一種評價高溫環境下防砂管抗外擠強度實驗裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種評價高溫環境下防砂管抗外擠強度實驗裝置，它包括一高壓釜，高壓釜為內徑大于防砂管外徑的管型結構，高壓釜兩端分別與閥蓋和密封蓋相連接，閥蓋中間有一開口，用以連接高壓管線，高壓管線另一端連接高壓泵，密封蓋中間有一開口，用以連接引流管，密封蓋內側用來固定與密封防砂管的一端，防砂管另一端用帶第二密封圈的壓蓋密封，防砂管外表面涂抹一層密封膠，防砂管外側連接一扶正器，高壓釜內部連接有壓力傳感器與溫度傳感器和加熱管，加熱管與溫度控制器相連，溫度傳感器與壓力傳感器采集的數據通過數據采集器而傳遞給計算機，同時數據采集器也將溫度數據傳遞給溫度控制器，本實用新型能夠反映高溫環境下防砂管抗外擠強度。
【專利說明】
一種評價高溫環境下防砂管抗外擠強度實驗裝置
技術領域
[0001]本實用新型公開了一種室內評價高溫環境下防砂管抗外擠強度實驗裝置。
【背景技術】
[0002]在油氣開采過程中，防砂管處于地下幾千米處，所處環境溫度較高，防砂管要經受井底油氣的侵蝕，要經受井壁巖石的擠壓，同時也要承受井底的高溫，防砂管所處環境復雜，在經過長期的開采后，油田中的多數井都發生防砂管損壞的問題。如果防砂管損壞，防砂管失去防砂的功能，地層中的砂粒進入井筒后會磨損抽油栗和抽油桿，增加了修井的頻率，大大增加了維護費用，而油層出砂嚴重時會堵塞油井，使油井停產甚至報廢，而氣層出砂時，由于氣體的流速快，其攜帶的砂粒會嚴重磨損油管以及地面管線，嚴重時會使油管和地面管線發生刺漏，嚴重影響生產安全，尤其對于深水氣田，氣藏出砂是絕不允許的，因為一旦防砂管被擠壞而失去防砂功能，大量的砂粒在高速氣流中流動，井下管住以及所鋪設的海管將很快失效，無法進行修井，對海洋環境將會造成致命傷害。目前最常見的機械防砂方式有:割縫襯管、繞絲篩管、礫石充填、優質篩管和其他多種新型防砂篩管。對于油田防砂成功的關鍵主要不僅在于防砂方式和參數的選擇，防砂管性能的好壞對防砂的質量、成本和油井的產量等都有很大的影響。防砂管在井下要經受高溫的長期作用，由于所選擇的防砂管相對于所處的地層環境溫度不匹配，從而造成防砂管過早損壞常有發生，一但防砂管失效將導致油井整個防砂作業的失敗，甚至使井報廢，所以選擇合適的防砂管至關重要。防砂管變形是生產過程中的重要損壞形式，防砂管在幾千米深的井底受到了地層巖石、地層流體、構造運動的作用，承受了巨大的外壓力，而高溫的作用會降低防砂管的抗外擠強度，當外壓力超過防砂管的抗外擠強度時，防砂管將發生不可逆的破壞。現在在油田當中在防砂管選擇上主要考慮的是防砂初期產量和出砂量，從未考慮在長遠生產過程中防砂管在高溫環境作用下而損壞及其損壞后的產量及出砂量。最優的防砂措施是既要考慮初期防砂成果，更重要的是考慮長遠防砂的效應，提高防砂管的長期使用壽命。要達到這個目的，不僅需要優選完井時的防砂方式及參數，更要考慮防砂管在生產過程中在高溫環境下的使用壽命。因此，需要研制出一種能在實驗室內進行評價高溫環境下防砂管抗外擠強度實驗裝置，用于評價防砂管的抗外擠強度。
【發明內容】
[0003]針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種室內進行評價高溫環境下防砂管抗外擠強度實驗裝置，該裝置可以模擬防砂管在生產過程中所處高溫環境中防砂管的抗外擠強度，達到評價防砂管性能的目的。
[0004]為實現上述目的，本實用新型采取以下技術方案:一種評價高溫環境下防砂管抗外擠強度實驗裝置，其特征在于:它包括一高壓釜、一防砂管、一扶正器、一引流管、一加熱管、一壓力傳感器、一溫度傳感器、一壓蓋、一密封蓋、一閥蓋、一數據米集器、一接液池、一溫度控制器、一計算機、一儲水罐、一注水栗、一高壓栗、一泄壓閥；
[0005]所述防砂管外部涂抹一層密封膠，防砂管外部安裝一扶正器，將壓蓋中裝好第二密封圈，然后將壓蓋與防砂管一端相連接，并用第二鎖緊銷釘將壓蓋與防砂管鎖緊，將密封蓋中裝好第一密封圈，然后將密封蓋與防砂管另一端相連接，并用第一鎖緊銷釘將密封蓋與防砂管鎖緊，然后將防砂管裝入高壓釜，將引流管一端安裝到密封蓋，引流管另一端置于接液池，高壓管線一端與閥蓋相連，另一端與高壓栗相連，注水栗用來將儲水罐中的水注入高壓釜內，注水過程中第一注水閥、第二注水閥打開，泄壓閥在注水栗注水過程中打開，當泄壓閥開始出水后，關閉泄壓閥與注水栗，然后關閉第一注水閥、第二注水閥，壓力傳感器與溫度傳感器置于高壓釜內，用來測量高壓釜內的溫度和壓力，壓力傳感器與溫度傳感器所測數據通過數據采集器整理后傳遞給計算機，在計算機中存儲與實時顯示所測數據，加熱管安裝在高壓釜內，加熱管與溫度控制器相連，數據采集器所采集的溫度數據也傳遞給溫度控制器，溫度控制器可以設定高壓釜內的溫度，當數據采集器所傳遞的溫度數據達到所設置的溫度時，溫度控制器將自動控制加熱管而停止加熱，當高壓釜內的溫度降低時，通過溫度傳感器所測量的數據傳遞給數據采集器，通過數據采集器整理后將溫度數據傳遞給溫度控制器，溫度控制器將會自動控制加熱管而重新加熱，當防砂管在高溫環境中達到預定時間后，啟動高壓栗，對高壓釜中的水進行加壓，此時防砂管承受一定的壓力，通過調節高壓栗從而改變高壓釜中的壓力，當第一壓力表、第二壓力表以及壓力傳感器所采集的壓力有一個突降時，我們就認為防砂管被擠壞，高壓釜中的水通過防砂管的擠毀處進入引流管，進而流入接液池，關閉高壓栗，打開泄壓閥將高壓釜內的壓力泄掉，通過計算機存儲的壓力數據會找到壓力突降點，突降點前的壓力就是所測試防砂管在高溫環境下的抗外擠強度。
[0006]所述溫度控制器可以設定高壓釜內水的加熱溫度，并且通過數據采集器傳遞的高壓釜內的實時溫度，可以自動控制加熱管，從而保證高壓釜內的溫度為恒溫即溫度控制器所設定的溫度。
[0007]所述加熱管能夠為高壓釜內的清水加熱至100°C，加熱溫度能夠模擬井深3000米以內的地層溫度。
[0008]所述高壓栗能夠對高壓釜內的清水加壓至lOOMPa。
[0009]本實用新型由于采取以上技術方案，其具有以下優點:1、本實用新型可以模擬現場防砂管所處環境溫度，與現場情況可以完全銜接，所測防砂管抗外擠強度數據真實的反應了現場篩管的抗外擠強度情況，對指導現場篩管選擇提供了可靠的數據。2、本實用新型中的裝置可以測試不同類型的防砂篩管，并且裝置安裝簡單、操作方便，測試速度快。
【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型的結構示意圖
[0011]圖中:第一注水閥1、高壓釜2、第一壓力表3、泄壓閥4、密封蓋5、閥蓋6、第一密封圈
7、壓蓋8、第二密封圈9、扶正器10、密封膠11、防砂管過濾單元12、第一鎖緊銷釘13、壓力傳感器14、溫度傳感器15、加熱管16、溫度控制器17、數據采集器18、計算機19、高壓管線20、第二鎖緊銷釘21、第二壓力表22、高壓栗23、注水栗24、第二注水閥25、儲水罐26、引流管27、接液池28、防砂管29。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。
[0013]如圖1所示，本實用新型包括一高壓釜2、一防砂管29、一扶正器10、一引流管27、一加熱管16、一壓力傳感器14、一溫度傳感器15、一壓蓋8、一密封蓋5、一閥蓋6、一數據米集器18、一接液池28、一溫度控制器17、一計算機19、一儲水罐26、一注水栗24、一高壓栗23、一泄壓閥4。其中，防砂管29外部涂抹一層密封膠11，防砂管29外部安裝一扶正器10，將壓蓋8中裝好第二密封圈9，然后將壓蓋8與防砂管29—端相連接，并用第二鎖緊銷釘21將壓蓋8與防砂管29鎖緊，將密封蓋5中裝好第一密封圈7，然后將密封蓋5與防砂管29另一端相連接，并用第一鎖緊銷釘13將密封蓋5與防砂管29鎖緊，然后將防砂管29裝入高壓釜2，將引流管27一端安裝到密封蓋5，引流管27另一端置于接液池28，高壓管線30—端與閥蓋6相連，另一端與高壓栗23相連，注水栗24用來將儲水罐26中的水注入高壓釜2內，注水過程中第一注水閥
1、第二注水閥25打開，泄壓閥4在注水栗24注水過程中打開，當泄壓閥4開始出水后，關閉泄壓閥4與注水栗24，然后關閉第一注水閥1、第二注水閥25，壓力傳感器14與溫度傳感器15置于高壓釜2內，用來測量高壓釜2內的溫度和壓力，壓力傳感器14與溫度傳感器15所測數據通過數據采集器18整理后傳遞給計算機19，在計算機19中存儲與實時顯示所測數據，加熱管16安裝在高壓釜2內，加熱管16與溫度控制器17相連，數據采集器18所采集的溫度數據也傳遞給溫度控制器17，溫度控制器17可以設定高壓釜2內的溫度，當數據采集器18所傳遞的溫度數據達到所設置的溫度時，溫度控制器17將自動控制加熱管16而停止加熱，當高壓釜2內的溫度降低時，通過溫度傳感器15所測量的數據傳遞給數據采集器18，通過數據采集器
18整理后將溫度數據傳遞給溫度控制器17，溫度控制器17將會自動控制加熱管16而重新加熱，當防砂管29在高溫環境中達到預定時間后，啟動高壓栗23，對高壓釜2中的水進行加壓，此時防砂管29承受一定的壓力，通過調節高壓栗23從而改變高壓釜2中的壓力，當第一壓力表3、第二壓力表22以及壓力傳感器14所采集的壓力有一個突降時，我們就認為防砂管29被擠壞，高壓釜2中的水通過防砂管29的擠毀處進入引流管，進而流入接液池，關閉高壓栗23，打開泄壓閥4將高壓釜2內的壓力泄掉，通過計算機19存儲的壓力數據會找到壓力突降點，突降點前的壓力就是所測試防砂管29在高溫環境下的抗外擠強度。
[0014]上述實施例中，溫度控制器17可以設定高壓釜2內水的加熱溫度，并且通過數據采集器18傳遞的高壓釜2內的實時溫度，可以自動控制加熱管，從而保證高壓釜2內的溫度為恒溫即溫度控制器17所設定的溫度。
[0015]上述實施例中，加熱管16能夠為高壓釜2內的清水加熱至100°C，加熱溫度能夠模擬井深3000米以內的地層溫度。
[0016]上述實施例中，高壓栗23能夠對高壓釜2內的清水加壓至lOOMPa。
[0017]本實用新型的使用過程為:
[0018]I)首先將密封好的防砂管29放入高壓釜2，對高壓釜2左右兩側的密封蓋5、閥蓋6擰緊，打開泄壓閥4與高壓釜2上的第一注水閥I和儲水罐26處的第二注水閥25，啟動注水栗24，向高壓釜2內注入清水，當泄壓閥4有清水流出后關閉注水栗24、第一注水閥1、第二注水閥25和泄壓閥4，此時觀察引流管27中有無清水流出，若無清水流出則說明防砂管29密封完好，可以進行下一步操作。
[0019]2)進入加熱過程，打開溫度控制器17、數據采集器18、計算機19，在溫度控制器17上根據地質資料所確定的測試溫度進行溫度設定，溫度控制器17將會控制加熱管16對高壓釜2中的清水進行加熱，同時溫度傳感器15將會實時將溫度數據通過數據采集器18而傳遞到計算機19和溫度控制器17上，溫度數據將會在計算機19上實時存儲與顯示，而傳遞到溫度控制器17上的溫度數據將會指導溫度控制器17對加熱管16進行控制，從而使高壓釜2內清水的溫度始終保持在溫度控制器17上所設置的溫度，當加熱時間達到所設計的加熱時間時，關閉溫度控制器17。
[0020]3)進入打壓過程，啟動高壓栗，按照事先設定的壓力進行調節，在打壓的過程中時刻注意高壓釜內的壓力變化，壓力傳感器14會實時傳遞壓力數據至數據采集器18，最后傳遞到計算機19并實時存儲與顯示。高壓釜2內壓力，在打壓過程中要有專人觀察壓力的變化。當打壓到某一壓力值后穩壓一段時間，若沒出現防砂管29損壞，則繼續加壓，當壓力有突降或引流管27開始流清水后，說明防砂管29發生損壞，此時要關閉高壓栗23，同時要慢慢打開泄壓閥4，將高壓釜2內的壓力慢慢卸掉。當高壓釜2上的第一壓力表3示數降為零以及泄壓閥4不再流清水后說明高壓釜2內的壓力已經卸載完。
[0021]4)在高壓釜2內的壓力卸載完后，將引流管27與高壓釜2右側的密封蓋5分離，然后打開密封蓋5，將防砂管29從高壓釜2中移出，觀察防砂管29的損壞情況。
[0022]5)最后從計算機19中導出測試壓力數據，找出壓力突然降低的點，在降低之前的壓力就是該實驗防砂管29在所測試溫度下的抗外擠強度。
【主權項】
1.一種評價高溫環境下防砂管抗外擠強度實驗裝置，其特征在于:它包括一高壓釜(2)、一防砂管(29)、一扶正器(10)、一引流管(27)、一加熱管(16)、一壓力傳感器(14)、一溫度傳感器(15)、一壓蓋(8)、一密封蓋(5)、一閥蓋(6)、一數據米集器(18)、一接液池(28)、一溫度控制器(17)、一計算機(19)、一儲水罐(26)、一注水栗(24)、一高壓栗(23)、一泄壓閥(4)；所述防砂管(29)外部涂抹一層密封膠(11)，防砂管(29)外部安裝一扶正器(10)，將壓蓋(8)中裝好第二密封圈(9)，然后將壓蓋(8)與防砂管(29)—端相連接，并用第二鎖緊銷釘(21)將壓蓋(8)與防砂管(29)鎖緊，將密封蓋(5)中裝好第一密封圈(7)，然后將密封蓋(5)與防砂管(29)另一端相連接，并用第一鎖緊銷釘(13)將密封蓋(5)與防砂管(29)鎖緊，然后將防砂管(29)裝入高壓釜(2)，將引流管(27)—端安裝到密封蓋(5)，引流管(27)另一端置于接液池(28)，高壓管線(30)—端與閥蓋(6)相連，另一端與高壓栗(23)相連，注水栗(24)用來將儲水罐(26)中的水注入高壓釜(2)內，注水過程中第一注水閥(I)、第二注水閥(25)打開，泄壓閥(4)在注水栗(24)注水過程中打開，當泄壓閥(4)開始出水后，關閉泄壓閥(4)與注水栗(24)，然后關閉第一注水閥(I)、第二注水閥(25)，壓力傳感器(14)與溫度傳感器(15)置于高壓釜(2)內，用來測量高壓釜(2)內的溫度和壓力，壓力傳感器(14)與溫度傳感器(15)所測數據通過數據采集器(18)整理后傳遞給計算機(19)，在計算機(19)中存儲與實時顯示所測數據，加熱管(16)安裝在高壓釜(2)內，加熱管(16)與溫度控制器(17)相連，數據采集器(18)所采集的溫度數據也傳遞給溫度控制器(17)，溫度控制器(17)可以設定高壓釜(2)內的溫度，當數據采集器(18)所傳遞的溫度數據達到所設置的溫度時，溫度控制器(17)將自動控制加熱管(16)而停止加熱，當高壓釜(2)內的溫度降低時，通過溫度傳感器(15)所測量的數據傳遞給數據采集器(18)，通過數據采集器(18)整理后將溫度數據傳遞給溫度控制器(17)，溫度控制器(17)將會自動控制加熱管(16)而重新加熱，當防砂管(29)在高溫環境中達到預定時間后，啟動高壓栗(23)，對高壓釜(2)中的水進行加壓，此時防砂管(29)承受一定的壓力，通過調節高壓栗(23)從而改變高壓釜(2)中的壓力，當第一壓力表(3)、第二壓力表(22)以及壓力傳感器(14)所采集的壓力有一個突降時，我們就認為防砂管(29)被擠壞，高壓釜(2)中的水通過防砂管(29)的擠毀處進入引流管，進而流入接液池，關閉高壓栗(23)，打開泄壓閥(4)將高壓釜(2)內的壓力泄掉，通過計算機(19)存儲的壓力數據會找到壓力突降點，突降點前的壓力就是所測試防砂管(29)在高溫環境下的抗外擠強度。2.如權利要求1所述的一種評價高溫環境下防砂管抗外擠強度實驗裝置，其特征在于:所述溫度控制器(17)可以設定高壓釜(2)內水的加熱溫度，并且通過數據采集器(18)傳遞的高壓釜(2)內的實時溫度，可以自動控制加熱管，從而保證高壓釜(2)內的溫度為恒溫即溫度控制器(17)所設定的溫度。3.如權利要求1所述的一種評價高溫環境下防砂管抗外擠強度實驗裝置，其特征在于:所述加熱管(16)能夠為高壓釜(2)內的清水加熱至1000C，加熱溫度能夠模擬井深3000米以內的地層溫度。4.如權利要求1所述的一種評價高溫環境下防砂管抗外擠強度實驗裝置，其特征在于:所述高壓栗(23)能夠對高壓釜(2)內的清水加壓至lOOMPa。
【文檔編號】G01N3/18GK205449698SQ201620163445
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月4日
【發明人】王厚東
【申請人】中國石油大學(北京)