用于針對調流控水篩管進行模擬試驗的裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提出了一種用于針對調流控水篩管進行模擬試驗的裝置，其包括容納待測篩管的模擬井筒和與所述模擬井筒相連的配液罐，其中在所述模擬井筒和所述配液罐之間設置有液體循環管路，所述液體循環管路包括液體從所述配液罐流向所述模擬井筒的第一支路和液體從所述模擬井筒流向所述配液罐的第二支路。通過根據本實用新型的裝置可以模擬現場井下調流控水篩管的工作條件，在密閉帶壓情況下，提供一種直觀測量調流控水篩管性能變化情況的裝置，在線測量調流控水篩管在不同粘度和不同流量條件下的節流效果。
【專利說明】用于針對調流控水篩管進行模擬試驗的裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及石油鉆井領域，尤其涉及一種用于針對調流控水篩管進行模擬試驗的裝置。
【背景技術】
[0002]目前國內油田多數已進入開發中后期，邊、底水問題已經越來越成為一項抑制油氣井產量的重要影響因素，控制并治理底水錐進問題已經成為國內各油田開發所面臨的最主要問題。為了控制底水的快速抬升、提高油田的最終采收率，國內外各大石油公司均開始大規模采用水平井調流控水篩管完井技術進行邊、底水油氣藏的開發。
[0003]水平井調流控水篩管完井技術的研究始于上世紀90年代初，并于上世紀90年代末開始在國外的油田進行試驗應用，進入21世紀以來由于對油氣田開發的進一步深入，水平井調流控水篩管技術的應用越來越廣泛，研究也越來越深入，不斷研發出新型的調流控水篩管完井技術。
[0004]水平井調流控水篩管完井技術是指在普通篩管的端部加裝調流控水裝置，通過對調流控水裝置設置不同的流動參數，再結合對水平井的合理分段技術，從而實現對地層的流體流入的合理控制，以達到地層流體均衡流入的目的。而調流控水裝置的流動參數需要通過進行地面試驗來確定。由于井下環境的多變性及流體物性的差異性，流體相繼流經篩管和調流控水裝置進入油管的過程是一個相對復雜的流動過程，這就要求調流控水篩管的結構設計既要考慮到井下溫度、壓力的影響，更要考慮流體的粘度、含水率、地層出砂特性等因素的影響。
[0005]因此，調流控水篩管的設計所要考慮的影響因素也較為復雜，針對不同的油氣儲層需要設置不同結構的調流控水篩管，反過來，井下流體的復雜性也進一步促進了調流控水篩管的發展。
[0006]目前現有技術中沒有專用于測試調流控水篩管的性能的試驗裝置。
實用新型內容
[0007]由于調流控水篩管結構設計的復雜性，需要研制一套能夠在地面模擬測試調流控水篩管節流特性的試驗儀器，來分析測試不同結構的調流控水篩管在不同井底條件下的節流特性。然而，現有技術中沒有專用于測試調流控水篩管的性能的試驗裝置。
[0008]因此，本實用新型提供了一種用于針對調流控水篩管進行模擬試驗的裝置，為檢驗現有的國內外調流控水篩管，以及開發和研制新一代的調流控水裝置提供了技術支持。
[0009]本實用新型提出了一種用于針對調流控水篩管進行模擬試驗的裝置，其包括容納待測篩管的模擬井筒和與所述模擬井筒相連的配液罐，其中在所述模擬井筒和所述配液罐之間設置有液體循環管路，所述液體循環管路包括液體從所述配液罐流向所述模擬井筒的第一支路和液體從所述模擬井筒流向所述配液罐的第二支路。
[0010]優選地，所述模擬井筒包括筒狀主體，所述筒狀主體具有第一端部和第二端部。
[0011]優選地，在所述筒狀主體的第二端部處設置有內徑與待測篩管外徑相等的卡環和環形壓件，所述環形壓件具有套接在所述筒狀主體外部的套接部分和在所述筒狀主體末端邊緣處沿其徑向向內彎折的彎折部分，所述卡環通過螺栓固定到所述彎折部分。螺栓連接機構使得卡環和環形壓件可方便地相互拆卸。
[0012]優選地，所述環形壓件的套接部分通過螺紋連接套接于所述筒狀主體之外。螺紋連接機構使得環形壓件和筒狀主體可方便地相互拆卸。
[0013]優選地，在所述筒狀主體的第一端部處設置有蓋帽，所述蓋帽上具有與所述第一支路相通的進液孔和與所述第二支路相通的出液孔。試驗流體由進液孔進入到筒狀主體與篩管之間的流動環空，而后經過篩網過濾后進入導流槽，而后延導流槽流入調流控水裝置，經過調流控水裝置節流后流入中心管，最后由出液孔流出。
[0014]模擬井筒內部全部采用機械卡環、活動部件及螺紋固定，如此可保證模擬井筒內部的調流控水篩管及調流控水裝置的方便更換。
[0015]優選地，在所述第一支路中設置有循環泵，在所述配液罐和所述循環泵之間沿液體流動方向依次設置有吸油開關閥和吸油軟管，在所述循環泵和所述模擬井筒之間設置有供油軟管。軟管的設置可保證試驗的安全性及整個裝置測量結果的準確性，消除因流體溫度變化產生的粘度變化、管內摩阻以及循環泵抖動等因素產生的結果異常。
[0016]優選地，在所述供油軟管和所述模擬井筒之間還沿液體流動方向依次設置有單向閥、油濾器和流量計，和/或在所述第二支路上沿液體流動方向依次設置有取樣閥、針對流體的溫度傳感器、散熱器和回油閥。單向閥可保障液體流動方向，油濾器可保障流體成分，而流量計可獲取流量參數。
[0017]優選地，所述配液罐中設置有針對位于所述配液罐中的液體的加熱器、液位計、排液閥以及空氣過濾器中的至少一個。配液罐的溫度可通過加熱器來調節，因此可通過提升及降低試驗用流體的溫度來改變試驗用流體的粘度，可以確保試驗用流體的粘度的穩定性，最終確保試驗結果的穩定性和準確性。
[0018]優選地，所述模擬井筒上設置有至少兩個壓力傳感器和一個壓差傳感器。它們可分別用于測量壓力和壓差。
[0019]優選地，在所述第一支路和所述第二支路之間還設置有與所述模擬井筒并聯的調節閥和與所述模擬井筒并聯的安全閥中的至少一個。如此可以保證整個液體通路的安全。
[0020]優選地，所述筒狀主體上設置有玻璃視窗。以此方式，可以方便地觀察模擬井筒內液體的流動狀況。
[0021]通過根據本實用新型的裝置可以模擬現場井下調流控水篩管的工作條件，在密閉帶壓的情況下，提供一種直觀測量調流控水篩管性能變化情況的裝置，在線測量調流控水篩管在不同粘度和不同流量條件下的節流效果。
[0022]上述技術特征可以各種適合的方式組合或由等效的技術特征來替代，只要能夠達到本實用新型的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]在下文中將基于實施例并參考附圖來對本實用新型進行更詳細的描述。其中:
[0024]圖1顯示了根據本實用新型的用于針對調流控水篩管進行模擬試驗的裝置；
[0025]圖2顯示了根據本實用新型的用于針對調流控水篩管進行模擬試驗的裝置的模擬井筒；
[0026]圖3顯示了圖2中的裝置的卡環和環形壓件的放大示意圖；
[0027]圖4顯示了根據本實用新型的用于針對調流控水篩管進行模擬試驗的裝置的模擬井筒內的液體流動示意圖；
[0028]圖5顯示了根據本實用新型的用于針對調流控水篩管進行模擬試驗的裝置的試驗數據圖。
[0029]在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標記。附圖并未按照實際的比例。
【具體實施方式】
[0030]下面將結合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0031]圖1顯示了根據本實用新型的用于針對調流控水篩管進行模擬試驗的裝置。
[0032]參照圖1，可見本實用新型所提出的用于針對調流控水篩管進行模擬試驗的裝置主要包括用于容納待測篩管的模擬井筒50和與模擬井筒50相連的配液罐24。模擬井筒50整體可采用耐腐蝕、耐磨損的不銹鋼材料來制作。
[0033]在模擬井筒50和配液罐24之間形成了一個彎折的液體循環管路。具體而言，該液體循環管路包括液體從配液罐24流向模擬井筒50的第一支路51和液體從模擬井筒50流向配液罐24的第二支路52。在圖1中，第一支路51顯示于第二支路52上方。
[0034]圖2具體地顯示了根據本實用新型的用于針對調流控水篩管進行模擬試驗的裝置的模擬井筒50。由圖2可看出，模擬井筒50主要包括筒狀主體33。筒狀主體33具有第一端部61和第二端部62。筒狀主體33的內外表面可進行鏡面剖光，以確保模擬井筒50內的流體的低摩阻，同時可提高整個裝置的精確性。在筒狀主體33上安裝有玻璃視窗，以便于觀察。
[0035]在筒狀主體33的第二端部62處設置有內徑與待測篩管29的外徑相等的卡環36和環形壓件63。圖3進一步顯示了圖2中的裝置的卡環36和環形壓件63的放大示意圖。環形壓件63具有套接在筒狀主體33外部的套接部分64和在筒狀主體33的末端邊緣處沿其徑向向內彎折的彎折部分65。卡環36通過螺栓66固定到彎折部分65上。螺栓連接機構使得卡環36和環形壓件63可方便地相互拆卸。
[0036]環形壓件63的套接部分64通過螺紋連接套接于筒狀主體33之外。螺紋連接機構使得環形壓件63和筒狀主體33可方便地相互拆卸。
[0037]上述模擬井筒50的具體結構設計，對于將篩管29放入模擬井筒50中和將篩管29從模擬井筒50中取出而言都是非常方便的。在進行試驗時，卡環36卡在篩管29的外周壁上，起到固定和密封的作用。
[0038]再次參照圖2。在筒狀主體33的第一端部61處設置有蓋帽67，蓋帽67上具有與第一支路51相通的進液孔28和與第二支路52相通的出液孔27。
[0039]模擬井筒50內部全部采用機械卡環、活動部件及螺紋固定，如此可保證模擬井筒50內部的調流控水篩管29及調流控水裝置37的方便的更換。
[0040]再次參照圖1。在第一支路51中設置有循環泵4。首先采用循環泵4將配水罐24內的流體泵入液體循環管路中，而后關閉吸油開關閥2，利用循環泵4對管道內的流體進行提速和加壓，如此可以確保整個試驗的封閉性，提高了根據本實用新型的裝置的安全性及精確性。循環泵4例如可通過電機5來驅動。
[0041]在配液罐24和循環泵4之間沿液體流動方向依次設置有吸油開關閥2和吸油軟管3，在循環泵4和模擬井筒50之間設置有供油軟管6。
[0042]在供油軟管6和模擬井筒50之間還沿液體流動方向依次設置有單向閥7、油濾器8和流量計9。單向閥7可保障液體流動方向，油濾器8可保障流體成分，而流量計9可獲取流量參數。
[0043]在第二支路52上，沿液體流動方向依次設置有取樣閥19、針對流體的溫度傳感器20、散熱器21和回油閥22。打開取樣閥19后可獲取液體樣本，用于進一步分析。散熱器21可對整個裝置進行過熱保護。
[0044]配液罐24中設置有針對位于配液罐24中的液體的加熱器25、液位計26、排液閥23以及空氣過濾器I。其中空氣過濾器I用于過濾試驗用流體，加熱器25用于給試驗流體加熱，而液位計26用于測量配液罐24內液面的高度。以此方式,配液罐24內的溫度可通過加熱器25來調節，因此可通過提升及降低試驗用流體的溫度來改變試驗用流體的粘度，可以確保試驗用流體的粘度的穩定性，最終確保試驗結果的穩定性和準確性。
[0045]模擬井筒50上設置有兩個壓力傳感器12、13和一個壓差傳感器14。它們可分別用于測量絕對壓力和壓差。
[0046]在第一支路51和第二支路52之間還設置有和模擬井筒50并聯的調節閥17和安全閥18。如此可以保證整個液體通路的安全。
[0047]另外，參照圖1，在模擬井筒50和第一支路51之間可采用軟管10和接頭11輔助連接；在模擬井筒50和第二支路52之間可采用軟管16和接頭15輔助連接。
[0048]下面將詳細介紹根據本實用新型的裝置的工作步驟。
[0049]試驗前將準備測試的調流控水篩管安裝在模擬井筒50內，用卡環36固定好。
[0050]在試驗中，首先通過循環泵4將試驗用流體從配液罐24通過液體循環管路(具體而言即第一支路51)注入到模擬井筒50中。在試驗用流體注滿液體循環管路(第一支路51和第二支路52)及模擬井筒50后，使液體循環管路及模擬井筒50變為封閉環路。接下來，通過封閉環路上的循環泵4，使得流體進入模擬井筒50，并使流體相繼進入篩網30，沿著導流槽31流向調流控水裝置37，最后經過中心管32回到循環泵4的內循環(中心管32的另一端部設置有封堵頭38)。
[0051]而在模擬井筒50中，液體流動路徑具體如圖4所示。試驗流體由進液孔28進入到筒狀主體33與篩管29之間的流動環空34，而后經過篩網30過濾后進入導流槽31，而后沿導流槽31流入調流控水裝置37，經過調流控水裝置37節流后流入中心管32，最后由出液孔27流出。
[0052]在模擬井筒50內，可以通過絕對壓力傳感器12、13及壓差傳感器14測量進入模擬井筒50內的流體的壓力及調流控水裝置37產生的節流壓差。可以通過流量計9來測量進入模擬井筒50內的流體流量，同時通過循環泵4的穩定增壓來實現管道內流體流速的增力口，增加進入模擬井筒50內的液體流量，測得待測的調流控水篩管29在不同流量下產生的節流阻力。
[0053]此外，在試驗裝置中，還裝有安全閥門18和溫度傳感器20，可分別用于保障液體通路的安全以及獲得溫度參數。優選地，液體循環通路中的所有管道均采用水力光滑管，在循環泵4的兩側安裝有波紋管(吸油軟管2和供油軟管6)，用以保證試驗的安全性及整個裝置測量結果的準確性，消除因流體溫度變化產生的粘度變化、管內摩阻以及循環泵抖動等因素產生的結果異常。
[0054]最終通過試驗測量，得出待測的調流控水篩管29在不同流量和不同流體粘度下產生的節流阻力，進而分析及總結出調流控水篩管29的整體節流系數，得出調流控水篩管29的穩油控水性能，繪制詳細的節流控制圖表，為油田現場作業中的調流控水篩管的完井參數優化設計提供分析模型，對合理使用調流控水篩管進行井下穩油控水具有重要作用。
[0055]在試驗中，待測的調流控水篩管和調流控水裝置可全部采用標準5寸半的基管結構，這樣便可模擬目前國內最常用的調流控水篩管。同時，可采用高速數據采集卡對絕對壓力傳感器12、13、壓差傳感器14、流量計9所測得的數據進行同步高速采集，并通過軟件進行處理，以便于后期的分析和處理。
[0056]下面具體介紹一個示例性的實施方案。
[0057]將粘度為200CP的流體注入配液罐24，利用配液罐24的溫度調節功能(例如通過加熱器25)將試驗流體加熱至試驗標準溫度20°C。將試驗中要測量的調流控水篩管29放入模擬井筒50，用夾持器(例如卡環36)固定好后，打開循環泵4，將整個模擬井筒50及液體循環管路充滿。將循環泵4的排量定在200L/H，使得整個裝置內的流體開始循環。在循環穩定后，利用絕對壓力傳感器12、13及壓差傳感器14采集壓力信號，通過溫度傳感器20進行溫度信號采集，通過流量計9進行不同時刻液體循環管路內流體流量的計量。計量后，開大循環泵4的排量至400L/H，繼續循環。在循環穩定后，利用絕對壓力傳感器12、13及壓差傳感器14采集壓力和壓差信號，通過溫度傳感器20進行溫度信號采集，通過流量計9進行不同時刻液體循環管路內流體流量的計量，以此類推。分別計量循環泵4的排量在600L/
H、800L/H、1000L/H、1200L/H、1400L/H時的壓力及流量數值，在流量達到最大值后，停泵打開排液閥23排出試驗流體，循環清洗管線，在清洗完畢后，更換不同粘度的試驗流體，采用相同的試驗步驟，測試并記錄調流控水篩管在不同流體黏度及不同排量下的壓力變化值，最后在多次試驗后，以記錄的數據為基礎繪制壓差與流量變化關系圖表，此次試驗結束。圖5顯示了本實施例的根據關系圖表所繪制的圖像。
[0058]通過根據本實用新型的裝置可以模擬現場井下調流控水篩管的工作條件，在密閉帶壓的情況下，提供一種直觀測量調流控水篩管性能變化情況的裝置，在線測量調流控水篩管在不同粘度和不同流量條件下的節流效果。
[0059]同時，與現有技術相比，根據本實用新型的裝置具有結構新穎、使用操作方便的特點。本裝置可用來測量調流控水篩管在不同流體粘度及不同流量下的節流狀況，得出調流控水篩管在不同流量和不同流體粘度下產生的節流阻力，進而分析及總結出調流控水篩管的整體節流系數，進一步地，可繪制詳細的節流控制圖表。通過本裝置對調流控水篩管進行測量，所得到的結果可有效指導水平井調流控水篩管完井優化設計及現場應用，為水平井調流控水完井參數設計、分段控水完井設計提供依據。
[0060]整套根據本實用新型的用于針對調流控水篩管進行模擬試驗的裝置能夠實現在模擬實際井下調流控水篩管流動效果的前提下對節流控水裝置的節流效應和節流效果進行測量和評價；通過使用本實用新型的裝置，能夠對新型調流控水篩管和調流控水裝置的結構進行研究和設計，測量不同結構的調流控水篩管在不同工況下的節流效果，進而研發針對不同儲層、不同流體性質的調流控水效果更佳的調流控水篩管；通過使用本實用新型的裝置，可以甚至在壓力0-4Mpa，流量在0-2000L/h，流體粘度在0-300CP的條件范圍內對調流控水篩管的節流性能及效果進行測量和評價；利用本裝置可以模擬現場井下調流控水篩管的工作條件，在密閉帶壓的情況下，提供一種直觀測量調流控水篩管性能變化情況的裝置，在線測量調流控水篩管在不同粘度和不同流量條件下的節流效果；本裝置對模擬現場調流控水篩管的性能評價檢測及測試的準確度高，試驗操作簡便易行。
[0061]雖然已經參考優選實施例對本實用新型進行了描述，但在不脫離本實用新型的范圍的情況下，可以對其進行各種改進并且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只要不存在結構沖突，各個實施例中所提到的各項技術特征均可以任意方式組合起來。本實用新型并不局限于文中公開的特定實施例，而是包括落入權利要求的范圍內的所有技術方案。
【權利要求】
1.用于針對調流控水篩管進行模擬試驗的裝置，其特征在于，包括容納待測篩管的模擬井筒和與所述模擬井筒相連的配液罐， 其中在所述模擬井筒和所述配液罐之間設置有液體循環管路，所述液體循環管路包括液體從所述配液罐流向所述模擬井筒的第一支路和液體從所述模擬井筒流向所述配液罐的第二支路。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述模擬井筒包括筒狀主體，所述筒狀主體具有第一端部和第二端部。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，在所述筒狀主體的第二端部處設置有內徑與待測篩管外徑相等的卡環和環形壓件，所述環形壓件具有套接在所述筒狀主體外部的套接部分和在所述筒狀主體末端邊緣處沿其徑向向內彎折的彎折部分，所述卡環通過螺栓固定到所述彎折部分。
4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述環形壓件的套接部分通過螺紋連接套接于所述筒狀主體之外。
5.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，在所述筒狀主體的第一端部處設置有蓋帽，所述蓋帽上具有與所述第一支路相通的進液孔和與所述第二支路相通的出液孔。
6.根據權利要求1到5中任一項所述的裝置，其特征在于，在所述第一支路中設置有循環泵，在所述配液罐和所述循環泵之間沿液體流動方向依次設置有吸油開關閥和吸油軟管，在所述循環泵和所述模擬井筒之間設置有供油軟管。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，在所述供油軟管和所述模擬井筒之間還沿液體流動方向依次設置有單向閥、油濾器和流量計，和/或在所述第二支路上沿液體流動方向依次設置有取樣閥、針對流體的溫度傳感器、散熱器和回油閥。
8.根據權利要求1到5中任一項所述的裝置，其特征在于，所述配液罐中設置有針對位于所述配液罐中的液體的加熱器、液位計、排液閥以及空氣過濾器中的至少一個。
9.根據權利要求1到5中任一項所述的裝置，其特征在于，所述模擬井筒上設置有至少兩個壓力傳感器和一個壓差傳感器。
10.根據權利要求1到5中任一項所述的裝置，其特征在于，在所述第一支路和所述第二支路之間還設置有和所述模擬井筒并聯的調節閥和安全閥中的至少一個。
11.根據權利要求2到5中任一項所述的裝置，其特征在于，所述筒狀主體上設置有玻璃視窗。
【文檔編號】G01M13/00GK203981385SQ201420303222
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年6月9日 優先權日:2014年6月9日
【發明者】趙旭, 姚志良, 侯倩, 龍武, 朱曉麗, 張金法, 譚明建, 邢秀貴 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院