专利名称：一种防砂筛管综合性能检测实验装置及性能评价方法
技术领域：
本发明涉及一种防砂筛管综合性能检测实验装置及性能评价方法，属于疏松砂岩油气田开发技术领域。
背景技术：
目前，出砂已经成为疏松砂岩油气藏开采过程中面临的主要问题之一，防砂是解决出砂问题的主要途径。防砂筛管作为主要井下防砂工具在防砂井中大量应用。目前采用的防砂筛管种类繁多，包括绕丝筛管、割缝衬管、双层预充填砾石绕丝筛管、金属棉滤砂管、 陶瓷滤砂管等。这些筛管的挡砂介质各不相同，其防砂效果取决于筛管本身特性和地层砂及流体性质等因素。防砂筛管在油气井防砂完井及作业中得到大量应用，其选型与设计对于取得良好的防砂效果至关重要。通过实验对筛管各项性能进行科学评价是进行筛管选型与设计的有效手段。在实际生产中，如果筛管不能有效阻挡地层砂或筛管被堵塞严重降低产能，意味着防砂失效或失败。因此，防砂效果好的筛管必须满足两个条件一是不容易被堵塞，即在被堵塞前保持尽可能长的生产时间；二是能够有效阻挡地层砂通过，即通过筛管的地层砂越少越好。前者称为筛管的抗堵塞能力，后者称为筛管的挡砂能力。目前尚缺乏能够反映防砂筛管上述各项性能以及综合性能的评价方法以及配套的实验检测手段。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种防砂筛管综合性能检测实验装置及性能评价方法。一种防砂筛管综合性能检测实验装置，包括密闭主罐体、模拟井壁套筒、模拟套管、模拟射孔孔眼和紧固拉杆；可拆卸的模拟井壁套筒和模拟套管均嵌套于密闭主罐体内， 位于密闭主罐体的轴心处；模拟射孔孔眼装配于模拟井壁套筒和模拟套管的孔眼中；用于紧固主罐体的紧固拉杆与主罐体的顶盖和支撑底连接；所述的防砂筛管综合性能检测实验装置还设有分流量系统、恒流供液系统、流量实时监测系统、出砂量监测系统和压力实时采集系统。所述的密闭主罐体为圆筒状，它由顶盖、侧壁和支撑底组成；顶盖上部设有2个排气孔和4个装配吊环；侧壁外侧设有8个进液口，进液口分为上下两层，每一层各设为4个， 均勻分布于侧壁的四周；支撑底上部开有4个装配槽，下部中心处设有一个出液口，支撑底还设有7个测压孔；密闭主罐体和与其连接的各个部件都密封连接。所述的模拟井壁套筒和模拟套管均为带有多个孔眼的钢制圆筒。所述的模拟射孔孔眼为柔韧性好的塑料短管。所述的紧固拉杆为钢制螺栓。所述的分流量系统为具有1个进液口和8个出液口的分流装置，分别与恒流供液系统的出液口和主罐体的进液口相连接；所述恒流供液系统包括储液罐和恒流泵，通过分流量系统与主罐体的进液口连接；所述流量实时采集系统包括流量计和数据采集电脑，流量计与采集电脑相连，流量实时采集系统与主罐体的出液口连接；所述出砂量监测系统为带有透明集砂量筒的沉砂罐，与主罐体的出液口连接；所述压力实时采集系统包括7个压力传感器，分别设置在主罐体出液口处1个、主罐体圆筒侧壁和模拟井壁套筒之间3个、模拟井壁套筒和模拟套管之间的3个。所述出砂量监测系统为圆筒状沉砂罐，包括圆筒状壳体、沉砂罐出液口、滤砂网挡圈、滤砂网、锥状壳体、沉砂罐支架、沉砂罐沉砂口、阀门、沉砂口短节、集砂量筒和沉砂罐进液口 ；所述滤砂网为圆形滤网；所述锥状壳体为圆锥状，下端与沉砂口相接；阀门为常用管道阀门；所述集砂量筒为带有刻度的透明有机玻璃圆筒；所述沉砂罐进液口为锥状壳体向外伸出的一段圆管，与主罐体的出液口连接。所述的实验装置可以模拟射孔、裸眼、筛管防砂、砾石充填防砂等各种组合情况， 其装配及填充情况如下a.射孔完井筛管防砂四层结构齐全，在模拟井壁套筒与主罐体侧壁环空中填充地层砂，评价射孔完井筛管性能；b.射孔完井砾石充填防砂四层结构齐全，在模拟井壁套筒与主罐体侧壁环空中填充地层砂；模拟套管与筛管样品之间环空填充砾石层，评价砾石层性能；c.裸眼完井筛管防砂四层结构齐全，去掉模拟射孔孔眼，在模拟井壁套筒与模拟套管环空中填充地层砂，评价裸眼完井筛管性能；d.裸眼完井砾石充填防砂四层结构齐全，去掉模拟射孔孔眼，在模拟井壁套筒与模拟套管环空中填充地层砂，在筛管与模拟套管间填充砾石，评价裸眼完井砾石层性能。防砂筛管性能检测实验装置的实验方法如下1)关闭主罐体出液口的阀门，准备实验驱替液，驱替液用清水或者石油或两者的混合液；2)放入待评价筛管并根据要模拟的防砂完井方式充填地层砂和砾石；3)开泵，将主罐体预先充满驱替液，盖上顶盖并紧固； 4)打开主罐体出液口的阀门，调至指定泵排量开始实验，并开启实验数据实时采集系统，每隔5-10分钟记录一次出砂量；5)驱替至筛管两侧压力逐渐稳定，关泵并停止数据实时采集，记录最终出砂量；6)清理实验装置，取出地层砂和砾石并清洗实验装置；7)进行数据处理及结果分析。一种防砂筛管性能评价指标，包括a.用于定量评价筛管允许地层流体通过的能力的流通性能评价指标；b.用于定量评价防砂筛管的阻挡地层砂能力的挡砂性能评价指标；c.用于定量评价防砂筛管抵抗泥质、细砂堵塞物堵塞能力的抗堵塞性能评价指标； d.用于定量评价不同筛管的综合性能的综合性能评价指标。所述防砂筛管性能评价方法是根据实验结果数据分别计算防砂筛管的挡砂性能、 流通性能和抗堵塞性能的评价指标，然后为每个评价指标设定合理的权重系数，计算出综合功能指标反映筛管三方面总体性能的好坏，计算出均衡指标反映各项性能的均衡程度， 进而计算出综合性能指标，完成不同筛管在相同条件下的性能评价对比，其具体评价方法如下
(1)筛管流通性能评价方法本发明使用筛管流通性能评价指标&表征筛管的流通性能。用防砂筛管的综合渗透率ks来表征其流通性能，根据实验得到的各时刻的筛管两侧压差与流量数据，计算相应的渗透率为
权利要求
1.一种防砂筛管综合性能检测实验装置，其特征在于，包括密闭主罐体、模拟井壁套筒、模拟套管、模拟射孔孔眼和紧固拉杆；可拆卸的模拟井壁套筒和模拟套管均嵌套于密闭主罐体内，位于密闭主罐体的轴心处；模拟射孔孔眼装配于模拟井壁套筒和模拟套管的孔眼中；用于紧固主罐体的紧固拉杆与主罐体的顶盖和支撑底连接；所述的防砂筛管综合性能检测实验装置还设有分流量系统、恒流供液系统、流量实时监测系统、出砂量监测系统和压力实时采集系统。
2.根据权利要求1所述的一种防砂筛管综合性能检测实验装置，其特征在于，所述的密闭主罐体为圆筒状，它由顶盖、侧壁和支撑底组成；顶盖上部设有2个排气孔和4个装配吊环；侧壁外侧设有8个进液口，进液口分为上下两层，每一层各设为4个，均勻分布于侧壁的四周；支撑底上部开有4个装配槽，下部中心处设有一个出液口，支撑底还设有7个测压孔；密闭主罐体和与其连接的各个部件都密封连接。
3.根据权利要求1所述的一种防砂筛管综合性能检测实验装置，其特征在于，所述的模拟井壁套筒和模拟套管均为带有多个孔眼的钢制圆筒。
4.根据权利要求1所述的一种防砂筛管综合性能检测实验装置，其特征在于，所述的模拟射孔孔眼为柔韧性好的塑料短管。
5.根据权利要求1所述的一种防砂筛管综合性能检测实验装置，其特征在于，所述的紧固拉杆为钢制螺栓。
6.根据权利要求1所述的一种防砂筛管综合性能检测实验装置，其特征在于，所述的分流量系统为具有1个进液口和8个出液口的分流装置，分别与恒流供液系统的出液口和主罐体的进液口相连接；所述恒流供液系统包括储液罐和恒流泵，通过分流量系统与主罐体的进液口连接；所述流量实时采集系统包括流量计和数据采集电脑，流量计与采集电脑相连，流量实时采集系统与主罐体的出液口连接；所述出砂量监测系统为带有透明集砂量筒的沉砂罐，与主罐体的出液口连接；所述压力实时采集系统包括7个压力传感器，分别设置在主罐体出液口处1个、主罐体圆筒侧壁和模拟井壁套筒之间3个、模拟井壁套筒和模拟套管之间的3个。
7.根据权利要求1或6所述的一种防砂筛管综合性能检测实验装置，其特征在于，所述出砂量监测系统为圆筒状沉砂罐，包括圆筒状壳体、沉砂罐出液口、滤砂网挡圈、滤砂网、锥状壳体、沉砂罐支架、沉砂罐沉砂口、阀门、沉砂口短节、集砂量筒和沉砂罐进液口 ；所述滤砂网为圆形滤网；所述锥状壳体为圆锥状，下端与沉砂口相接；阀门为常用管道阀门；所述集砂量筒为带有刻度的透明有机玻璃圆筒；所述沉砂罐进液口为锥状壳体向外伸出的一段圆管，与主罐体的出液口连接。
8.一种防砂筛管综合性能检测实验装置的实验方法，其特征在于，实验方法如下1)关闭主罐体出液口的阀门，准备实验驱替液，驱替液用清水或者石油或两者的混合液；2)放入待评价筛管并根据要模拟的防砂完井方式充填地层砂和砾石；3)开泵，将主罐体预先充满驱替液，盖上顶盖并紧固；4)打开主罐体出液口的阀门，调至指定泵排量开始实验，并开启实验数据实时采集系统，每隔5-10分钟记录一次出砂量；5)驱替至筛管两侧压力逐渐稳定，关泵并停止数据实时采集，记录最终出砂量；6)清理实验装置，取出地层砂和砾石并清洗实验装置；7)进行数据处理及结果分析。
9. 一种防砂筛管综合性能评价方法，其特征在于，评价方法为
全文摘要
一种防砂筛管综合性能检测实验装置及性能评价方法，属于疏松砂岩油气田开发技术领域。装置包括密闭主罐体、模拟井壁套筒、模拟套管、模拟射孔孔眼和紧固拉杆；主罐体包括顶盖、圆筒侧壁和支撑底，其侧壁上设有8个进液口，支撑底设有1个出液口及7个测压孔，顶盖设有2个排气孔及4个装配吊环；模拟井壁套筒和模拟套管均为带有多个孔眼的钢制圆筒，嵌套于主罐体内，可拆卸；模拟孔眼为柔韧性较好的塑料短管；紧固拉杆为特制的钢制螺栓。本发明可以模拟射孔、裸眼、筛管防砂和砾石充填防砂等防砂完井情况，模拟实际井底的径向流动状态，对采集的流量、压力和出砂量数据进行分析，提出了一套防砂筛管性能评价方法。
文档编号G01M99/00GK102353550SQ201110151970
公开日2012年2月15日 申请日期2011年6月8日 优先权日2011年6月8日
发明者刘春苗, 刘永红, 李志芬, 武龙, 董长银 申请人:中国石油大学(华东)