本發明屬于檢測,具體涉及一種暫堵球模擬試驗裝置及試驗方法。
背景技術:
1、油氣田開發時,常需要對水平井進行分段壓裂。在進行分段壓裂時,需要通過橋塞暫時封閉當前壓裂的層段。而分段壓裂過程中井段中的套管可能發生變形,使得橋塞不能被泵送至預定位置,因此造成有些層段無法得到改造。對于套管變形的井段無法泵送橋塞的情況,一般是采用縫口暫堵轉向工藝,在分段壓裂的井段投入暫堵球,從而使得該暫堵球將該井段的縫口堵上,可以使套管變形井段及以上層段得到有效的改造。暫堵球在改造作業完成后的一段時間內于井下基本完全溶解,從而再次打開暫堵的井段。基于此,主要使用聚乙醇酸、聚乳酸等材質制作的水解性暫堵球,其在溶解前有著優異的機械強度和耐熱性能,并易在水中溶解生成水和二氧化碳,具有避免地層傷害、提高作業效率和降低施工成本等優點,從而在油田井下工藝施工中逐漸開始得到應用。
2、而上述作業成功的關鍵在于暫堵球在不同的井筒工況環境(包括溫度、壓力等)、不同暫堵施工作業參數等條件下的密封性能就非常關鍵。如授權公布號為cn219810738u、授權公告日為2023年10月10日的中國實用新型專利公開了一種暫堵球抗壓強度測試裝置,暫堵球抗壓強度測試裝置包括球座,球座配備有施壓系統及加熱系統,施壓系統設有液壓腔,球座位于液壓腔內并開設有用于放置待測暫堵球的封堵孔,加熱系統的對應加熱件設于液壓腔內部或外側,套筒與球座配合構成密閉的液壓腔。然而,該方案在施壓時主要通過位于球座上方的施壓系統的出液口實現縱向施壓,這與井下的實際應力環境存在一定差異;在測試時,僅暫堵球與水接觸的上部球面部分參與溶解,這在一定程度上與實際作業環境下暫堵球的溶解過程存在一定差異,進而導致測試結果誤差較大。
3、申請公布號為cn114088316a、申請公布日為2022年2月25日的中國發明專利申請公開了一種壓裂球性能測試裝置,包括承壓筒溫壓組件、承壓筒密封組件、流體循環組件及數據記錄系統,可進行壓裂液和清水條件下壓裂球的溶解性能測試;承壓筒溫壓組件包括承壓筒和承壓筒外部依次設置的液壓筒和加熱套,通過液壓筒對承壓筒施加圍壓,通過加熱套對承壓筒進行升溫,實現對承壓筒中壓裂球(即暫堵球)實際作業工況的模擬。然而,該裝置通過液壓筒向承壓筒施加圍壓、通過加熱套經液壓筒對承壓筒進行加熱,導致測試裝置整體結構復雜;該裝置在試驗時,由于壓裂球與球座密封配合,僅壓裂球與壓裂液或清水接觸的上部球面部分參與溶解,且壓裂球上下兩側存在壓差,這在一定程度上與實際作業環境下壓裂球的溶解過程存在差異,這也導致所測得的壓裂球溶解速率以及與溫度、壓力、時間之間的關系存在一定的誤差,進而可能導致對壓裂球作業適用場景的誤判,存在作業失敗的風險。
技術實現思路
1、本發明的目的在于提供一種暫堵球模擬試驗方法,以解決當前針對暫堵球的測試裝置不能有效模擬暫堵球的實際作業條件與環境而導致測試結果不準確的問題。本發明的目的還在于提供一種暫堵球模擬試驗裝置,以解決上述同樣的問題。
2、為實現上述目的,本發明中的暫堵球模擬試驗方法采用如下技術方案:
3、一種暫堵球模擬試驗方法,通過向一承壓筒注入試驗介質以使放置于承壓筒的中心通道上的待測暫堵球被試驗介質包覆,然后將承壓筒放入注有傳溫傳壓介質的模擬井筒內,并通過加熱系統使傳溫傳壓介質保持在設定溫度;通過施壓系統向待測暫堵球施加壓力,實時獲取承壓筒內待測暫堵球兩側的壓力,根據壓力變化判斷待測暫堵球的溶解狀態,進而建立待測暫堵球溶解性能與時間、壓力和溫度之間的關系。
4、本發明的有益效果在于:在模擬試驗時,通過向承壓筒注入試驗介質包覆放置于承壓筒的中心通道上的待測暫堵球,使待測暫堵球與試驗介質充分接觸;然后將承壓筒放入注有傳溫傳壓介質的模擬井筒內并通過加熱系統使傳溫傳壓介質保持在設定溫度,并且通過施壓系統向待測暫堵球施加作業壓力,實時獲取承壓筒內待測暫堵球兩側的壓力,依據壓力變化獲得待測暫堵球的溶解狀態,從而實現井下真實作業條件與環境下暫堵球溶解過程的模擬,進而建立可溶性暫堵球的溶解速率與時間、壓力和溫度之間的可靠關系,提高了模擬試驗結果的準確性。
5、為實現上述目的,本發明中的暫堵球模擬試驗裝置采用如下技術方案:
6、一種暫堵球模擬試驗裝置,包括上接頭及承壓筒,所述承壓筒配置有施壓系統及加熱系統,所述承壓筒的中心通道由待測暫堵球密封以將所述承壓筒的內腔分隔為上腔和下腔,所述下腔內設置有用于封閉所述中心通道的承壓活塞;還包括模擬井筒及注入所述模擬井筒及承壓筒之間環空的傳溫傳壓介質,所述下腔設有與所述環空連通的導通孔。
7、進一步地,所述上腔內設置有傳壓活塞,用于向待測暫堵球傳遞壓力。
8、進一步地,所述上腔的腔壁與所述傳壓活塞滑動密封配合的部分設有與所述環空連通的泄壓孔。
9、進一步地,所述承壓筒與所述傳壓活塞之間設置有第一密封結構和第二密封結構,所述泄壓孔設于所述第一密封結構和第二密封結構之間。
10、進一步地,所述承壓筒包括通過上接頭與所述施壓系統連接的上承壓筒和與上承壓筒螺紋連接的下承壓筒。
11、進一步地,所述中心通道上適配有用于放置待測暫堵球的球座。
12、進一步地,所述球座上設置有壓緊件,用于將待測暫堵球定位在所述中心通道上。
13、進一步地,所述球座與所述承壓筒之間設置有第三密封結構,所述第三密封結構為設于球座與承壓筒之間的密封件。
14、進一步地,所述承壓筒螺紋連接有護帽,所述導通孔設于所述護帽上。
15、本發明的有益效果在于:本發明基于現有技術進行改進,在模擬實驗時,通過承壓活塞封閉承壓筒的中心通道,以使承壓筒內形成相對密封的試驗空間;通過向承壓筒的上腔和下腔注入試驗介質以將放置于承壓筒的中心通道上的待測暫堵球包覆,從而使待測暫堵球與試驗介質充分接觸;在下腔設置與模擬井筒與承壓筒之間環空連通的導通孔以通過承壓活塞為待測暫堵球提供真實作業環境下的背壓,通過施壓系統向待測暫堵球施加作業壓力,并通過加熱系統加熱位于模擬井筒與承壓筒之間環空的傳溫傳壓介質以使承壓筒內的試驗介質保持在設定的井下環境溫度。通過本發明的暫堵球模擬試驗裝置實現井下真實作業條件與環境下暫堵球溶解過程的模擬,進而建立可溶性暫堵球的溶解速率與時間、壓力和溫度之間的可靠關系,提高了模擬試驗結構的準確性。
1.一種暫堵球模擬試驗方法,其特征在于:通過向一承壓筒注入試驗介質以使放置于承壓筒的中心通道上的待測暫堵球被試驗介質包覆,然后將承壓筒放入注有傳溫傳壓介質的模擬井筒內,并通過加熱系統使傳溫傳壓介質保持在設定溫度;通過施壓系統向待測暫堵球施加壓力,實時獲取承壓筒內待測暫堵球兩側的壓力,根據壓力變化判斷待測暫堵球的溶解狀態,進而建立待測暫堵球溶解性能與時間、壓力和溫度之間的關系。
2.一種暫堵球模擬試驗裝置,包括上接頭及承壓筒,所述承壓筒配置有施壓系統及加熱系統,其特征在于:所述承壓筒的中心通道由待測暫堵球密封以將所述承壓筒的內腔分隔為上腔和下腔,所述下腔內設置有用于封閉所述中心通道的承壓活塞;還包括模擬井筒及注入所述模擬井筒及承壓筒之間環空的傳溫傳壓介質,所述下腔設有與所述環空連通的導通孔。
3.根據權利要求2所述的暫堵球模擬試驗裝置,其特征在于:所述上腔內設置有傳壓活塞,用于向待測暫堵球傳遞壓力。
4.根據權利要求3所述的暫堵球模擬試驗裝置,其特征在于:所述上腔的腔壁與所述傳壓活塞滑動密封配合的部分設有與所述環空連通的泄壓孔。
5.根據權利要求4所述的暫堵球模擬試驗裝置,其特征在于:所述承壓筒與所述傳壓活塞之間設置有第一密封結構和第二密封結構,所述泄壓孔設于所述第一密封結構和第二密封結構之間。
6.根據權利要求2至5任一項所述的暫堵球模擬試驗裝置,其特征在于:所述承壓筒包括通過上接頭與所述施壓系統連接的上承壓筒和與上承壓筒螺紋連接的下承壓筒。
7.根據權利要求2至5任一項所述的暫堵球模擬試驗裝置,其特征在于:所述中心通道上適配有用于放置待測暫堵球的球座。
8.根據權利要求7所述的暫堵球模擬試驗裝置,其特征在于:所述球座上設置有壓緊件,用于將待測暫堵球定位在所述中心通道上。
9.根據權利要求7所述的暫堵球模擬試驗裝置,其特征在于:所述球座與所述承壓筒之間設置有第三密封結構,所述第三密封結構為設于球座與承壓筒之間的密封件。
10.根據權利要求2至5任一項所述的暫堵球模擬試驗裝置,其特征在于:所述承壓筒螺紋連接有護帽,所述導通孔設于所述護帽上。