水平井工藝模擬試驗裝置制造方法
【專利摘要】一種水平井工藝模擬試驗裝置。為了克服現(xiàn)有石油鉆采試驗裝備中缺少可模擬水平井實際井況的試驗裝置的不足，本發(fā)明的試驗管柱臥式固定安裝在固定支架、提升支架上；試驗管柱通過高壓管線與管匯總成連通；試驗管柱的套管內(nèi)安裝有篩管，篩管內(nèi)安裝有試驗油管；套管兩端固定安裝有法蘭；套管管壁上有上取樣口、觀察口、測量儀表安裝孔和底部取樣口；管匯總成的油管通過三通依次固定連接，三通還與單流閥連接，單流閥的另一端與廢液排放管連接；管匯總成的后端固定安裝有油壬接頭，管匯油管的后端部安裝有真空吸入閥、流量計。其有益效果是結構設計合理，可模擬水平井分段堵水、環(huán)空化學封隔、管外礫石充填、分注等工藝，提高水平井措施的施工安全和油藏保護效果。
【專利說明】水平井工藝模擬試驗裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種石油鉆采工藝實驗裝置，尤其是涉及一種水平井工藝模擬試驗裝置。

【背景技術】
[0002]水平井因其滲濾面積大、產(chǎn)量高等特點，在國內(nèi)外油田開采中得到廣泛應用。但是在水平井復雜的完井方式和鉆井軌跡條件下，采用環(huán)空化學封隔、堵水、管外礫石充填和固井等可能會永久改變井下套管結構和油氣流動能力的工藝措施，一旦發(fā)生失誤將難以補救，通過該裝置的模擬試驗可全面真實地測試水平井措施的工藝性能，能夠有效提高水平井開發(fā)技術水平，減少工程事故的發(fā)生。
[0003]目前，由于缺乏可模擬水平井實際條件的試驗裝置，既無法實現(xiàn)措施前的預防和措施后補救，也不利于水平井工藝的數(shù)據(jù)積累和效果分析，還可能導致低水平的措施工藝不斷重復實施。由此可見，水平井工藝模擬試驗裝置對于水平井的開發(fā)應用來說是一項非常重要和有效的配套技術。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有石油鉆采試驗裝備中缺乏可模擬水平井實際井況的試驗裝置，無法全面真實地獲取水平井工藝措施性能的問題，本發(fā)明提供一種水平井模擬工藝試驗裝置。該裝置通過模擬水平井井身結構和施工管柱、模擬現(xiàn)場注入、模擬化學劑對井身結構和油藏滲透率的改變等方法，完成對水平井措施工藝的性能評價。
[0005]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:水平井工藝模擬試驗裝置包括固定支架、提升支架、試驗管柱、管匯總成。試驗管柱臥式固定安裝在固定支架、提升支架上；試驗管柱通過2根或2根以上并行布置的高壓管線與管匯總成連通，高壓管線上安裝有閘門。
[0006]試驗管柱的套管內(nèi)安裝有篩管，套管與篩管環(huán)空安裝有套管扶正器，篩管內(nèi)安裝有試驗油管，篩管后端固定安裝有絲堵；套管兩端固定安裝有法蘭。套管管壁上有上取樣口、觀察口、底部取樣口、測量儀表安裝孔；試驗管柱的兩端固定安裝有油壬接頭。試驗管柱前端套管上固定安裝有防溢流套管短節(jié)。
[0007]管匯總成的管匯油管通過三通依次固定連接，三通還與單流閥連接，單流閥的另一端與廢液排放管連接；管匯油管的后端部安裝有真空吸入閥、流量計，管匯油管的后端固定安裝有油壬接頭。
[0008]單流閥與廢液排放管之間還可以安裝有巖心管，巖心管內(nèi)安裝有人工巖心。
[0009]當試驗管柱臥式安裝在固定支架、提升支架上時，上取樣口、觀察口位于套管的上部、底部取樣口位于套管下部。取樣口固定安裝有閘門，觀察口固定安裝有絲堵，底部取樣口固定安裝有閘門；測量儀表安裝孔上下對稱位于套管軸心線水平±60° ;套管上還安裝有壓力表。測量儀表安裝孔根據(jù)試驗內(nèi)容安裝相應的測量儀表。
[0010]調(diào)整提升支架的高度，將試驗管柱置于試驗所需的井斜角度。
[0011]本發(fā)明的有益效果是，設計合理，仿真度高，可模擬水平井分段堵水、環(huán)空化學封隔、管外礫石充填、分注等高風險、高難度工藝的現(xiàn)場實施，從而提高水平井措施的施工安全和油藏保護效果，促進工藝技術水平的提高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明水平井工藝模擬試驗裝置結構示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明實施例水平井分段堵水工藝模擬實驗結構示意圖。
[0014]圖中:1.油壬接頭，2.上取樣口，3.壓力表，4.觀察口，5.測量儀表安裝孔，6.提升支架，7.連接法蘭，8.底部取樣口，9.管匯油管，10.高壓管線，11.流量計，12.固定支架，13.閘門，14.防溢流套管短節(jié)，15.套管，16.真空吸入閥，17.法蘭，18.單流閥，19.人工巖心，20.廢液排放管，21.三通，22.篩管，23.套管扶正器，24.試驗油管，25.巖心管，26.閘門，27.封隔器，100.試驗管柱，200.管匯總成。

【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。但是，本領域技術人員應該知曉的是，本發(fā)明不限于所列出的【具體實施方式】，只要符合本發(fā)明的精神，都應該包括于本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
[0016]參見附圖1。本發(fā)明水平井工藝模擬試驗裝置主要包括固定支架12、提升支架6、試驗管柱100、管匯總成200等。試驗管柱100臥式狀態(tài)固定安裝在固定支架12、提升支架6上，通過調(diào)整提升支架6的高度，可以將試驗管柱100置于試驗所需的井斜角度。
[0017]試驗管柱100主要包括套管15、篩管22、試驗油管24。套管15內(nèi)安裝有篩管22,套管15與篩管22環(huán)空之間安裝有套管扶正器23，確保篩管22在套管15內(nèi)居中；篩管22內(nèi)安裝有試驗油管24 ;篩管22后端固定安裝有絲堵。套管15兩端固定安裝有法蘭17，套管15通常由2根或2根以上的套管通過連接法蘭7依次固定連接組成；篩管22由2根或2根以上的篩管連接組成，試驗油管24由2根或2根以上的油管連接組成；套管15、篩管22、試驗油管24的長度尺寸依次減小。試驗管柱100的兩端固定安裝有油壬接頭1，用于與泵注設備連接。還可以在試驗管柱100的套管15前端部固定安裝防溢流套管短節(jié)14
[0018]在試驗管柱100的套管15管壁上設置有上取樣口 2、觀察口 4、底部取樣口 8、測量儀表安裝孔5 ;當試驗管柱100臥式安裝在固定支架12、提升支架6上時，上取樣口 2、觀察口 4位于套管15的上部，底部取樣口 8位于套管15下部。上取樣口 2固定安裝有取樣閘門26，觀察口 4固定安裝有絲堵，底部取樣口安裝有閘門13。通常在套管15上每隔12?15米處設置有取樣口 2、觀察口 4、測量儀表安裝孔5、底部取樣口 8。
[0019]測量儀表安裝孔5上下對稱位于套管15軸心線水平±60°處，測量儀表安裝孔5可根據(jù)試驗內(nèi)容安裝相應的測量儀表。在套管15上還安裝有壓力表3。
[0020]管匯總成200的管匯油管9通過三通21依次串聯(lián)固定連接，三通21還與單流閥18連接，單流閥18的另一端與廢液排放管20連接。管匯總成200的后端固定安裝有油壬接頭1，管匯油管9的后端部安裝有真空吸入閥16、流量計11，流量計11通常選用超聲波流量計。
[0021 ] 試驗管柱100與管匯總成200是通過2條或2條以上并行布置的高壓管線10連通的；高壓管線10的一端與套管15的徑向通孔連通，另一端與管匯油管9的徑向通孔連通；高壓管線10上安裝有閥門13。
[0022]當根據(jù)試驗要求對水平井工藝對油藏的改善效果進行評估時，可以在單流閥18與廢液排放管20之間安裝巖心管25，在巖心管25內(nèi)安裝人工巖心19，每個單流閥18連接一個巖心管25。
[0023]下面以實施例的方式介紹水平井典型工藝的模擬試驗過程。
[0024]實施例1:水平井環(huán)空化學封隔工藝模擬試驗，本試驗包括裝置組裝、化學劑配制、模擬注入、試驗結果檢測評價等步驟。
[0025]1、裝置組裝
[0026]首先，根據(jù)試驗計劃，組裝試驗管柱100、管匯總成200 (管匯總成200上不安裝巖心管25及人工巖心19)；
[0027]再通過調(diào)整提升支架6的高度，使得試驗管柱100角度與真實井斜一致，將試驗管柱100固定；
[0028]在套管15兩端的由壬接頭I上安裝閘門并關閉閘門，同時關閉試驗管柱100所有閥門，擰緊各個絲堵；
[0029]水泥車管線與試驗管柱100前端連接，并對試驗管柱100進行壓力密封試驗(打壓壓力lOMPa、時間lOmin)，壓力不降(不刺不漏)，為合格。
[0030]2、化學劑配置
[0031]將試驗管柱100與管匯總成200連通，水泥車與試驗管柱100前端連接，在試驗管柱100與管匯總成200內(nèi)循環(huán)配制聚合物凝膠溶液和環(huán)空化學封隔堵劑(簡稱ACP堵劑)；聚合物凝膠溶液、ACP堵劑配制完成之后，打開位于套管15下方的取樣閘門13，將聚合物凝膠溶液和ACP堵劑分別置于儲液罐中備用。
[0032]3、模擬注入
[0033]①ACP堵劑和聚合物溶液按設計要求進行驅(qū)替，通過壓力表3、流量計5測量試驗數(shù)據(jù)；
[0034]②打開套管15上的觀察口 4，觀察ACP堵劑在套管15內(nèi)各段的驅(qū)替效果和充滿程度，待驅(qū)替合格后候凝72小時；若驅(qū)替不合格，及時通過管匯油管9沖洗套管15，直至合格。
[0035]4、試驗結果檢測評價
[0036]①候凝結束后，打開套管15兩端的閘門，使用水泥車從由壬接頭I打壓lOMPa，測試ACP堵劑的管外化學封隔效果。
[0037]②將試驗管柱100從提升支架6、固定支架12上拆下來，用切割設備將試驗管柱100切割成三段，觀察堵劑對套管15與篩管22環(huán)空的密封性，并進行評價。
[0038]實施例2:水平井分段堵水工藝模擬實驗(參見附圖2)，本試驗包括裝置組裝、人工巖心填裝和準備、環(huán)空化學封堵、分段封堵、模擬開采等步驟。
[0039]1、裝置組裝
[0040]首先，根據(jù)試驗計劃，組裝試驗管柱100、管匯總成200 ;在試驗管柱100的試驗油管24與篩管22環(huán)空內(nèi)安裝封隔器27 ；
[0041]再通過調(diào)整提升支架6的高度，使得試驗管柱100角度與真實井斜一致，將試驗管柱100固定；
[0042]在套管15兩端的由壬接頭I上安裝閘門并關閉閘門，同時關閉試驗管柱100所有閥門，擰緊各個絲堵；
[0043]水泥車管線與試驗管柱100前端連接，并對試驗管柱100進行壓力密封試驗(打壓壓力lOMPa、時間lOmin)，壓力不降(不刺不漏)，為合格。
[0044]2、人工巖心填裝和準備
[0045]①分別往巖心管25中裝填不同滲透率(低滲透率、高滲透率)的人工巖心19，然后將裝有不同滲透率人工巖心的巖心管25分別安裝在不同的單流閥18與廢液排放管20之間。
[0046]②對低滲透率的人工巖心19采用油飽和驅(qū)替程序，對高滲透率的人工巖心19采用油飽和-地層水飽和的驅(qū)替程序，并根據(jù)驅(qū)替壓力、流量計算人工巖心的滲透率，完成人工巖心的準備工作。
[0047]3、環(huán)空化學封堵(同實施例1中的第2、3步)
[0048]?化學劑配置
[0049]將試驗管柱100與管匯總成200連通，水泥車與試驗管柱100前端連接，在試驗管柱100與管匯總成200內(nèi)循環(huán)配制聚合物凝膠溶液和環(huán)空化學封隔堵劑(簡稱ACP堵劑)；聚合物凝膠溶液、ACP堵劑配制完成之后，打開位于套管15下方的取樣閘門13，將聚合物凝膠溶液和ACP堵劑分別置于儲液罐中備用。
[0050]?模擬注入
[0051]①ACP堵劑和聚合物溶液按設計要求進行驅(qū)替，通過壓力表3、流量計5測量試驗數(shù)據(jù)；
[0052]②打開套管15上的觀察口 4，觀察ACP堵劑在套管15內(nèi)各段的驅(qū)替效果和充滿程度，待驅(qū)替合格后候凝72小時；若驅(qū)替不合格，及時通過管匯油管9沖洗套管15，直至合格。
[0053]5、分段封堵
[0054]按分段封堵施工要求將堵劑(按工藝模擬試驗要求，配制聚合物、油基水泥漿或其他堵劑)注入試驗管柱100，對高滲透率人工巖心進行封堵，堵劑按2倍孔隙體積注入高滲透率人工巖心，施工壓力< lOMPa，待壓力擴散后清水沖洗套管15，將油管24從篩管22中抽出(抽出長度為油管24總長的1/3?1/2);候凝72小時。
[0055]6、模擬開采
[0056]將水泥車與廢液排放管線20的尾端連接，拆除巖心管25連接的單流閥18 ;用地層水分別反向驅(qū)替人工巖心19，根據(jù)驅(qū)替壓力、流量分別計算人工巖心19的滲透率改變情況，對環(huán)空化學封堵工藝和分段堵水工藝進行綜合性能評價。
[0057]應該注意的是上述實施例是示例而非限制本發(fā)明，本領域技術人員將能夠設計很多替代實施例而不脫離本專利的權利要求范圍。
【權利要求】
1.一種水平井工藝模擬試驗裝置，包括固定支架、提升支架、試驗管柱、管匯總成，其特征是: 所述試驗管柱(100)臥式固定安裝在固定支架(12)、提升支架(6)上；試驗管柱(100)通過2根或2根以上并行布置的高壓管線(10)與管匯總成(200)連通，高壓管線(10)上安裝有閘門(13)； 所述試驗管柱(100)的套管(15)內(nèi)安裝有篩管(22)，套管(15)與篩管(22)的環(huán)空安裝有套管扶正器(23)，篩管(22)內(nèi)安裝有試驗油管(24)，篩管(22)后端固定安裝有絲堵；套管(15)兩端固定安裝有法蘭(17);所述套管(15)管壁上有上取樣口(2)、觀察口(4)、測量儀表安裝孔(5)、底部取樣口(8);試驗管柱(100)的兩端固定安裝有油壬接頭(1)； 所述管匯總成(200)的管匯油管(9)通過三通(21)依次固定連接，三通(21)還與單流閥(18)連接，單流閥(18)的另一端與廢液排放管(20)連接；管匯油管(9)的后端部安裝有真空吸入閥(16)、流量計(11)，管匯油管(9)的后端固定安裝有油壬接頭(1)。
2.根據(jù)權利要求1所述水平井工藝模擬試驗裝置，其特征是:所述單流閥(18)與廢液排放管(20 )之間安裝有巖心管(25 )，巖心管(25 )內(nèi)安裝有人工巖心(19 )。
3.根據(jù)權利要求1或2任一所述水平井工藝模擬試驗裝置，其特征是:所述試驗管柱(100)前端套管(15)上固定安裝有防溢流套管短節(jié)(14)。
4.根據(jù)權利要求3所述水平井工藝模擬試驗裝置，其特征是:當所述試驗管柱(100)臣卜式安裝在固定支架(12)、提升支架(6)上時，上取樣口(2)、觀察口(4)位于套管(15)的上部，底部取樣口(8)位于套管(15)的下部。上取樣口(2)固定安裝有閘門(26)，觀察口(4)固定安裝有絲堵，底部取樣口固定安裝有閘門(13);所述測量儀表安裝孔(5)上下對稱位于套管(15)軸心線水平±60° ;所述套管(15)上還安裝有壓力表(3)。
5.根據(jù)權利要求4所述水平井工藝模擬試驗裝置，其特征是:所述測量儀表安裝孔(5)根據(jù)試驗內(nèi)容安裝相應的測量儀表。
6.根據(jù)權利要求5所述水平井工藝模擬試驗裝置，其特征是:調(diào)整所述提升支架(6)的高度，將試驗管柱(100)置于試驗所需的井斜角度。
【文檔編號】E21B49/08GK104420869SQ201310397113
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月4日 優(yōu)先權日:2013年9月4日
【發(fā)明者】廖翰明, 于永生, 王冬梅, 代勁光, 薛軍, 鄒小平, 張秋紅, 尤冬石, 劉建梅 申請人:天津大港油田鉆采技術開發(fā)公司, 大港油田集團有限責任公司