹持器组成，填砂模型的出口通过管路与第一四通阀相连并在管路中设置第三三通阀，第二压力传感器与第三三通阀相连；并联设置的多个岩心夹持器分别与第一四通阀相连，用于模拟注水或采油过程中人工井壁的耐冲刷实验；全自动上覆压力模拟系统通过管路与岩心夹持器组中待测岩心夹持器中部相连并在管路中设置第四三通阀，以实现实时监控上游压力并自动调节压力值；第三压力传感器与第四三通阀相连；

所述过滤及储水系统包括水箱单元和过滤单元，水箱单元分别通过管路与高压柱塞泵、溢流阀和过滤单元相连，其中：岩心夹持器组通过管路与过滤单元入口相连，并联设置的多个岩心夹持器的出口通过管路与第二四通阀相连，第二四通阀通过管路与第三四通阀相连，第四压力传感器与第三四通阀相连；过滤单元由并联设置的第一过滤单元和第二过滤单元组成，第一过滤单元的入口通过管路与第三四通阀相连并在管路中设置第二控制阀，第二过滤单元的入口通过管路与第三四通阀相连并在管路中设置第四控制阀，第一过滤单元的出口通过管路与第五三通阀相连并在管路中设置第三控制阀，第二过滤单元的出口通过管路与第五三通阀相连并在管路中设置第五控制阀；第五三通阀通过管路与水箱单元相连；

所述数据采集控制及处理系统包括数据采集控制单元和数据处理用计算机，其中：数据采集控制单元包括质量流量计，第一压力传感器，第二压力传感器，第三压力传感器，第四压力传感器以及数据采集控制单元，用于实现压力、流量等参数的实时显示、采集、监控和控制；数据采集控制单元的多路采集口分别与质量流量计，第一压力传感器，第二压力传感器，第三压力传感器，第四压力传感器的输出端相连，数据采集控制单元与数据处理用计算机相连。

2.根据权利要求1所述的一种化学防砂固结岩心耐冲刷实验评价装置，其特征在于，过滤单元是Y型过滤器，过滤单元采用的过滤器滤网以能够挡住砂样为基本要求。

3.根据权利要求2所述的一种化学防砂固结岩心耐冲刷实验评价装置，其特征在于，过滤器滤网为20—100目。

4.根据权利要求1所述的一种化学防砂固结岩心耐冲刷实验评价装置，其特征在于，在每一个岩心夹持器中，在靠近出口的位置上，以垂直于流体流动方向设置多孔滤片或者多孔滤板，以防止在实验过程中砂堵在出口处。

5.根据权利要求1所述的一种化学防砂固结岩心耐冲刷实验评价装置，其特征在于，在每一个岩心夹持器中，在靠近出口的位置上，以垂直于流体流动方向设置有多孔结构的金属片或者金属板，以防止在实验过程中砂堵在出口处。

6.根据权利要求1所述的一种化学防砂固结岩心耐冲刷实验评价装置，其特征在于，岩心夹持器组由并联设置的第一、第二和第三岩心夹持器组成。

7.根据权利要求1所述的一种化学防砂固结岩心耐冲刷实验评价装置，其特征在于，岩心夹持器的岩心直径分别为Φ50mm、Φ38mm、Φ25mm，满足不同尺寸固结岩心的耐冲刷实验。

Images