專利名稱：微型礫石充填模擬裝置及測量礫石充填效果的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油井充填領(lǐng)域，特別涉及一種微型礫石充填模擬裝置及測量礫石充填 效果的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的油井現(xiàn)場通常利用高壓泵將攜砂液和填充礫石混合體注入地層，以提高所 采原油的凈度。但在填充過程中，尤其在水平井的填充中，存在很多問題首先，不 能直觀地觀察礫石充填效果，無法計算礫石充填的緊實度和充填效率；其次，無法預(yù) 測充填過程中流體攜砂的情況，對于不同規(guī)格的篩管應(yīng)配備何種規(guī)格的礫石沒有具體 而可靠的理論數(shù)據(jù)作為依據(jù)，只能單純依靠經(jīng)驗進(jìn)行簡單的判斷，因此無法科學(xué)地指 導(dǎo)實際生產(chǎn)。發(fā)明內(nèi)容為了測量不同成分配比的礫石的充填效果，進(jìn)而確定不同規(guī)格篩管應(yīng)配備的相應(yīng) 規(guī)格的礫石，本發(fā)明提供了一種微型礫石充填模擬裝置，該裝置包括油管、可視套 管及流體注入管；油管套裝在可視套管內(nèi)，并與可視套管固定連接；流體注入管設(shè)置 在可視套管下部。油管管壁上開有油管入口；在流體注入管管壁上設(shè)置有第一精密壓力表；在流體注入管與可視套管之間設(shè)置有過濾層。 可視套管由透明材料制成。本發(fā)明所述的微型礫石充填模擬裝置的流體注入管管壁上還設(shè)置有第二精密壓力 表和壓力控制閥；第二精密壓力表在第一精密壓力表下方，壓力控制閥在第一精密壓 力表和第二精密壓力表之間。本發(fā)明所述的微型礫石充填模擬裝置的可視套管管壁上設(shè)置有填砂口和用于關(guān)閉 所述填砂口的塞蓋。本發(fā)明所述的微型礫石充填模擬裝置的可視套管底部邊緣安裝有密封圈。本發(fā)明所述的微型礫石充填模擬裝置的過濾層為雙層結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所述的微型礫石充填模擬裝置的可視套管頂部開口邊緣設(shè)置有環(huán)狀套管凸 沿；在油管頂部的開口邊緣設(shè)置有環(huán)狀油管凸沿；可視套管與油管通過套管凸沿和油 管凸沿組裝固定。本發(fā)明所述的微型礫石充填模擬裝置的油管由透明材料制成。 本發(fā)明還提供了一種測量礫石充填效果的方法，所述方法包括 步驟A:將礫石充填入可視套管，達(dá)到欲充填高度，關(guān)閉填砂口； 步驟B:向可視套管內(nèi)注入流體；步驟C:逐漸增加流體的注入壓力，觀察礫石是否產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象，如果是，則記 錄可視套管內(nèi)礫石的高度，并結(jié)束測量；否則記錄流體從可視套管流入油管時的壓力 值，增加并記錄流體的注入壓力，測量在單位時間內(nèi)流體從油管出口流出油管的量。本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是本發(fā)明運用以上微型礫石充填模擬裝置進(jìn) 行試驗，可以直觀地觀察到不同種類和不同成分配比的礫石在流體中的攜砂情況，并 可以準(zhǔn)確繪制出各種礫石的流阻曲線圖，從而對比出不同種類和不同成分配比的礫石 的充填效果；同時，運用本發(fā)明的微型礫石充填模擬裝置進(jìn)行試驗，還可以為采油生 產(chǎn)中不同規(guī)格的防砂篩管應(yīng)配備何種規(guī)格的礫石提供了可靠的理論依據(jù)；本發(fā)明的微 型礫石充填模擬裝置成本低，工藝簡單，不受測量環(huán)境限制，適用于各種采油條件。 另外，本發(fā)明的測量礫石充填效果的方法不需要借助復(fù)雜的設(shè)備，操作簡單，不受環(huán) 境因素干擾且測量結(jié)果直觀準(zhǔn)確，可以為油井的采油作業(yè)提供準(zhǔn)確的理論保障。


圖l是本發(fā)明實施例l提供的微型礫石充填模擬裝置的整體剖面圖； 圖2是本發(fā)明實施例2提供的測量礫石充填效果的方法的流程圖。
具體實施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方 式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。 實施例1參見圖1，本發(fā)明實施例提供的微型礫石充填模擬裝置包括油管2、可視套管7 及流體注入管4。其中，可視套管7呈圓簡狀，采用透明材料制成，例如有機(jī)玻璃、 玻璃或透明塑料等，這樣可以直觀地觀察可視套管7內(nèi)礫石8和流體的狀態(tài)。在可視套管7的上段開有填砂口 15，填砂口 15的大小應(yīng)保證礫石8可以由此填砂口 15順利 地被填入可視套管7內(nèi)。填砂口 15配有與之相匹配的塞蓋6，當(dāng)測量用礫石充填完畢 后，用塞蓋6可將填砂口 15封閉?？梢曁坠?的上部頂端粘接有圓環(huán)狀套管凸沿12， 用于將可視套管7和油管2組裝固定?？梢曁坠?的下部入口端設(shè)置有過濾層9，防止在充填過程中礫石從可視套管7 內(nèi)漏失。過濾層9的面積與可視套管7的內(nèi)截表面積相同。過濾層9可以設(shè)置成兩層， 其中上層網(wǎng)孔較大，下層網(wǎng)孔較小，其網(wǎng)孔的具體大小可以根據(jù)填充礫石的規(guī)格確定。在可視套管7內(nèi)套裝有油管2，油管2上端開口，形成油管出口16，下部頂端封 閉。油管2的內(nèi)徑約為可視套管7的三分之一，油管2的長度可以根據(jù)實際測量需要 確定，可以為可視套管7的三分之二左右。油管2的管壁也可用透明材料制作，這樣 可以便于觀察油管2內(nèi)注入流體以及流體運動的情況。油管2頂端粘接有環(huán)狀油管凸 沿13，油管凸沿13的寬度保證可與可視套管7頂端的套管凸沿12搭接并組裝固定。 油管2套裝在可視套管7的內(nèi)部，通過固定裝置將油管凸沿13和套管凸沿12定位固 定，這樣就可以把可視套管7和油管2連接在一起，同時也在可視套管7內(nèi)部形成切 面為U形的容器。在油管2的上段管壁上開有一油管入口 1，可視套管7內(nèi)的流體和 礫石可以通過該油管入口 1流入油管2中。在可視套管7的下方過濾層9以外安裝有流體注入管4，流體從外接的輸入設(shè)備 沿流體注入管4并透過過濾層9最終注入可視套管7。在流體注入管4管壁上安裝有壓力控制閥5，通過壓力控制閥5可以控制注入可 視套管7的流體的壓力。在流體注入管4的管壁上不同位置還安裝有兩個精密壓力表。 其中，第二精密壓力表11安裝在壓力控制閥5下端，第一精密壓力表10安裝在壓力 控制閥5上端，由外接輸入設(shè)備輸入的流體首先流經(jīng)第二精密壓力表ll，根據(jù)第二精 密壓力表ll測量流體的初始壓力后，可以由壓力控制閥5調(diào)節(jié)流體壓力，此后，經(jīng)過 調(diào)壓的流體流經(jīng)第一精密壓力表10，測量流體的注入壓力后，最終流體被注入到可視 套管7中。沿流體注入管4與可視套管7的接觸面的外圓周設(shè)置有環(huán)形注入管凸沿14，可視 套管7被固定在該注入管凸沿14上。為了保證可視套管7與注入管凸沿14間不發(fā)生 流體滲露，在注入管凸沿14上沿可視套管7下端外圓周還設(shè)置有一環(huán)形密封圈3。采用以上的微型礫石充填模擬裝置，可以準(zhǔn)確測量礫石在流體中的攜砂情況，同 時也可以對比出不同種類和不同成分配比的礫石在油井中的填充效果。實施例2參見圖1和圖2，本發(fā)明實施例還提供了一種測量礫石充填效果的方法，具體包 括以下步驟步驟201:選定一種礫石，稱量預(yù)充填礫石的質(zhì)量，并確定可視套管7內(nèi)礫石的 欲充填高度為300mm;步驟202:將稱量好的礫石從微型礫石充填模擬裝置的填砂口 15填入可視套管7 內(nèi)，當(dāng)可視套管7內(nèi)礫石的充填高度達(dá)到300mm時，停止充填，關(guān)閉填砂口，稱量預(yù) 充填礫石的剩余質(zhì)量，計算出可視套管7內(nèi)礫石的實際填充質(zhì)量；步驟203:啟動外接的流體輸入設(shè)備，流體流入流體注入管4，觀察第二精密壓力 表11，當(dāng)壓力超過0.02MPa時，調(diào)節(jié)壓力控制閥5減壓，并保證經(jīng)過壓力控制閥5 的流體通過第一精密壓力表10時顯示流體注入壓力示數(shù)為0.02MPa，流體通過過濾層 9注入可視套管7內(nèi)；步驟204:調(diào)節(jié)壓力控制閥5，逐漸增加流體注入壓力，觀察礫石在流體中是否發(fā) 生自鎖現(xiàn)象如果是，執(zhí)行步驟205，否則執(zhí)行步驟206;"自鎖現(xiàn)象"是指礫石在具有一定壓力流體的沖擊下不會被流體攜帶流動，而且 始終保持基本穩(wěn)定的狀態(tài)，能夠產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象的礫石可以認(rèn)為具有良好的填充效果。步驟205:結(jié)束實驗，記錄礫石在可視套管7中的高度值；步驟206:調(diào)節(jié)壓力控制閥5，逐漸增加流體注入壓力，可視套管7內(nèi)流體的液面 會不斷升高，直至流體從油管管壁的油管入口 l流入油管2時，記錄此時第一精密壓力表IO顯示的壓力示數(shù)；步驟207:繼續(xù)調(diào)節(jié)壓力控制閥5，逐漸增加流體的注入壓力，直至流體將油管2 完全填滿后會從油管出口 16流出，記錄此時第一精密壓力表10顯示的示數(shù)；步驟208:繼續(xù)調(diào)節(jié)壓力控制閥5，將流體注入壓力升高0.02MPa，測量并記錄在 30秒的時間段內(nèi)，流體從油管出口 16流出油管的量；為獲得多組數(shù)據(jù)，可以通過調(diào)節(jié)壓力控制閥5，將流體的注入壓力每次升高 0.02MPa，測量在不同的注入壓力下流體在30秒的時間段內(nèi)從油管出口 16流出油管2 的量。實驗進(jìn)行完后，可以根據(jù)實驗中獲得的壓力和流量參數(shù)繪制出某種特定種類或具 有特定成分配比的礫石的流阻曲線，該曲線可以直觀地反映此種礫石在流體中的填充 效果。此外，在實際應(yīng)用中，還可以更換其它種類或具有其它成分配比的礫石，采用本 實施例的技術(shù)方案，從而測量出不同礫石的填充效果。經(jīng)過上述操作，可以根據(jù)測量結(jié)果準(zhǔn)確繪制出不同種類或具有不同成分配比的礫 石的流阻曲線，從而可以直觀對比不同種類或具有不同成分配比的礫石的充填效果， 為實際采油作業(yè)過程中選擇充填礫石提供可靠的依據(jù)。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種微型礫石充填模擬裝置，其特征在于，所述裝置包括油管、可視套管及流體注入管；所述油管套裝在所述可視套管內(nèi)，并與所述可視套管固定連接；所述流體注入管設(shè)置在所述可視套管下部；在所述油管管壁上開有油管入口；在所述流體注入管管壁上設(shè)置有第一精密壓力表；在所述流體注入管與所述可視套管之間設(shè)置有過濾層。所述可視套管由透明材料制成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型礫石充填模擬裝置，其特征在于，所述流體注入管 管壁上還設(shè)置有第二精密壓力表和壓力控制閥；所述第二精密壓力表在所述第一精密 壓力表下方，所述壓力控制闊在所述第一精密壓力表和所述第二精密壓力表之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型礫石充填模擬裝置，其特征在于，在所述可視套管 管壁上設(shè)置有填砂口和用于關(guān)閉所述填砂口的塞蓋。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型礫石充填模擬裝置，其特征在于，在所述可視套管 底部邊緣安裝有密封圈。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型礫石充填模擬裝置，其特征在于，所述過濾層為雙 層結(jié)構(gòu)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型礫石充填模擬裝置，其特征在于，在所述可視套管 頂部開口邊緣設(shè)置有環(huán)狀套管凸沿；在所述油管頂部的開口邊緣設(shè)置有環(huán)狀油管凸沿； 所述可視套管與所述油管通過所述套管凸沿和所述油管凸沿組裝固定。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型礫石充填模擬裝置，其特征在于，所述油管由透明 材料制成。
8. —種測量礫石充填效果的方法，其特征在于，所述方法包括 步驟A:將礫石充填入可視套管，達(dá)到欲充填高度，關(guān)閉填砂口； 步驟B:向可視套管內(nèi)注入流體；步驟C:逐漸增加流體的注入壓力，觀察礫石是否產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象，如果是，則記 錄可視套管內(nèi)礫石的高度，并結(jié)束測量；否則，記錄流體從可視套管流入油管時的壓 力值，增加并記錄流體的注入壓力，測量在單位時間內(nèi)流體從油管出口流出油管的量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微型礫石充填模擬裝置，屬于油井充填領(lǐng)域。所述裝置包括可視套管、套裝在可視套管內(nèi)的油管、固定在可視套管下部并與可視套管連接的流體注入管，以及安裝在流體注入管管壁上的精密壓力表和壓力控制閥。本發(fā)明還公開了一種測量礫石充填效果的方法先將礫石填入可視套管，再向可視套管內(nèi)注入流體，如果礫石發(fā)生自鎖現(xiàn)象則結(jié)束實驗，否則通過壓力控制閥增大流體注入壓力，測量在單位時間內(nèi)流體從油管中的流出量。通過本發(fā)明的裝置和方法，可以準(zhǔn)確而直觀地測量出各種礫石的充填性能。同時本方法操作簡單，成本低廉，為在不同采油條件下選擇適合的充填用礫石提供可靠依據(jù)。
文檔編號E21B43/04GK101270641SQ20081010573
公開日2008年9月24日 申請日期2008年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月30日
發(fā)明者娜 房, 裴柏林 申請人:安東石油技術(shù)(集團(tuán))有限公司