专利名称：组合圆柱筒体近井地带剪切模拟装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种近井地带剪切模拟装置，属于油田注聚领域中提高采收率的室内 模拟工艺中的近井地带剪切模拟装置。
背景技术：
聚合物驱已成为油田开发过程中提高采收率的重要技术之一。在注聚方案的设 计阶段，聚合物溶液性能对注聚方案设计起着至关重要的作用，方案设计中涉及的关于聚 合物溶液性能的参数均应为实际油藏条件下溶液的性能，对于这些实际油藏条件下的粘 度、流变性等参数，目前获取的途径分为现场获取和室内模拟获取两种，现场获取就是在注 聚过程中通过钻取样井取样或者在注聚井进行注氮气返排取样(耿玉广，李善维，翁燕萍 等.华北油田三次采油先导性试验研究[J].钻采工艺.1998 ；张振华等.聚合物驱油现场 先导试验技术[M].北京聚合物驱油现场先导试验技术，1996 207 ；王友启，张以根，姜颜 波等.影响聚合物矿场实施效果的几个问题[J].油田化学.1999 :244-246.)；室内只能通 过对聚合物溶液的模拟剪切得到其近井地带剪切后的溶液性能，模拟剪切方法的准确性直 接影响到油藏方案编制、动态跟踪和实施预测的合理性与准确性，最终影响注聚开发效果。 目前，室内研究近井地带剪切对聚合物溶液性能的影响，主要采用WARING搅拌器(张群志， 赵文强，陈素萍等.不同剪切方式对聚合物溶液及凝胶性能的影响[J].油田化学.2008: 256-260 ；中国海洋石油总公司技术标准.海上油田驱油用丙烯酰胺类耐盐聚合物的性能 指标和检测方法[S].中国海洋石油总公司，2006.)、岩心压差剪切(中国海洋石油总公司 技术标准.海上油田驱油用丙烯酰胺类耐盐聚合物的性能指标和检测方法[S].中国海洋 石油总公司，2006;杨怀军，张杰，张景春.缔合聚合物溶液岩芯剪切流变行为研究[J].西 南石油大学学报.2007 =102-105 ；中国石油天然气总公司技术标准.驱油用丙烯酰胺类聚 合物性能测定[S],中国石油天然气总公司，1993:1994-1-6.)、毛细管剪切(周海刚，杜灿 敏，刑志军.聚合物在注聚管道中降解的模拟研究[J]. 2003 =247-249 ；中国石油天然气总 公司技术标准.驱油用丙烯酰胺类聚合物性能测定[S].中国石油天然气总公司，2007.)、 近井地带速率剪切模拟实验装置(舒政，叶仲斌，张健等.聚合物溶液近井地带速率剪切 模拟实验装置设计[J].油气地质与采收率.2010 :55-58.)等方法进行研究。利用WARING 搅拌器剪切聚合物溶液实际上是纯粹的机械剪切，由于剪切方式与地层渗流剪切方式的差 异，因此它并不能真实反映聚合物溶液进入地层时被剪切的实际情况。岩心剪切的方法是 利用注入泵使中间容器中的聚合物溶液通过装有模拟岩心的岩心夹持器，从而实现对聚合 物溶液的剪切；该方法需要的设备主要包括注入泵，中间容器，岩心夹持器等部件，在一定 程度上可以模拟聚合物溶液受剪切以后的溶液性能，但是该方法由于剪切速度是不连续变 化的，只能模拟地层中某个点的剪切，不能模拟近井地带流速连续剧烈变化导致的对聚合 物的剪切及其他作用。毛细管剪切由于是聚合物在毛细管内部的流动产生的，其流动状态 为管流，与地层渗流的流动状态不同，剪切方式与地层渗流剪切也不同，因此它也不能真实 反映聚合物溶液进入地层时被剪切的实际情况；近井地带速率剪切模拟实验装置的核心仍然是岩心剪切，只是采用填砂管来代替岩心，为了实现剪切速率的变化，采用了 3根不同直 径的填砂管，通过改变注入速度以实现不同速率的剪切，聚合物溶液经历第一段填砂管剪 切后再经历第二根填砂管剪切，最后经历第3段填砂管剪切，每根填砂管剪切后，聚合物溶 液有一个放置和收集的过程，然后才会进行后面一根填砂管剪切，这个过程与实际的近井 地带剪切工艺不符合。综上，现有的模拟剪切方法在剪切方式、剪切距离、剪切强度、剪切介质等多方面 与实际情况存在差异，导致现有的评价方法不能很好的评价近井地带剪切对聚合物溶液性 能产生的影响，因此在室内模拟过程中存在局限性。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够在剪切方式、剪切距离、剪切强度、剪切介质等方面 都与实际情况吻合的近井地带模拟装置，通过装置形状的变化实现剪切强度和剪切距离的 变化，通过采用相同或相似的渗流介质实现剪切方式的一致，使得模拟的近井地带渗流环 境更加接近实际情况。本发明提供的一种近井地带剪切模拟装置包括由至少两段紧密连接的不等径圆 柱筒体组成的多级圆柱筒体；所述多级圆柱筒体上设有密封盖A和密封盖B ；所述密封盖A 位于第一段所述圆柱筒体端，所述密封盖A和密封盖B上分别设有密封管线接头a和密封 管线接头b ；第一段所述圆柱筒体内设有与之过盈配合的圆环柱体；所述圆环柱体的下表 面与所述密封盖B之间设有胶结砂体，所述胶结砂体内设有与所述圆环柱体的内腔相连通 的圆柱孔。上述的模拟装置，所述不等径圆柱筒体之间通过连接元件连接。上述的模拟装置，所述不等径圆柱筒体与所述连接元件之间为螺纹密封连接或过
盈配合。上述的模拟装置，所述密封盖A和密封盖B与所述多级圆柱筒体均为螺纹密封连 接或过盈配合，为所述多级圆柱筒体起到密封作用。所述密封盖A和密封盖B均可以由能 承受一定压力的材料制成。上述的模拟装置，所述密封盖A与所述密封管线接头a为螺纹密封连接或过盈配 合，所述密封管线接头a可与室内驱替管线紧密衔接以提供液流通道。上述的模拟装置，所述密封盖B与所述密封管线接头b为螺纹密封连接或过盈配 合，所述密封管线接头b可与室内驱替管线紧密衔接以提供液流通道。 上述的模拟装置，所述取样口上设有密封盖C ；所述密封盖C与所述多级圆柱筒体 为螺纹密封连接或过盈配合；通过所述取样口可以获取驱替工作液样品，从而可以测试其 压力等参数。在不使用的时候可以使用密封盖C封闭所述取样口的通道。上述的模拟装置，所述取样口的个数可以根据需要进行调节。上述的模拟装置，所述圆环柱体为圆环水泥柱体、圆环不锈钢柱体或圆环合金钢 柱体；所述圆环柱体的高度小于第一段所述圆柱筒体的高度；所述圆环柱体的下表面和第 一段所述圆柱筒体与第二段所述圆柱筒体的交界面重合。所述圆环柱体的厚度可以根据实 际套管尺寸与钻井采用钻头尺寸及其扩径情况确定，所述圆环柱体的内环直径与实际目标 井的射孔弹型号匹配。
上述的模拟装置，所述圆柱孔的直径大于或等于所述圆环柱体的内环直径；所述 圆柱孔的高度小于所述胶结砂体的高度。所述圆柱孔用来模拟射孔炮眼，其内环直径和高 度取决于拟模拟的射孔弹型号参数。上述的模拟装置，所述胶结砂体的渗透率、孔隙度与目标井的地层相关参数一致 或相近，所采用的材质可为露头砂、石英砂、玻璃微珠或陶粒等。上述的模拟装置，所述多级圆柱筒体的直径从所述密封盖A端至所述密封盖B端 依次增大。本发明的剪切模拟装置由于采用了以上技术方案，可以模拟工作液在近井地带地 层渗流时由于距离井筒中心距离的变化导致的渗流介质和渗流速度的变化；可以模拟由于 渗流介质的变化导致的剪切方式变化；可以模拟近井地带剪切导致的聚合物溶液性能的变 化。本发明提供的剪切模拟装置可以广泛应用于油田化学驱提高采收率工艺中。
图1为本发明的近井地带剪切模拟装置的整体结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。本发明的近井地带剪切模拟装置如图1所示，图中各标记如下1密封管线接头a、 2密封盖A、3取样口、4，13，14圆柱筒体、5开孔套管、6圆环水泥柱体、7圆柱孔、8，15接箍、 9密封盖C、10胶结石英砂体、11密封盖B、12密封管线接头b。本发明的剪切模拟装置包括由不等径圆柱筒体4、圆柱筒体13和圆柱筒体14紧密 连接组成的三级圆柱筒体，圆柱筒体4、圆柱筒体13和圆柱筒体14的直径依次增大，用于 提供变化的渗流通道；其中，圆柱筒体4和圆柱筒体13之间通过接箍8密封连接，圆柱筒体 13和圆柱筒体14之间通过接箍15密封连接；该三级圆柱筒体上设有密封盖A2和密封盖 B11，用于对该三级圆柱筒体起到封闭作用；密封盖A2和密封盖Bll均由不锈钢制成；密封 盖A2和密封盖Bll均通过螺纹与该三级圆柱筒体密封连接；密封盖A2上设有密封管线接 头al，密封盖A2与密封管线接头al通过螺纹密封连接，用于与室内驱替管线紧密衔接以提 供液流通道；密封盖Bll上设有密封管线接头bl2，密封盖Bll与密封管线接头bl2通过螺 纹密封连接，用于与室内驱替管线紧密衔接以提供液流通道；该三级圆柱筒体上设有3个 取样口 3，在需要的时候，可以将外界与该三级圆柱筒体连通，从而获取工作液进行性能测 试；取样口 3上设有密封盖C9，在不使用的时候可以用密封盖C9封闭取样口 3的通道；圆 柱筒体4内设有与圆柱筒体4过盈配合的圆环水泥柱体6，圆环水泥柱体6的下表面和圆柱 筒体4与圆柱筒体13的交界面重合，圆环水泥柱体6的高度小于圆柱筒体4的高度；圆环 水泥柱体6上设有开孔套管5，开孔套管5的开孔大小与圆环水泥柱体6的内环直径相等； 圆环水泥柱体6的下表面与密封盖Bll之间设有胶结石英砂体10，胶结石英砂体10的渗透 率、孔隙度与目标井的地层相关参数一致；胶结石英砂体10内设有与圆环水泥柱体6的内 腔相连通的圆柱孔7，用来模拟射孔炮眼，圆柱孔7的直径与圆环水泥柱体6的内环直径相 等，圆柱孔7的高度小于胶结石英砂体10的高度。本发明的上述剪切模拟装置中，密封盖A2和密封盖Bl 1的材质还可以是能够承受一定压力的玻璃钢；密封盖A2和密封盖Bll还可以通过过盈配合与多级圆柱筒体密封连 接；密封盖A2与密封管线接头al还可以通过过盈配合密封连接；密封盖Bll与密封管线接 头bl2还可以通过过盈配合密封连接；取样口 3的个数可以根据需要进行调节，密封盖C9 还可以通过过盈配合与该三级圆柱筒体密封连接。圆环水泥柱体6还可以为圆环不锈钢柱 体或圆环合金钢柱体；圆环水泥柱体6的内环直径和圆柱孔7的直径均可以根据实际目标 井的射孔弹型号进行调节；圆柱孔7的直径可以大于圆环水泥柱体6的内环直径；胶结石 英砂体10还可以为胶结露头砂体、胶结玻璃微珠或胶结陶粒等，其渗透率、孔隙度可与目 标井的地层相关参数相近。 使用本发明的剪切模拟装置时，将密封管线接头al与室内驱替管线紧密连接，使 驱替工作液进入该三级圆柱筒体内。驱替工作液从圆柱水泥环体6的内环流入圆柱孔7中， 然后在胶结石英砂体10内沿径向方向渗流；需要对驱替工作液的性能进行测量的时候，从 取样口 3获取驱替工作液进行性能测试；测试完毕后的驱替工作液可以从密封管线接头 bl2排出该三级圆柱筒体。
权利要求
1.一种近井地带剪切模拟装置，其特征在于所述装置包括由至少两段紧密连接的不 等径圆柱筒体组成的多级圆柱筒体；所述多级圆柱筒体上设有密封盖A和密封盖B ；所述 密封盖A位于第一段所述圆柱筒体端，所述密封盖A和密封盖B上分别设有密封管线接头 a和密封管线接头b ；第一段所述圆柱筒体内设有与之过盈配合的圆环柱体；所述圆环柱体 的下表面与所述密封盖B之间设有胶结砂体，所述胶结砂体内设有与所述圆环柱体的内腔 相连通的圆柱孔。
2.根据权利要求1所述的模拟装置，其特征在于所述不等径圆柱筒体之间通过连接 元件连接。
3.根据权利要求2所述的模拟装置，其特征在于所述不等径圆柱筒体与所述连接元 件之间为螺纹密封连接或过盈配合。
4.根据权利要求1-3中任一所述的模拟装置，其特征在于所述密封盖A和密封盖B与 所述多级圆柱筒体均为螺纹密封连接或过盈配合。
5.根据权利要求1-4中任一所述的模拟装置，其特征在于所述密封盖A与所述密封 管线接头a为螺纹密封连接或过盈配合。
6.根据权利要求1-5中任一所述的模拟装置，其特征在于所述密封盖B与所述密封 管线接头b为螺纹密封连接或过盈配合。
7.根据权利要求1-6中任一所述的模拟装置，其特征在于所述取样口上设有密封盖 C ；所述密封盖C与所述多级圆柱筒体为螺纹密封连接或过盈配合。
8.根据权利要求1-7中任一所述的模拟装置，其特征在于所述圆环柱体为圆环水泥 柱体、圆环不锈钢柱体或圆环合金钢柱体；所述圆环柱体的高度小于第一段所述圆柱筒体 的高度；所述圆环柱体的下表面和第一段所述圆柱筒体与第二段所述圆柱筒体的交界面重合。
9.根据权利要求1-8中任一所述的模拟装置，其特征在于所述圆柱孔的直径大于或 等于所述圆环柱体的内环直径；所述圆柱孔的高度小于所述胶结砂体的高度。
10.根据权利要求1-9中任一所述的模拟装置，其特征在于所述多级圆柱筒体的直径 从所述密封盖A端至所述密封盖B端依次增大。
全文摘要
本发明提供了一种组合圆柱筒体近井地带剪切模拟装置。该装置包括由至少两段紧密连接的不等径圆柱筒体组成的多级圆柱筒体；所述多级圆柱筒体上设有密封盖A和密封盖B；所述密封盖A位于第一段所述圆柱筒体端，所述密封盖A和密封盖B上分别设有密封管线接头a和密封管线接头b；第一段所述圆柱筒体内设有与之过盈配合的圆环柱体；所述圆环柱体的下表面与所述密封盖B之间设有胶结砂体，所述胶结砂体内设有与所述圆环柱体的内腔相连通的圆柱孔。本发明提供的剪切模拟装置可以广泛应用于油田化学驱提高采收率工艺中。
文档编号E21B49/08GK102121380SQ20101060252
公开日2011年7月13日 申请日期2010年12月14日 优先权日2010年12月14日
发明者叶仲斌, 张健, 杨光, 舒政, 薛新生, 赵文森, 陈洪 申请人:中国海洋石油总公司, 中海石油研究中心, 西南石油大学