专利名称：带有防砂压实砂体的多级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个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位于第一级 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 ； 第一级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；所 述圆柱孔中、所述圆环柱体的内腔中和述圆环柱体的上表面和所述密封盖A之间均设有压 实砂体。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，为所述圆台状筒体起到密封作用。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，所述多级圆柱筒体上设有至少一个取样口 ；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级所述圆柱筒体的高度；所述圆环柱体的下表面和第 一级所述圆柱筒体与第二级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，所述压实砂体所述密封盖A的表面上设有过滤装置；所述过滤 装置可为筛管、筛网或滤网；所述过滤装置主要用来模拟油井内的防砂筛管。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，所述压实砂体主要是用来模拟所述过滤装置与所述圆环柱体之 间以及所述圆柱孔内为防砂而充填的砾石；所述压实砂体的渗透率、孔隙度与目标井的防 砂参数一致或相近。上述的模拟装置，所述多级圆柱筒体的直径从密封盖A端至密封盖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筛管、4压实石英砂体、5取样口、6开孔套管、7圆环水泥柱体、8，14，15圆柱筒 体、9圆柱孔、10密封盖C、11胶结石英砂体、12密封盖B、13密封管线接头b。本发明的剪切模拟装置包括三级圆柱筒体，该三级圆柱筒体包括第一级圆柱筒体 8、第二级圆柱筒体14和第三级圆柱筒体15，圆柱筒体14、圆柱筒体8和圆柱筒体15的直径 依次增大，用于提供径向变化的渗流通道；该三级圆柱筒体上设有密封盖A2和密封盖B12， 用于对该三级圆柱筒体起到封闭作用；密封盖A2和密封盖B12均由不锈钢制成；密封盖A2 和密封盖B12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B12上设有密封管线接头bl3，密封盖B12与密封管线接头bl3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；多级圆柱筒体上设有3个取样口 5，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 5上设有密封盖C10，在不使用的时候可以用密封盖ClO封闭取样口 5的通道；圆柱筒体 8内设有与圆柱筒体8过盈配合的圆环水泥柱体7，圆环水泥柱体7的下表面和圆柱筒体14 与圆柱筒体8的交界面重合，圆环水泥柱体7的高度小于圆柱筒体8的高度；圆环水泥柱体 7上设有开孔套管6，开孔套管6的开孔大小与圆环水泥柱体7的内环直径相等；圆环水泥 柱体7的下表面与密封盖B12之间设有胶结石英砂体11，胶结石英砂体11的渗透率和孔 隙度与目标井的地层相关参数一致；胶结石英砂体11内设有与圆环水泥柱体7的内腔相连 通的圆柱孔9，用来模拟射孔炮眼，圆柱孔9的直径与圆环水泥柱体7的内环直径相等，圆柱孔9的高度小于胶结石英砂体11的高度；圆柱孔9中、圆环水泥柱体7的内腔中和开孔套 管6与密封盖A2之间设有压实石英砂体4，压实石英砂体4的渗透率和孔隙度与目标井的 防砂参数一致，可以将砾石按照能够获得与模拟目标井的防砂参数(孔隙度、渗透率)条件 下进行制作；压实砂体4的表面上设有筛管3，用来模拟实际油井防砂结构中的筛管。 本发明的上述剪切模拟装置中，密封盖A2和密封盖B12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B12还可以通过过盈配合与该三级圆柱筒体密封连 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B12与密封管线接 头bl3还可以通过过盈配合密封连接；取样口 5的个数可以根据需要进行调节，密封盖ClO 还可以通过过盈配合与多级圆柱筒体密封连接。圆环水泥柱体7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7的内环直径和圆柱孔9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9的直径可以大于圆环水泥柱体7的内环直径；胶结石英 砂体11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；压实石英砂体4的渗透率、孔隙度可与目标井的防砂参数相近；筛 管3还可以为筛网或滤网。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。驱替工作液首先在圆柱筒体14内的压实石英砂体4 内渗流，然后通过圆柱水泥环体7的内环后进入圆柱筒体8内，在压实石英砂体4和胶结石 英砂体11中沿径流方向内渗流；需要对驱替工作液的性能进行测量的时候，从取样口 5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bl3排出圆柱 筒体15。
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个不等径圆柱筒 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 第一级所述圆柱筒体端，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 ；第一级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；所述圆柱孔中、所述圆环柱体的内腔中和述圆环柱体的上表面和所述密封盖A之间 均设有压实砂体。
2.根据权利要求1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。
3.根据权利要求1或2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。
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B与所述密封 管线接头b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，其特征在于所述多级圆柱筒体上设有 至少一个取样口 ；所述取样口上设有密封盖C。
6.根据权利要求5所述的模拟装置，其特征在于所述密封盖C与所述多级圆柱筒体 为螺纹密封连接或过盈配合。
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级所述圆柱筒体 的高度；所述圆环柱体的下表面和第一级所述圆柱筒体与第二级所述圆柱筒体的交界面重合 O
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。
9.根据权利要求1-8中任一所述的模拟装置，其特征在于所述压实砂体近所述密封 盖A的表面上设有过滤装置；所述过滤装置为筛管、筛网或滤网。
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 从密封盖A端至密封盖B端依次增大。
全文摘要
本发明提供了一种带有防砂工艺的多级圆柱筒体近井地带剪切模拟装置。该装置包括由至少两个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位于第一级所述圆柱筒体端，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；第一级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；所述圆柱孔中、所述圆环柱体的内腔中和述圆环柱体的上表面和所述密封盖A之间均设有压实砂体。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E21B49/00GK102128030SQ20101060255
公开日2011年7月20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, 施雷庭, 杨光, 汤思斯, 薛新生, 赖南君 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