專利名稱：一種評價篩管篩網(wǎng)擋砂性能的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在油氣勘探開發(fā)過程中使用的模擬測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種評價 防砂篩管篩網(wǎng)擋砂性能的方法及裝置。
背景技術(shù)：
油氣井出砂是石油開采過程中遇到的重要問題之一，它給油田生產(chǎn)帶來了許多潛 在的危險并且增加了開采的成本。經(jīng)過幾十年的研究，合理控砂成為防砂技術(shù)的關(guān)鍵—— 既要防止大量出砂，有控制地層少量出砂；篩管防砂是當(dāng)前油氣井生產(chǎn)中最常見的防砂手 段之一，由于不同規(guī)格的篩管具有不同的擋砂精度，對篩管中的主要構(gòu)件篩網(wǎng)的評價對于 作業(yè)井選擇合適的篩管具有重要的指導(dǎo)意義。油氣井出砂對油氣井開采的危害主要體現(xiàn)在三個方面(1)地層砂在隨油氣流動 流動過程中，加快了井下和地面管柱和設(shè)備的磨蝕，特別是井下安全閥及井口裝置，這些設(shè) 備的更換與維修代價昂貴，并且浪費生產(chǎn)時間；(2)地層砂產(chǎn)出后，如果井底液體流動速度 不足以將其帶出，地層砂將在井底沉淀并逐漸掩埋油層，使得地面獲得的氣流變小，只有通 過循環(huán)沖砂或撈砂才能恢復(fù)生產(chǎn)；(3)嚴(yán)重出砂有可能形成地層空洞，導(dǎo)致套管和地層中 的泥頁巖隔層失去支撐，嚴(yán)重時還可能引起井壁垮塌，對油氣井造成不可恢復(fù)的傷害。防砂 篩管作為最常見的防砂手段之一，具有擋砂精度可控的優(yōu)點，對于實現(xiàn)合理控砂有著重要 的意義，因此高效優(yōu)質(zhì)的評價防砂篩管篩網(wǎng)的擋砂精度對作業(yè)井選擇合適的防砂篩管有重 要的指導(dǎo)意思。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種評價防砂篩管篩網(wǎng)的擋砂性能的方法及裝置，用于不同 工作環(huán)境下防砂篩管篩網(wǎng)的擋砂性能的評價。本發(fā)明提供了一種評價防砂篩管篩網(wǎng)擋砂性能的方法，包括待評價的防砂篩管篩 網(wǎng)和評價裝置，該評價裝置包括缸體、模擬地層、液壓動力裝置、缸體上部壓力傳感器、缸體 中部壓力傳感器、缸體下部壓力傳感器、流量計、集砂桶及數(shù)據(jù)采集裝置，特征在于，將待評 價的防砂篩管篩網(wǎng)置于評價裝置中的模擬地層的下部，通過液壓動力裝置向裝置內(nèi)泵入高 壓流體，通過缸體上部壓力傳感器、缸體中部壓力傳感器和缸體下部壓力傳感器記錄裝置 缸體內(nèi)上中下三個位置的壓力，通過安裝于評價裝置下端出口的流量計和集砂桶分別記錄 通過防砂篩管篩網(wǎng)的流體流量和流體中帶出的模擬地層的出砂質(zhì)量，通過采集的數(shù)據(jù)來評 價不同工作環(huán)境中防砂篩管篩網(wǎng)的擋砂性能。所述模擬地層為模擬井眼圍巖地層，通過按比例混合配置成品砂和膨潤土制得。本發(fā)明還提供了一種評價防砂篩管篩網(wǎng)擋砂性能的裝置，包括缸體、模擬地層、液壓動力裝置、缸體上部壓力傳感器、缸體中部壓力傳感器、缸體 下部壓力傳感器、流量計、集砂桶、數(shù)據(jù)采集裝置及待評價防砂篩管篩網(wǎng)；其中，液壓動力裝 置通過進液管與缸體上端缸體入口連接，用于向缸體內(nèi)泵入高壓流體；流量計和集砂桶依次安裝在從缸體下端出口引出的出液管上；數(shù)據(jù)采集裝置用于采集通過防砂篩管篩網(wǎng)的流 體流量和缸體內(nèi)上中下三個位置的壓力。在所述進液管上安裝有溢流閥和穩(wěn)壓罐。缸體包括上蓋盤及下蓋盤，所述缸體內(nèi)徑為65mm，壁厚為15mm，高度為500mm。液壓動力裝置包括往復(fù)式液壓泵和緩沖罐，所述往復(fù)式液壓泵連接有確保往復(fù)式 液壓泵電機電壓穩(wěn)定的穩(wěn)壓器，所述液壓泵與缸體之間的進液管上安裝有安全閥及泄壓 閥，所述液壓泵的輸出口安裝有抗震壓力表。本發(fā)明能夠模擬防砂篩管在不同生產(chǎn)壓差、不同流體類型的各類油氣井中的工作 環(huán)境，以快速評價出防砂篩管篩網(wǎng)在不同的工作環(huán)境下的擋砂性能，確定合適的防砂篩管 篩網(wǎng)組合，提高油氣井中防砂篩管的防砂效率及工作壽命。


圖1為本發(fā)明評價防砂篩管篩網(wǎng)的擋砂性能的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明評價防砂篩管篩網(wǎng)的擋砂性能的裝置的缸體結(jié)構(gòu)示意；圖3堵塞一般的篩網(wǎng)；圖4堵塞嚴(yán)重的篩網(wǎng)。
具體實施例方式下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步地詳細描述。圖1為本發(fā)明實施例評價篩管篩網(wǎng)擋砂性能的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本 發(fā)明中評價篩管篩網(wǎng)擋砂性能的裝置包括缸體102、液壓動力裝置103、測壓系統(tǒng)、流量計 105、集砂桶106、數(shù)據(jù)采集裝置107及待評價防砂篩管篩網(wǎng)108。其中，液壓動力裝置103通 過進液管與缸體102上端連接，用于向缸體102內(nèi)泵入高壓流體，從而在缸體102內(nèi)提供小 于或等于20MPa的模擬油氣井生產(chǎn)壓差的液壓，例如3MPa，流體可以選擇水或者其他具有 固定粘度的液體。在所述進液管上可安裝有溢流閥，以便能夠通過調(diào)節(jié)溢流閥獲得測試所 需要的壓力，例如3Mpa。此外，在進液管上還可并聯(lián)安裝穩(wěn)壓罐，穩(wěn)壓罐能夠保證進入缸體 102的高壓流體的壓力保持穩(wěn)定。液壓動力裝置103可包括往復(fù)式液壓泵和緩沖罐，所述往 復(fù)式液壓泵連接有確保往復(fù)式液壓泵電機電壓穩(wěn)定的穩(wěn)壓器，所述液壓泵與所述缸體之間 的進液管上安裝有確保實驗安全的安全閥及實驗結(jié)束后的泄壓閥，所述液壓泵的輸出口安 裝有抗震壓力表，便于調(diào)節(jié)溢流閥獲得實驗需要的壓力。待評價防砂篩管篩網(wǎng)就安裝在模 擬地層之下，也即缸體102底部。缸體上部壓力傳感器104-1、缸體中部壓力傳感器104-2 和缸體下部壓力傳感器104-3記錄裝置缸體102內(nèi)上中下三個位置的壓力。從缸體102下 端引出的出液管上依次安裝有流量計105、集砂桶106，流量計105用于測量通過待評價的 篩網(wǎng)的流體流量，集砂桶106用于收集通過待評價的篩網(wǎng)的流體中所攜帶的模擬地層。數(shù) 據(jù)采集裝置107通過數(shù)據(jù)采集卡采集通過防砂篩管篩網(wǎng)108的液體流量和缸體102內(nèi)上中 下三個位置的壓力。如圖2所示，缸體102由上蓋盤102-1及下蓋盤102-2通過螺絲固定密封，并在上 下蓋盤設(shè)有0型圈槽，利用0型圈確保密封效果，保障缸體102內(nèi)部密封；上蓋盤102-1上 的入口通過進液管與液壓動力裝置相連，下蓋盤102-2上的出口通過出液管與流量計105相連；待測篩管篩網(wǎng)108放置于下蓋盤102-2上，并用密封卡環(huán)固定及封隔篩網(wǎng)與缸體102 之間的空隙；測壓系統(tǒng)的三個傳感器104-1、104-2及104-3位于缸體102上中下三點，由螺 絲相連，采用密封圈密封。缸體102的內(nèi)徑、壁厚和高度分別為65mm、15mm和500mm。本發(fā)明模擬防砂篩管在不同生產(chǎn)壓差、不同流體類型的各類油氣井中的工作環(huán) 境，對通過待評價防砂篩管篩網(wǎng)的模擬地層的出砂量和流體流量以及篩網(wǎng)的堵塞情況進行 評價，確定不同工作環(huán)境對篩管篩網(wǎng)的擋砂性能的影響。實施例1混合配置成品砂和膨潤土制得模擬井眼圍巖地層的模擬地層，該模擬地層的泥質(zhì) 含量為12. 5%，分選系數(shù)為5，模擬地層砂粒度中值0. 15mm。待評價的防砂篩管篩網(wǎng)網(wǎng)片組 合80 y m+120 u m。組裝該發(fā)明裝置，液壓動力裝置向缸體中提供模擬壓差3Mpa。缸體102 內(nèi)上中下三個位置的壓力分別為3Mpa，2. 25MPa, 1. 5MPa ；通過待評價的防砂篩管篩網(wǎng)的流 體流量為0. 05L/s，模擬地層出砂量為25. 721g(采集時間95s)。圖3顯示防砂篩管篩網(wǎng)堵 塞一般，數(shù)據(jù)顯示該防砂篩管篩網(wǎng)與該工作環(huán)境伍配良好。實施例2混合配置成品砂和膨潤土制得模擬井眼圍巖地層的模擬地層，該模擬地層的泥質(zhì) 含量為5%，分選系數(shù)為8，模擬地層砂粒度中值0.20mm。待評價的防砂篩管篩網(wǎng)網(wǎng)片組合 80 u m+120 u m。組裝該發(fā)明裝置，液壓動力裝置向缸體中提供模擬壓差5Mpa。缸體102內(nèi) 上中下三個位置的壓力分別為5Mpa，3. 5MPa, 1. 3MPa ；通過待評價的防砂篩管篩網(wǎng)的流體 流量為0. 04L/s，模擬地層出砂量為45. 31g(采集時間95s)。圖4顯示防砂篩管篩網(wǎng)堵塞 嚴(yán)重，數(shù)據(jù)顯示該防砂篩管篩網(wǎng)與該工作環(huán)境伍配不佳。實施例3混合配置成品砂和膨潤土制得模擬井眼圍巖地層的模擬地層，該模擬地層的泥質(zhì) 含量為5%，分選系數(shù)為8，模擬地層砂粒度中值0.20mm。待評價的防砂篩管篩網(wǎng)網(wǎng)片組合 90 u m+120 u m。組裝該發(fā)明裝置，液壓動力裝置向缸體中提供模擬壓差5Mpa。缸體102內(nèi) 上中下三個位置的壓力分別為5Mpa，3. 8MPa, 1. 7MPa ；通過待評價的防砂篩管篩網(wǎng)的流體 流量為0. 06L/s，模擬地層出砂量為23. 37g(采集時間95s)。防砂篩管篩網(wǎng)堵塞一般，數(shù)據(jù) 顯示該防砂篩管篩網(wǎng)與該工作環(huán)境伍配良好。利用本申請的評價方法，可以通過上述指標(biāo)快速評價不同工作環(huán)境與防砂篩管篩 網(wǎng)的擋砂性能伍配情況，對油氣井選擇防砂篩管篩網(wǎng)提供依據(jù)。最后應(yīng)說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡 管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然 可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替 換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。
權(quán)利要求
一種評價防砂篩管篩網(wǎng)擋砂性能的方法，包括待評價的防砂篩管篩網(wǎng)和評價裝置，該評價裝置包括缸體(102)、模擬地層(101)、液壓動力裝置(103)、缸體上部壓力傳感器(104-1)、缸體中部壓力傳感器(104-2)、缸體下部壓力傳感器(104-3)、流量計(105)、集砂桶(106)及數(shù)據(jù)采集裝置(107)，其特征在于，將待評價的防砂篩管篩網(wǎng)置于評價裝置中的模擬地層(101)的下部，通過液壓動力裝置(103)向裝置內(nèi)泵入高壓流體，通過缸體上部壓力傳感器(104-1)、缸體中部壓力傳感器(104-2)和缸體下部壓力傳感器(104-3)記錄評價裝置缸體(102)內(nèi)上中下三個位置的壓力，通過安裝于評價裝置下端出口的流量計(105)和集砂桶(106)分別記錄通過防砂篩管篩網(wǎng)的流體流量和流體中帶出的模擬地層的出砂質(zhì)量，通過采集的數(shù)據(jù)來評價不同工作環(huán)境中防砂篩管篩網(wǎng)的擋砂性能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述模擬地層為模擬井眼圍巖地層，通過按比例混合 配置成品砂和膨潤土制得。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，所述缸體(102)內(nèi)徑為65mm，壁厚為15mm，高度為 500mmo
4.一種評價防砂篩管篩網(wǎng)擋砂性能的裝置，其特征在于，包括缸體(102)、模擬地層(101)、液壓動力裝置(103)、缸體上部壓力傳感器(104-1)、缸體 中部壓力傳感器(104-2)、缸體下部壓力傳感器(104-3)、流量計(105)、集砂桶(106)、數(shù)據(jù) 采集裝置(107)及待評價防砂篩管篩網(wǎng)(108)；其中，待評價的防砂篩管篩網(wǎng)(108)置于評 價裝置中的模擬地層(101)的下部；液壓動力裝置(103)通過進液管與缸體(102)上端缸 體入口連接，用于向缸體(102)內(nèi)泵入高壓流體；流量計(105)和集砂桶(106)依次安裝在 從缸體(102)下端出口引出的出液管上；數(shù)據(jù)采集裝置(107)用于采集通過防砂篩管篩網(wǎng) (108)的流體流量和缸體(102)內(nèi)上中下三個位置的壓力。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，在所述進液管上安裝有溢流閥和穩(wěn)壓罐。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征在于，缸體(102)包括上蓋盤(102-1)及下 蓋盤(102-2)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征在于，所述缸體(102)內(nèi)徑為65mm，壁厚為 15mm,高度為 500mmo
8.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征在于，液壓動力裝置(103)包括往復(fù)式液壓 泵和緩沖罐，所述往復(fù)式液壓泵連接有確保往復(fù)式液壓泵電機電壓穩(wěn)定的穩(wěn)壓器，所述往 復(fù)式液壓泵與缸體(102)之間的進液管上安裝有安全 閥及泄壓閥，所述往復(fù)式液壓泵 的輸出口安裝有抗震壓力表。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種評價防砂篩管篩網(wǎng)擋砂性能的方法及裝置。將待評價的防砂篩管篩網(wǎng)置于評價裝置中的用于模擬井眼圍巖地層的模擬地層的下部，向裝置內(nèi)泵入高壓流體，通過安裝于評價裝置下端出口的流量計和集砂桶進行數(shù)據(jù)采集，通過對采集的數(shù)據(jù)進行分析來評價防砂篩管篩網(wǎng)的擋砂性能。評價裝置包括缸體(102)、模擬地層(101)、液壓動力裝置(103)、缸體上部壓力傳感器(104-1)、缸體中部壓力傳感器(104-2)、缸體下部壓力傳感器(104-3)、流量計(105)、集砂桶(106)、數(shù)據(jù)采集裝置(107)及待測定防砂篩管篩網(wǎng)(108)。本發(fā)明能夠模擬防砂篩管在不同生產(chǎn)壓差、不同流體類型的各類油氣井工作環(huán)境，快速評價出防砂篩管篩網(wǎng)在不同的工作環(huán)境下的擋砂性能，確定合適的防砂篩管篩網(wǎng)組合，提高油氣井中防砂篩管的防砂效率及工作壽命。
文檔編號G01N15/08GK101865812SQ20101018567
公開日2010年10月20日 申請日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者邱康, 金衍, 陳勉 申請人:中國石油大學(xué)(北京)