用于针对调流控水筛管进行模拟试验的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提出了一种用于针对调流控水筛管进行模拟试验的装置，其包括容纳待测筛管的模拟井筒和与所述模拟井筒相连的配液罐，其中在所述模拟井筒和所述配液罐之间设置有液体循环管路，所述液体循环管路包括液体从所述配液罐流向所述模拟井筒的第一支路和液体从所述模拟井筒流向所述配液罐的第二支路。通过根据本实用新型的装置可以模拟现场井下调流控水筛管的工作条件，在密闭带压情况下，提供一种直观测量调流控水筛管性能变化情况的装置，在线测量调流控水筛管在不同粘度和不同流量条件下的节流效果。
【专利说明】用于针对调流控水筛管进行模拟试验的装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及石油钻井领域，尤其涉及一种用于针对调流控水筛管进行模拟试验的装置。
【背景技术】
[0002]目前国内油田多数已进入开发中后期，边、底水问题已经越来越成为一项抑制油气井产量的重要影响因素，控制并治理底水锥进问题已经成为国内各油田开发所面临的最主要问题。为了控制底水的快速抬升、提高油田的最终采收率，国内外各大石油公司均开始大规模采用水平井调流控水筛管完井技术进行边、底水油气藏的开发。
[0003]水平井调流控水筛管完井技术的研究始于上世纪90年代初，并于上世纪90年代末开始在国外的油田进行试验应用，进入21世纪以来由于对油气田开发的进一步深入，水平井调流控水筛管技术的应用越来越广泛，研究也越来越深入，不断研发出新型的调流控水筛管完井技术。
[0004]水平井调流控水筛管完井技术是指在普通筛管的端部加装调流控水装置，通过对调流控水装置设置不同的流动参数，再结合对水平井的合理分段技术，从而实现对地层的流体流入的合理控制，以达到地层流体均衡流入的目的。而调流控水装置的流动参数需要通过进行地面试验来确定。由于井下环境的多变性及流体物性的差异性，流体相继流经筛管和调流控水装置进入油管的过程是一个相对复杂的流动过程，这就要求调流控水筛管的结构设计既要考虑到井下温度、压力的影响，更要考虑流体的粘度、含水率、地层出砂特性等因素的影响。
[0005]因此，调流控水筛管的设计所要考虑的影响因素也较为复杂，针对不同的油气储层需要设置不同结构的调流控水筛管，反过来，井下流体的复杂性也进一步促进了调流控水筛管的发展。
[0006]目前现有技术中没有专用于测试调流控水筛管的性能的试验装置。
实用新型内容
[0007]由于调流控水筛管结构设计的复杂性，需要研制一套能够在地面模拟测试调流控水筛管节流特性的试验仪器，来分析测试不同结构的调流控水筛管在不同井底条件下的节流特性。然而，现有技术中没有专用于测试调流控水筛管的性能的试验装置。
[0008]因此，本实用新型提供了一种用于针对调流控水筛管进行模拟试验的装置，为检验现有的国内外调流控水筛管，以及开发和研制新一代的调流控水装置提供了技术支持。
[0009]本实用新型提出了一种用于针对调流控水筛管进行模拟试验的装置，其包括容纳待测筛管的模拟井筒和与所述模拟井筒相连的配液罐，其中在所述模拟井筒和所述配液罐之间设置有液体循环管路，所述液体循环管路包括液体从所述配液罐流向所述模拟井筒的第一支路和液体从所述模拟井筒流向所述配液罐的第二支路。
[0010]优选地，所述模拟井筒包括筒状主体，所述筒状主体具有第一端部和第二端部。
[0011]优选地，在所述筒状主体的第二端部处设置有内径与待测筛管外径相等的卡环和环形压件，所述环形压件具有套接在所述筒状主体外部的套接部分和在所述筒状主体末端边缘处沿其径向向内弯折的弯折部分，所述卡环通过螺栓固定到所述弯折部分。螺栓连接机构使得卡环和环形压件可方便地相互拆卸。
[0012]优选地，所述环形压件的套接部分通过螺纹连接套接于所述筒状主体之外。螺纹连接机构使得环形压件和筒状主体可方便地相互拆卸。
[0013]优选地，在所述筒状主体的第一端部处设置有盖帽，所述盖帽上具有与所述第一支路相通的进液孔和与所述第二支路相通的出液孔。试验流体由进液孔进入到筒状主体与筛管之间的流动环空，而后经过筛网过滤后进入导流槽，而后延导流槽流入调流控水装置，经过调流控水装置节流后流入中心管，最后由出液孔流出。
[0014]模拟井筒内部全部采用机械卡环、活动部件及螺纹固定，如此可保证模拟井筒内部的调流控水筛管及调流控水装置的方便更换。
[0015]优选地，在所述第一支路中设置有循环泵，在所述配液罐和所述循环泵之间沿液体流动方向依次设置有吸油开关阀和吸油软管，在所述循环泵和所述模拟井筒之间设置有供油软管。软管的设置可保证试验的安全性及整个装置测量结果的准确性，消除因流体温度变化产生的粘度变化、管内摩阻以及循环泵抖动等因素产生的结果异常。
[0016]优选地，在所述供油软管和所述模拟井筒之间还沿液体流动方向依次设置有单向阀、油滤器和流量计，和/或在所述第二支路上沿液体流动方向依次设置有取样阀、针对流体的温度传感器、散热器和回油阀。单向阀可保障液体流动方向，油滤器可保障流体成分，而流量计可获取流量参数。
[0017]优选地，所述配液罐中设置有针对位于所述配液罐中的液体的加热器、液位计、排液阀以及空气过滤器中的至少一个。配液罐的温度可通过加热器来调节，因此可通过提升及降低试验用流体的温度来改变试验用流体的粘度，可以确保试验用流体的粘度的稳定性，最终确保试验结果的稳定性和准确性。
[0018]优选地，所述模拟井筒上设置有至少两个压力传感器和一个压差传感器。它们可分别用于测量压力和压差。
[0019]优选地，在所述第一支路和所述第二支路之间还设置有与所述模拟井筒并联的调节阀和与所述模拟井筒并联的安全阀中的至少一个。如此可以保证整个液体通路的安全。
[0020]优选地，所述筒状主体上设置有玻璃视窗。以此方式，可以方便地观察模拟井筒内液体的流动状况。
[0021]通过根据本实用新型的装置可以模拟现场井下调流控水筛管的工作条件，在密闭带压的情况下，提供一种直观测量调流控水筛管性能变化情况的装置，在线测量调流控水筛管在不同粘度和不同流量条件下的节流效果。
[0022]上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本实用新型的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中:
[0024]图1显示了根据本实用新型的用于针对调流控水筛管进行模拟试验的装置；
[0025]图2显示了根据本实用新型的用于针对调流控水筛管进行模拟试验的装置的模拟井筒；
[0026]图3显示了图2中的装置的卡环和环形压件的放大示意图；
[0027]图4显示了根据本实用新型的用于针对调流控水筛管进行模拟试验的装置的模拟井筒内的液体流动示意图；
[0028]图5显示了根据本实用新型的用于针对调流控水筛管进行模拟试验的装置的试验数据图。
[0029]在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
【具体实施方式】
[0030]下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0031]图1显示了根据本实用新型的用于针对调流控水筛管进行模拟试验的装置。
[0032]参照图1，可见本实用新型所提出的用于针对调流控水筛管进行模拟试验的装置主要包括用于容纳待测筛管的模拟井筒50和与模拟井筒50相连的配液罐24。模拟井筒50整体可采用耐腐蚀、耐磨损的不锈钢材料来制作。
[0033]在模拟井筒50和配液罐24之间形成了一个弯折的液体循环管路。具体而言，该液体循环管路包括液体从配液罐24流向模拟井筒50的第一支路51和液体从模拟井筒50流向配液罐24的第二支路52。在图1中，第一支路51显示于第二支路52上方。
[0034]图2具体地显示了根据本实用新型的用于针对调流控水筛管进行模拟试验的装置的模拟井筒50。由图2可看出，模拟井筒50主要包括筒状主体33。筒状主体33具有第一端部61和第二端部62。筒状主体33的内外表面可进行镜面剖光，以确保模拟井筒50内的流体的低摩阻，同时可提高整个装置的精确性。在筒状主体33上安装有玻璃视窗，以便于观察。
[0035]在筒状主体33的第二端部62处设置有内径与待测筛管29的外径相等的卡环36和环形压件63。图3进一步显示了图2中的装置的卡环36和环形压件63的放大示意图。环形压件63具有套接在筒状主体33外部的套接部分64和在筒状主体33的末端边缘处沿其径向向内弯折的弯折部分65。卡环36通过螺栓66固定到弯折部分65上。螺栓连接机构使得卡环36和环形压件63可方便地相互拆卸。
[0036]环形压件63的套接部分64通过螺纹连接套接于筒状主体33之外。螺纹连接机构使得环形压件63和筒状主体33可方便地相互拆卸。
[0037]上述模拟井筒50的具体结构设计，对于将筛管29放入模拟井筒50中和将筛管29从模拟井筒50中取出而言都是非常方便的。在进行试验时，卡环36卡在筛管29的外周壁上，起到固定和密封的作用。
[0038]再次参照图2。在筒状主体33的第一端部61处设置有盖帽67，盖帽67上具有与第一支路51相通的进液孔28和与第二支路52相通的出液孔27。
[0039]模拟井筒50内部全部采用机械卡环、活动部件及螺纹固定，如此可保证模拟井筒50内部的调流控水筛管29及调流控水装置37的方便的更换。
[0040]再次参照图1。在第一支路51中设置有循环泵4。首先采用循环泵4将配水罐24内的流体泵入液体循环管路中，而后关闭吸油开关阀2，利用循环泵4对管道内的流体进行提速和加压，如此可以确保整个试验的封闭性，提高了根据本实用新型的装置的安全性及精确性。循环泵4例如可通过电机5来驱动。
[0041]在配液罐24和循环泵4之间沿液体流动方向依次设置有吸油开关阀2和吸油软管3，在循环泵4和模拟井筒50之间设置有供油软管6。
[0042]在供油软管6和模拟井筒50之间还沿液体流动方向依次设置有单向阀7、油滤器8和流量计9。单向阀7可保障液体流动方向，油滤器8可保障流体成分，而流量计9可获取流量参数。
[0043]在第二支路52上，沿液体流动方向依次设置有取样阀19、针对流体的温度传感器20、散热器21和回油阀22。打开取样阀19后可获取液体样本，用于进一步分析。散热器21可对整个装置进行过热保护。
[0044]配液罐24中设置有针对位于配液罐24中的液体的加热器25、液位计26、排液阀23以及空气过滤器I。其中空气过滤器I用于过滤试验用流体，加热器25用于给试验流体加热，而液位计26用于测量配液罐24内液面的高度。以此方式,配液罐24内的温度可通过加热器25来调节，因此可通过提升及降低试验用流体的温度来改变试验用流体的粘度，可以确保试验用流体的粘度的稳定性，最终确保试验结果的稳定性和准确性。
[0045]模拟井筒50上设置有两个压力传感器12、13和一个压差传感器14。它们可分别用于测量绝对压力和压差。
[0046]在第一支路51和第二支路52之间还设置有和模拟井筒50并联的调节阀17和安全阀18。如此可以保证整个液体通路的安全。
[0047]另外，参照图1，在模拟井筒50和第一支路51之间可采用软管10和接头11辅助连接；在模拟井筒50和第二支路52之间可采用软管16和接头15辅助连接。
[0048]下面将详细介绍根据本实用新型的装置的工作步骤。
[0049]试验前将准备测试的调流控水筛管安装在模拟井筒50内，用卡环36固定好。
[0050]在试验中，首先通过循环泵4将试验用流体从配液罐24通过液体循环管路(具体而言即第一支路51)注入到模拟井筒50中。在试验用流体注满液体循环管路(第一支路51和第二支路52)及模拟井筒50后，使液体循环管路及模拟井筒50变为封闭环路。接下来，通过封闭环路上的循环泵4，使得流体进入模拟井筒50，并使流体相继进入筛网30，沿着导流槽31流向调流控水装置37，最后经过中心管32回到循环泵4的内循环(中心管32的另一端部设置有封堵头38)。
[0051]而在模拟井筒50中，液体流动路径具体如图4所示。试验流体由进液孔28进入到筒状主体33与筛管29之间的流动环空34，而后经过筛网30过滤后进入导流槽31，而后沿导流槽31流入调流控水装置37，经过调流控水装置37节流后流入中心管32，最后由出液孔27流出。
[0052]在模拟井筒50内，可以通过绝对压力传感器12、13及压差传感器14测量进入模拟井筒50内的流体的压力及调流控水装置37产生的节流压差。可以通过流量计9来测量进入模拟井筒50内的流体流量，同时通过循环泵4的稳定增压来实现管道内流体流速的增力口，增加进入模拟井筒50内的液体流量，测得待测的调流控水筛管29在不同流量下产生的节流阻力。
[0053]此外，在试验装置中，还装有安全阀门18和温度传感器20，可分别用于保障液体通路的安全以及获得温度参数。优选地，液体循环通路中的所有管道均采用水力光滑管，在循环泵4的两侧安装有波纹管(吸油软管2和供油软管6)，用以保证试验的安全性及整个装置测量结果的准确性，消除因流体温度变化产生的粘度变化、管内摩阻以及循环泵抖动等因素产生的结果异常。
[0054]最终通过试验测量，得出待测的调流控水筛管29在不同流量和不同流体粘度下产生的节流阻力，进而分析及总结出调流控水筛管29的整体节流系数，得出调流控水筛管29的稳油控水性能，绘制详细的节流控制图表，为油田现场作业中的调流控水筛管的完井参数优化设计提供分析模型，对合理使用调流控水筛管进行井下稳油控水具有重要作用。
[0055]在试验中，待测的调流控水筛管和调流控水装置可全部采用标准5寸半的基管结构，这样便可模拟目前国内最常用的调流控水筛管。同时，可采用高速数据采集卡对绝对压力传感器12、13、压差传感器14、流量计9所测得的数据进行同步高速采集，并通过软件进行处理，以便于后期的分析和处理。
[0056]下面具体介绍一个示例性的实施方案。
[0057]将粘度为200CP的流体注入配液罐24，利用配液罐24的温度调节功能(例如通过加热器25)将试验流体加热至试验标准温度20°C。将试验中要测量的调流控水筛管29放入模拟井筒50，用夹持器(例如卡环36)固定好后，打开循环泵4，将整个模拟井筒50及液体循环管路充满。将循环泵4的排量定在200L/H，使得整个装置内的流体开始循环。在循环稳定后，利用绝对压力传感器12、13及压差传感器14采集压力信号，通过温度传感器20进行温度信号采集，通过流量计9进行不同时刻液体循环管路内流体流量的计量。计量后，开大循环泵4的排量至400L/H，继续循环。在循环稳定后，利用绝对压力传感器12、13及压差传感器14采集压力和压差信号，通过温度传感器20进行温度信号采集，通过流量计9进行不同时刻液体循环管路内流体流量的计量，以此类推。分别计量循环泵4的排量在600L/
H、800L/H、1000L/H、1200L/H、1400L/H时的压力及流量数值，在流量达到最大值后，停泵打开排液阀23排出试验流体，循环清洗管线，在清洗完毕后，更换不同粘度的试验流体，采用相同的试验步骤，测试并记录调流控水筛管在不同流体黏度及不同排量下的压力变化值，最后在多次试验后，以记录的数据为基础绘制压差与流量变化关系图表，此次试验结束。图5显示了本实施例的根据关系图表所绘制的图像。
[0058]通过根据本实用新型的装置可以模拟现场井下调流控水筛管的工作条件，在密闭带压的情况下，提供一种直观测量调流控水筛管性能变化情况的装置，在线测量调流控水筛管在不同粘度和不同流量条件下的节流效果。
[0059]同时，与现有技术相比，根据本实用新型的装置具有结构新颖、使用操作方便的特点。本装置可用来测量调流控水筛管在不同流体粘度及不同流量下的节流状况，得出调流控水筛管在不同流量和不同流体粘度下产生的节流阻力，进而分析及总结出调流控水筛管的整体节流系数，进一步地，可绘制详细的节流控制图表。通过本装置对调流控水筛管进行测量，所得到的结果可有效指导水平井调流控水筛管完井优化设计及现场应用，为水平井调流控水完井参数设计、分段控水完井设计提供依据。
[0060]整套根据本实用新型的用于针对调流控水筛管进行模拟试验的装置能够实现在模拟实际井下调流控水筛管流动效果的前提下对节流控水装置的节流效应和节流效果进行测量和评价；通过使用本实用新型的装置，能够对新型调流控水筛管和调流控水装置的结构进行研究和设计，测量不同结构的调流控水筛管在不同工况下的节流效果，进而研发针对不同储层、不同流体性质的调流控水效果更佳的调流控水筛管；通过使用本实用新型的装置，可以甚至在压力0-4Mpa，流量在0-2000L/h，流体粘度在0-300CP的条件范围内对调流控水筛管的节流性能及效果进行测量和评价；利用本装置可以模拟现场井下调流控水筛管的工作条件，在密闭带压的情况下，提供一种直观测量调流控水筛管性能变化情况的装置，在线测量调流控水筛管在不同粘度和不同流量条件下的节流效果；本装置对模拟现场调流控水筛管的性能评价检测及测试的准确度高，试验操作简便易行。
[0061]虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
【权利要求】
1.用于针对调流控水筛管进行模拟试验的装置，其特征在于，包括容纳待测筛管的模拟井筒和与所述模拟井筒相连的配液罐， 其中在所述模拟井筒和所述配液罐之间设置有液体循环管路，所述液体循环管路包括液体从所述配液罐流向所述模拟井筒的第一支路和液体从所述模拟井筒流向所述配液罐的第二支路。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述模拟井筒包括筒状主体，所述筒状主体具有第一端部和第二端部。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在所述筒状主体的第二端部处设置有内径与待测筛管外径相等的卡环和环形压件，所述环形压件具有套接在所述筒状主体外部的套接部分和在所述筒状主体末端边缘处沿其径向向内弯折的弯折部分，所述卡环通过螺栓固定到所述弯折部分。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述环形压件的套接部分通过螺纹连接套接于所述筒状主体之外。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，在所述筒状主体的第一端部处设置有盖帽，所述盖帽上具有与所述第一支路相通的进液孔和与所述第二支路相通的出液孔。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的装置，其特征在于，在所述第一支路中设置有循环泵，在所述配液罐和所述循环泵之间沿液体流动方向依次设置有吸油开关阀和吸油软管，在所述循环泵和所述模拟井筒之间设置有供油软管。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，在所述供油软管和所述模拟井筒之间还沿液体流动方向依次设置有单向阀、油滤器和流量计，和/或在所述第二支路上沿液体流动方向依次设置有取样阀、针对流体的温度传感器、散热器和回油阀。
8.根据权利要求1到5中任一项所述的装置，其特征在于，所述配液罐中设置有针对位于所述配液罐中的液体的加热器、液位计、排液阀以及空气过滤器中的至少一个。
9.根据权利要求1到5中任一项所述的装置，其特征在于，所述模拟井筒上设置有至少两个压力传感器和一个压差传感器。
10.根据权利要求1到5中任一项所述的装置，其特征在于，在所述第一支路和所述第二支路之间还设置有和所述模拟井筒并联的调节阀和安全阀中的至少一个。
11.根据权利要求2到5中任一项所述的装置，其特征在于，所述筒状主体上设置有玻璃视窗。
【文档编号】G01M13/00GK203981385SQ201420303222
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年6月9日 优先权日:2014年6月9日
【发明者】赵旭, 姚志良, 侯倩, 龙武, 朱晓丽, 张金法, 谭明建, 邢秀贵 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院