专利名称：水平井封堵模拟实验装置的制作方法
技术领域：
本发明属于油气田开发封堵驱替实验技术领域，用于模拟地层高温高压状态下水平井出水规律和封堵能力的实验装置。
背景技术：
水平井控水是水平井开发中亟待解决的问题之一，由于国内水平井发展较晚，关于水平井封堵机理和水平井堵水技术研究较少，且主要集中在封堵体系和机械封堵方面，现有的封堵体系中，没有针对地层条件下对堵剂封堵效果的评价方法，因此，无法判定堵剂在水平井中的应用效果。
发明内容
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本发明目的是针对上述现有技术中存在的缺陷，提供一种可研究地层条件下水平井实际生产规律，及堵剂对底水、边水或注入水不同出水状态的封堵能力的水平井封堵模拟实验装置。本发明的目的是这样实现的
水平井封堵模拟实验装置，由压力驱动系统、水平井生产模拟系统、数据采集和分析系统组成，压力驱动系统由三个中间容器、两个平流泵、四个六通阀和导压管组成，所述的中间容器为空心圆柱体，内部安装有活塞，其中，第一中间容器和第二中间容器上部分别通过第一导压管和第二导压管与第一六通阀连接，下部分别通过第三导压管和第四导压管与第二六通阀连接，第二六通阀通过第五导压管与第一平流泵连接，第三中间容器上部通过第六导压管与第三六通阀连接，下部通过第七导压管与第四六通阀连接，第四六通阀通过第八导压管与第二平流泵连接；各六通阀为空心圆柱体，周向均布有六个出口，每个出口均可开关控制；
水平井生产模拟系统由五个模拟岩心管、高压管线、可控背压阀和恒温箱组成，其中，第一模拟岩心管、第二模拟岩心管、第三模拟岩心管、第四模拟岩心管和第五模拟岩心管均为空心圆柱体，其外管壁上均设置有压力传感器，其中第一模拟岩心管和第三模拟岩心管的入口分别通过第一高压管线和第三高压管线与第一六通阀连接，第五模拟岩心管的入口通过第四高压管线与第三六通阀连接，第三模拟岩心管和第五模拟岩心管的出口分别通过第五高压管线和第六高压管线与污油池连接，其中第二高压管线、第五高压管线和第六高压管线上分别设置有第一可控背压阀、第二可控背压阀和第三可控背压阀；第一模拟岩心管和第三模拟岩心管之间通过第二模拟岩心管螺纹连接，第一模拟岩心管和第五模拟岩心管之间通过第四模拟岩心管螺纹连接，整个水平井生产模拟系统置入恒温箱中；
数据采集和分析系统由磁致伸缩液位传感器、磁致伸缩液位传感器数据线、天平、天平数据线和计算机组成，其中，磁致伸缩液位传感器通过第二高压管线与第一模拟岩心管连接，下部设置有天平，内部设置有磁致伸缩液位传感器数据线，并与计算机连接，天平通过天平数据线与计算机连接。
进一步的，所述的第一模拟岩心管、第三模拟岩心管和第五模拟岩心管均水平放置，第二模拟岩心管和第四模拟岩心管均垂直放置。进一步的，所述的模拟岩心管为空心圆柱体，在其入口、出口及中部的外管壁上均设置有压力传感器。本发明的有益效果是通过对水平井生产状况进行动态模拟，研究油水层在不同压差下出水规律，模拟在底水、边水或注入水情况下，堵剂进入油层段和水层段的能力，以评价堵剂成胶后对油层段和水层段封堵能力；该装置也可以用来开展水平井封堵工艺研究，研究不同用量、不同段塞组合对出水段的封堵能力和出油段的保护能力，最终确定最佳的堵剂用量和段塞组合，避免出现堵不住或者油、水层都被堵死的风险。
图I为本发明的结构示意图。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
具体实施例方式由图I可知，本发明由压力驱动系统、水平井生产模拟系统、数据采集和分析系统组成，其中
压力驱动系统由三中间容器、两个平流泵、四个六通阀和若干导压管组成，所述的中间容器为空心圆柱体，内部安装有活塞，其中，第一中间容器Ia和第二中间容器Ib上部分别通过第一导压管5a和第二导压管5b与第一六通阀4a连接，下部分别通过第三导压管5c和第四导压管5d与第二六通阀4b连接，第二六通阀4b通过第五导压管5e与第一平流泵3a连接，第三中间容器Ic上部通过第六导压管5f与第三六通阀4c连接，下部通过第七导压管5g与第四六通阀4d连接，第四六通阀4d通过第八导压管5h与第二平流泵3b连接。水平井生产模拟系统由五个模拟岩心管、若干高压管线、可控背压阀和恒温箱10组成，所述的模拟岩心管为空心圆柱体，其外管壁上均设置有压力传感器，其中第一模拟岩心管6a和第三模拟岩心管6c的入口分别通过第一高压管线7a和第三高压管线7c与第一六通阀4a连接，第五模拟岩心管6e的入口通过第四高压管线7d与第三六通阀4c连接，第三模拟岩心管6c和第五模拟岩心管6e的出口分别通过第五高压管线7e和第六高压管线与污油池连接，在第二高压管线7b、第五高压管线7e和第六高压管线7f上分别设置有第一可控背压阀9a、第二可控背压阀9b和第三可控背压阀9c ;第一模拟岩心管6a和第三模拟岩心管6c之间通过第二模拟岩心管6b螺纹连接,第一模拟岩心管6a和第五模拟岩心管6e之间通过第四模拟岩心管6d螺纹连接，整个水平井生产模拟系统置入恒温箱10中。各模拟岩心管在其入口、出口及中部的外管壁上均设置有压力传感器。数据采集和分析系统由磁致伸缩液位传感器11、磁致伸缩液位传感器数据线12、天平13、天平数据线14和计算机15组成，磁致伸缩液位传感器11通过第二高压管线7b与第一模拟岩心管6a连接，下部设置有天平13，内部设置有磁致伸缩液位传感器数据线12，并与计算机15连接,天平13通过天平数据线14与计算机15连接。在开展高温高压水平井封堵模拟实验前，首先在第一中间容器Ia的活塞2a上部、第二中间容器Ib的活塞2b上部和第三中间容器Ic的活塞2c上部分别注入原油、堵剂和地层水，第一平流泵3a和第二平流泵3b的目的是通过水压作用将原油、堵剂和地层水泵入相应的模拟岩心管中，六通阀的目的是通过开关选择性泵入液体，并起保压和泄压作用；第一模拟岩心管6a、第二模拟岩心管6b、第三模拟岩心管6c、第四模拟岩心管6d和第五模拟岩心管6e中分别填满细砂，再分别注满原油，使管内砂体饱和原油，其中第一背压阀9a、第二背压阀9b和第三背压阀9c的作用分别是调节第一模拟岩心管6a、第三模拟岩心管6c和第五模拟岩心管6e的内部流体压力，恒温箱10的目的是设置水平井生产模拟系统的工作温度；磁致伸缩液位传感器11的目的是计量第一模拟岩心管6a出口的液量及其含水率。开展高温高压水平井封堵模拟实验时，首先进行水淹实验，关闭第一六通阀4a、第二背压阀9b和第三背压阀9c，打开第三六通阀4c、第四六通阀4d和第一背压阀9a，启动第二平流泵3b，在水压作用下第三中间容器Ic中的活塞2c上行将地层水顶替进入第五模拟岩心管6e中，并在压差作用下分别进入第四模拟岩心管6d和第一模拟岩心管6a中，最后从第一模拟岩心管6a的出口进入磁致伸缩液位传感器11中，当计算机15监测显示磁致伸缩液位传感器11中的流体中含水超过95%时，关闭第二平流泵3b，该过程的目的是使第五模拟岩心管6e、第四模拟岩心管6d和第一模拟岩心管6a均饱和地层水，即均处于水淹状态，实现水淹生产层的目的。 然后进行堵水实验，关闭第一中间容器Ia的入口、第三模拟岩心管6c的入口、第三六通阀4c和第一背压阀9a，打开第一模拟岩心管6a的入口、第二背压阀9b和第三背压阀9c，启动第一平流泵3a，在水压作用下第二中间容器Ib中的活塞2b上行将堵剂顶替进入第一模拟岩心管6a中，在压差作用下分别沿第二模拟岩心管6b和第四模拟岩心管6d进入第三模拟岩心管6c和第五模拟岩心管6e中，当各岩心管中进入一定量的堵剂时,关闭第一背压阀9a、第二背压阀9b和第三背压阀9c，保持压力状态候凝一定时间后堵剂形成凝胶状态。最后进行评价选择性封堵能力实验，打开第三六通阀4c，设定第一背压阀9a和第三背压阀9c的压力值，使第三背压阀9c的出口压力值小于第一背压阀9a，启动第二平流泵3b，将第三中间容器Ic中的地层水驱替进入第五模拟岩心管6e中，并在压差作用下进入第四模拟岩心管6d和第一模拟岩心管6a中，当注入第二平流泵3b的注入压力达到第三背压阀9c的出口压力值时，通过计算机15监测第一模拟岩心管6a出口进入磁致伸缩液位传感器11的液量和含水率，进而评价堵剂对地层水的封堵能力；然后关闭第三六通阀4c和第三背压阀9c，打开第三模拟岩心管6c的入口，设定第一背压阀9a和第二背压阀9b的压力值，且第二背压阀9b的出口压力值小于第一背压阀9a，启动第一平流泵3a，将第一中间容器Ia中的原油驱替进入第三模拟岩心管6c中，并在压差作用下进入第二模拟岩心管6b和第一模拟岩心管6a中，并沿第一模拟岩心管6a右部出口进入磁致伸缩液位传感器11中，通过计算机15监测第一模拟岩心管6a出口进入磁致伸缩液位传感器11的液量和含油率，进而评价堵剂对原油的封堵能力。在整个实验过程中，通过压力传感器将模拟岩心管不同测试点的压力数据采集到计算机15中进行处理，恒温箱10可以设定水平井生产模拟系统的不同环境温度。通过对各模拟岩心管的压力和产出油、水的实时分析，可以评价堵剂对水平井出水层的封堵能力。
权利要求
1.水平井封堵模拟实验装置，由压力驱动系统、水平井生产模拟系统、数据采集和分析系统组成，其特征是 压力驱动系统由三个中间容器、两个平流泵、四个六通阀和导压管组成，所述的中间容器为空心圆柱体，内部安装有活塞，其中，第一中间容器(Ia)和第二中间容器(Ib)上部分别通过第一导压管(5a)和第二导压管(5b)与第一六通阀(4a)连接，下部分别通过第三导压管(5c)和第四导压管(5d)与第二六通阀(4b)连接，第二六通阀(4b)通过第五导压管(5e)与第一平流泵(3a)连接，第三中间容器(Ic)上部通过第六导压管(5f)与第三六通阀(4c)连接，下部通过第七导压管(5g)与第四六通阀(4d)连接，第四六通阀(4d)通过第八导压管(5h)与第二平流泵(3b)连接；各六通阀为空心圆柱体，周向均布有六个出口，每个出口均可开关控制； 水平井生产模拟系统由五个模拟岩心管、高压管线、可控背压阀和恒温箱(10)组成，其中，第一模拟岩心管(6a)、第二模拟岩心管(6b)、第三模拟岩心管(6c)、第四模拟岩心管(6d)和第五模拟岩心管(6e)均为空心圆柱体,其外管壁上均设置有压力传感器,其中第一模拟岩心管(6a)和第三模拟岩心管(6c)的入口分别通过第一高压管线(7a)和第三高压管线(7c)与第一六通阀(4a)连接，第五模拟岩心管(6e)的入口通过第四高压管线(7d)与第三六通阀(4c)连接，第三模拟岩心管(6c)和第五模拟岩心管(6e)的出口分别通过第五高压管线(7e)和第六高压管线(7f)与污油池连接，其中第二高压管线(7b)、第五高压管线(7e)和第六高压管线(7f)上分别设置有第一可控背压阀(9a)、第二可控背压阀(9b)和第三可控背压阀(9c);第一模拟岩心管(6a)和第三模拟岩心管(6c)之间通过第二模拟岩心管(6b)螺纹连接，第一模拟岩心管(6a)和第五模拟岩心管(6e)之间通过第四模拟岩心管(6d)螺纹连接，整个水平井生产模拟系统置入恒温箱(10)中； 数据采集和分析系统由磁致伸缩液位传感器(11)、磁致伸缩液位传感器数据线(12)、天平(13)、天平数据线(14)和计算机(15)组成，其中，磁致伸缩液位传感器(11)通过第二高压管线(7b )与第一模拟岩心管(6a)连接，下部设置有天平(13 )，内部设置有磁致伸缩液位传感器数据线(12)，并与计算机(15)连接，天平(13)通过天平数据线(14)与计算机(15)连接。
2.根据权利要求I所示的水平井封堵模拟实验装置，其特征是所述的第一模拟岩心管(6a)、第三模拟岩心管(6c)和第五模拟岩心管(6e)均水平放置，第二模拟岩心管(6b)和第四模拟岩心管(6d)均垂直放置。
3.根据权利要求I所述的水平井封堵模拟实验装置，其特征是所述的模拟岩心管为空心圆柱体，在其入口、出口及中部的外管壁上均设置有压力传感器。
全文摘要
本发明公开了一种水平井封堵模拟实验装置，由压力驱动系统、水平井生产模拟系统、数据采集和分析系统组成，其中压力驱动系统由中间容器、平流泵、六通阀和导压管组成，水平井生产模拟系统由模拟岩心管、高压管线、可控背压阀和恒温箱组成，数据采集和分析系统由磁致伸缩液位传感器、磁致伸缩液位传感器数据线、天平、天平数据线和计算机组成，通过对水平井生产状况进行动态模拟，研究油水层在不同压差下出水规律，模拟在底水、边水或注入水情况下，堵剂进入油层段和水层段的能力，以评价堵剂成胶后对油层段和水层段封堵能力。
文档编号E21B49/00GK102900431SQ201210385968
公开日2013年1月30日 申请日期2012年10月12日 优先权日2012年9月6日
发明者杨昌华, 林伟民, 陈灿, 王斌, 董俊艳, 杨斌, 闫江华 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中原油田分公司采油工程技术研究院