专利名称：一种评价筛管筛网挡砂性能的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在油气勘探开发过程中使用的模拟测量技术领域，特别涉及一种评价 防砂筛管筛网挡砂性能的方法及装置。
背景技术：
油气井出砂是石油开采过程中遇到的重要问题之一，它给油田生产带来了许多潜 在的危险并且增加了开采的成本。经过几十年的研究，合理控砂成为防砂技术的关键—— 既要防止大量出砂，有控制地层少量出砂；筛管防砂是当前油气井生产中最常见的防砂手 段之一，由于不同规格的筛管具有不同的挡砂精度，对筛管中的主要构件筛网的评价对于 作业井选择合适的筛管具有重要的指导意义。油气井出砂对油气井开采的危害主要体现在三个方面(1)地层砂在随油气流动 流动过程中，加快了井下和地面管柱和设备的磨蚀，特别是井下安全阀及井口装置，这些设 备的更换与维修代价昂贵，并且浪费生产时间；(2)地层砂产出后，如果井底液体流动速度 不足以将其带出，地层砂将在井底沉淀并逐渐掩埋油层，使得地面获得的气流变小，只有通 过循环冲砂或捞砂才能恢复生产；(3)严重出砂有可能形成地层空洞，导致套管和地层中 的泥页岩隔层失去支撑，严重时还可能引起井壁垮塌，对油气井造成不可恢复的伤害。防砂 筛管作为最常见的防砂手段之一，具有挡砂精度可控的优点，对于实现合理控砂有着重要 的意义，因此高效优质的评价防砂筛管筛网的挡砂精度对作业井选择合适的防砂筛管有重 要的指导意思。
发明内容
本发明的目的是提供一种评价防砂筛管筛网的挡砂性能的方法及装置，用于不同 工作环境下防砂筛管筛网的挡砂性能的评价。本发明提供了一种评价防砂筛管筛网挡砂性能的方法，包括待评价的防砂筛管筛 网和评价装置，该评价装置包括缸体、模拟地层、液压动力装置、缸体上部压力传感器、缸体 中部压力传感器、缸体下部压力传感器、流量计、集砂桶及数据采集装置，特征在于，将待评 价的防砂筛管筛网置于评价装置中的模拟地层的下部，通过液压动力装置向装置内泵入高 压流体，通过缸体上部压力传感器、缸体中部压力传感器和缸体下部压力传感器记录装置 缸体内上中下三个位置的压力，通过安装于评价装置下端出口的流量计和集砂桶分别记录 通过防砂筛管筛网的流体流量和流体中带出的模拟地层的出砂质量，通过采集的数据来评 价不同工作环境中防砂筛管筛网的挡砂性能。所述模拟地层为模拟井眼围岩地层，通过按比例混合配置成品砂和膨润土制得。本发明还提供了一种评价防砂筛管筛网挡砂性能的装置，包括缸体、模拟地层、液压动力装置、缸体上部压力传感器、缸体中部压力传感器、缸体 下部压力传感器、流量计、集砂桶、数据采集装置及待评价防砂筛管筛网；其中，液压动力装 置通过进液管与缸体上端缸体入口连接，用于向缸体内泵入高压流体；流量计和集砂桶依次安装在从缸体下端出口引出的出液管上；数据采集装置用于采集通过防砂筛管筛网的流 体流量和缸体内上中下三个位置的压力。在所述进液管上安装有溢流阀和稳压罐。缸体包括上盖盘及下盖盘，所述缸体内径为65mm，壁厚为15mm，高度为500mm。液压动力装置包括往复式液压泵和缓冲罐，所述往复式液压泵连接有确保往复式 液压泵电机电压稳定的稳压器，所述液压泵与缸体之间的进液管上安装有安全阀及泄压 阀，所述液压泵的输出口安装有抗震压力表。本发明能够模拟防砂筛管在不同生产压差、不同流体类型的各类油气井中的工作 环境，以快速评价出防砂筛管筛网在不同的工作环境下的挡砂性能，确定合适的防砂筛管 筛网组合，提高油气井中防砂筛管的防砂效率及工作寿命。
图1为本发明评价防砂筛管筛网的挡砂性能的装置结构示意图；图2为本发明评价防砂筛管筛网的挡砂性能的装置的缸体结构示意；图3堵塞一般的筛网；图4堵塞严重的筛网。
具体实施例方式下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步地详细描述。图1为本发明实施例评价筛管筛网挡砂性能的装置结构示意图。如图1所示，本 发明中评价筛管筛网挡砂性能的装置包括缸体102、液压动力装置103、测压系统、流量计 105、集砂桶106、数据采集装置107及待评价防砂筛管筛网108。其中，液压动力装置103通 过进液管与缸体102上端连接，用于向缸体102内泵入高压流体，从而在缸体102内提供小 于或等于20MPa的模拟油气井生产压差的液压，例如3MPa，流体可以选择水或者其他具有 固定粘度的液体。在所述进液管上可安装有溢流阀，以便能够通过调节溢流阀获得测试所 需要的压力，例如3Mpa。此外，在进液管上还可并联安装稳压罐，稳压罐能够保证进入缸体 102的高压流体的压力保持稳定。液压动力装置103可包括往复式液压泵和缓冲罐，所述往 复式液压泵连接有确保往复式液压泵电机电压稳定的稳压器，所述液压泵与所述缸体之间 的进液管上安装有确保实验安全的安全阀及实验结束后的泄压阀，所述液压泵的输出口安 装有抗震压力表，便于调节溢流阀获得实验需要的压力。待评价防砂筛管筛网就安装在模 拟地层之下，也即缸体102底部。缸体上部压力传感器104-1、缸体中部压力传感器104-2 和缸体下部压力传感器104-3记录装置缸体102内上中下三个位置的压力。从缸体102下 端引出的出液管上依次安装有流量计105、集砂桶106，流量计105用于测量通过待评价的 筛网的流体流量，集砂桶106用于收集通过待评价的筛网的流体中所携带的模拟地层。数 据采集装置107通过数据采集卡采集通过防砂筛管筛网108的液体流量和缸体102内上中 下三个位置的压力。如图2所示，缸体102由上盖盘102-1及下盖盘102-2通过螺丝固定密封，并在上 下盖盘设有0型圈槽，利用0型圈确保密封效果，保障缸体102内部密封；上盖盘102-1上 的入口通过进液管与液压动力装置相连，下盖盘102-2上的出口通过出液管与流量计105相连；待测筛管筛网108放置于下盖盘102-2上，并用密封卡环固定及封隔筛网与缸体102 之间的空隙；测压系统的三个传感器104-1、104-2及104-3位于缸体102上中下三点，由螺 丝相连，采用密封圈密封。缸体102的内径、壁厚和高度分别为65mm、15mm和500mm。本发明模拟防砂筛管在不同生产压差、不同流体类型的各类油气井中的工作环 境，对通过待评价防砂筛管筛网的模拟地层的出砂量和流体流量以及筛网的堵塞情况进行 评价，确定不同工作环境对筛管筛网的挡砂性能的影响。实施例1混合配置成品砂和膨润土制得模拟井眼围岩地层的模拟地层，该模拟地层的泥质 含量为12. 5%，分选系数为5，模拟地层砂粒度中值0. 15mm。待评价的防砂筛管筛网网片组 合80 y m+120 u m。组装该发明装置，液压动力装置向缸体中提供模拟压差3Mpa。缸体102 内上中下三个位置的压力分别为3Mpa，2. 25MPa, 1. 5MPa ；通过待评价的防砂筛管筛网的流 体流量为0. 05L/s，模拟地层出砂量为25. 721g(采集时间95s)。图3显示防砂筛管筛网堵 塞一般，数据显示该防砂筛管筛网与该工作环境伍配良好。实施例2混合配置成品砂和膨润土制得模拟井眼围岩地层的模拟地层，该模拟地层的泥质 含量为5%，分选系数为8，模拟地层砂粒度中值0.20mm。待评价的防砂筛管筛网网片组合 80 u m+120 u m。组装该发明装置，液压动力装置向缸体中提供模拟压差5Mpa。缸体102内 上中下三个位置的压力分别为5Mpa，3. 5MPa, 1. 3MPa ；通过待评价的防砂筛管筛网的流体 流量为0. 04L/s，模拟地层出砂量为45. 31g(采集时间95s)。图4显示防砂筛管筛网堵塞 严重，数据显示该防砂筛管筛网与该工作环境伍配不佳。实施例3混合配置成品砂和膨润土制得模拟井眼围岩地层的模拟地层，该模拟地层的泥质 含量为5%，分选系数为8，模拟地层砂粒度中值0.20mm。待评价的防砂筛管筛网网片组合 90 u m+120 u m。组装该发明装置，液压动力装置向缸体中提供模拟压差5Mpa。缸体102内 上中下三个位置的压力分别为5Mpa，3. 8MPa, 1. 7MPa ；通过待评价的防砂筛管筛网的流体 流量为0. 06L/s，模拟地层出砂量为23. 37g(采集时间95s)。防砂筛管筛网堵塞一般，数据 显示该防砂筛管筛网与该工作环境伍配良好。利用本申请的评价方法，可以通过上述指标快速评价不同工作环境与防砂筛管筛 网的挡砂性能伍配情况，对油气井选择防砂筛管筛网提供依据。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽 管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然 可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替 换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
权利要求
一种评价防砂筛管筛网挡砂性能的方法，包括待评价的防砂筛管筛网和评价装置，该评价装置包括缸体(102)、模拟地层(101)、液压动力装置(103)、缸体上部压力传感器(104-1)、缸体中部压力传感器(104-2)、缸体下部压力传感器(104-3)、流量计(105)、集砂桶(106)及数据采集装置(107)，其特征在于，将待评价的防砂筛管筛网置于评价装置中的模拟地层(101)的下部，通过液压动力装置(103)向装置内泵入高压流体，通过缸体上部压力传感器(104-1)、缸体中部压力传感器(104-2)和缸体下部压力传感器(104-3)记录评价装置缸体(102)内上中下三个位置的压力，通过安装于评价装置下端出口的流量计(105)和集砂桶(106)分别记录通过防砂筛管筛网的流体流量和流体中带出的模拟地层的出砂质量，通过采集的数据来评价不同工作环境中防砂筛管筛网的挡砂性能。
2.根据权利要求1所述的方法，所述模拟地层为模拟井眼围岩地层，通过按比例混合 配置成品砂和膨润土制得。
3.根据权利要求1或2所述的方法，所述缸体(102)内径为65mm，壁厚为15mm，高度为 500mmo
4.一种评价防砂筛管筛网挡砂性能的装置，其特征在于，包括缸体(102)、模拟地层(101)、液压动力装置(103)、缸体上部压力传感器(104-1)、缸体 中部压力传感器(104-2)、缸体下部压力传感器(104-3)、流量计(105)、集砂桶(106)、数据 采集装置(107)及待评价防砂筛管筛网(108)；其中，待评价的防砂筛管筛网(108)置于评 价装置中的模拟地层(101)的下部；液压动力装置(103)通过进液管与缸体(102)上端缸 体入口连接，用于向缸体(102)内泵入高压流体；流量计(105)和集砂桶(106)依次安装在 从缸体(102)下端出口引出的出液管上；数据采集装置(107)用于采集通过防砂筛管筛网 (108)的流体流量和缸体(102)内上中下三个位置的压力。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，在所述进液管上安装有溢流阀和稳压罐。
6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，缸体(102)包括上盖盘(102-1)及下 盖盘(102-2)。
7.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述缸体(102)内径为65mm，壁厚为 15mm,高度为 500mmo
8.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，液压动力装置(103)包括往复式液压 泵和缓冲罐，所述往复式液压泵连接有确保往复式液压泵电机电压稳定的稳压器，所述往 复式液压泵与缸体(102)之间的进液管上安装有安全 阀及泄压阀，所述往复式液压泵 的输出口安装有抗震压力表。
全文摘要
本发明涉及一种评价防砂筛管筛网挡砂性能的方法及装置。将待评价的防砂筛管筛网置于评价装置中的用于模拟井眼围岩地层的模拟地层的下部，向装置内泵入高压流体，通过安装于评价装置下端出口的流量计和集砂桶进行数据采集，通过对采集的数据进行分析来评价防砂筛管筛网的挡砂性能。评价装置包括缸体(102)、模拟地层(101)、液压动力装置(103)、缸体上部压力传感器(104-1)、缸体中部压力传感器(104-2)、缸体下部压力传感器(104-3)、流量计(105)、集砂桶(106)、数据采集装置(107)及待测定防砂筛管筛网(108)。本发明能够模拟防砂筛管在不同生产压差、不同流体类型的各类油气井工作环境，快速评价出防砂筛管筛网在不同的工作环境下的挡砂性能，确定合适的防砂筛管筛网组合，提高油气井中防砂筛管的防砂效率及工作寿命。
文档编号G01N15/08GK101865812SQ20101018567
公开日2010年10月20日 申请日期2010年5月28日 优先权日2010年5月28日
发明者邱康, 金衍, 陈勉 申请人:中国石油大学(北京)