[发明专利]防砂材料高温高压检验检测评价试验装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种油田采油工程试验用的防砂材料高温高压检验检测评价试验装置。

背景技术：

为了提高油井防砂效果，国外各大公司和大学建立了多套防砂模拟试验装置。以水平井砾石充填防砂研究工作为例，从80年代初开始，美国斯伦贝谢、哈利伯顿、雪佛龙、贝克休斯等公司和英国黑瑞特-瓦特尔大学利用大型实尺寸水平井砾石充填模拟试验装置，开展水平井砾石充填机理试验研究，并建立水平井砾石充填数学模型，进行水平井砾石充填数值模拟、参数优选和防砂效果预测等研究，取得了理想的成果。但针对高温高压状态下对防砂材料进行检验检测和评价，却没有类似的试验装置的报道。国内胜利油田采油工艺研究院建立了一套适宜于水平井砾石充填的物理模拟试验装置，但也只能在常温下进行防砂模拟试验，并不能满足稠油热采高温高压状态下对防砂材料检验检测和评价的要求。本发明是一套针对机械和化学防砂材料进行检验检测评价的试验装置。所发明的试验装置既能检验检测和评价化学防砂试块，又能检验检测和评价机械防砂材料过滤单元、机械防砂样件，以确定出其在高温高压状态下的物理性能变化。从而有效地指导现场的防砂设计和防砂施工作业，对防砂材料的筛选，防砂方法的选择，提供科学依据。

发明内容：

本发明的目的是提供一种防砂材料高温高压检验检测评价试验装置，该装置解决了现有技术中存在的没有类似的试验装置，胜利油田的模拟试验装置只能在常温下进行防砂模拟试验，不能满足高温高压状态下的试验的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：防砂材料高温高压检验检测评价试验装置，主要由蒸汽供给系统、高温整体试验模型、高温样件试验模型、安全控制、温度控制、回压控制、冷却、回收系统、数据采集处理部分构成；即由储水罐、水处理设备、高压柱塞泵、蒸汽锅炉、高温机构样件模型、高温化学样件模型、高温整体模型、热交换器、泵、储水池、动力源、回压控制单元、压力、温度传感器及保护单元、计算机与数据处理单元、控制单元、保温层、螺栓、垫圈、平盖、八角垫密封圈、筒体、加热圈、支架、进气管、压环、压帽、垫环、堵头、螺母、防砂网、密封圈组成；防砂材料高温高压检验检测评价试验装置平面颁及控制示意图：把水源井来的水装入储水罐以后，先经水处理设备对水进行处理，去除水中的钙、镁成分，然后用高压柱塞泵将处理后的纯净水输入蒸汽锅炉中，锅炉出来的高温高压水蒸汽经地面管汇进入需要试验的高温整体模型和高温样件模型(机械和化学的两种)。从模型另一端出来的水蒸汽经过热交换器进行冷却，若压力较低，可直接排入储水池中，若压力较高，需经过回压控制单元进行减压后排入储水池中。泵的作用是为热交换器提供冷却水。动力源的作用为回压控制单元提供动力。系统的温度、压力由温度传感器和压力传感器进行采集，并由计算机对所采集的数据进行处理，再根据数据由计算机对锅炉、泵等进行控制，对系统进行自动控制和保护。

高温高压整体模型装配示意图中：保温层由两个半圆形筒构成，外表面为不锈钢板，里面的保温材料为硅酸铝保温棉，平盖与筒体之间用八角垫密封圈密封，用螺栓加垫圈固定；筒体材质为不锈钢，两块半圆形加热板组成，固定在模型筒体外侧。平盖封堵筒体两侧，支架焊接在模型筒体的外侧中部。

高温高压样件模型装配示意图中：高温高压样件模型左端在进气管的右端装好密封圈，防砂网后套进垫圈用压环紧，再用压帽和压环用螺栓固定在筒体上，筒体外设有加热圈，高温高压样件模型右端，首先在垫环与堵头之间装好密封圈，再安装防砂网和垫圈，用压环压紧后，用压帽和螺母固定在长条形堵头上，在筒体内侧中间设有垫环，支架与筒体焊接，另外在加热圈外设有保温层。所发明的防砂材料高温高压检验检测评价装置适用于蒸汽温度≤374℃，蒸汽压力≤21.9MPa，蒸汽排量150kg/h，蒸汽干度≥75％的防砂整体模型和防砂样件模型的检验检测，即可满足整体防砂筛管的检验检测的需求，又可满足机械防砂材料过滤单元、化学防砂样件检验检测的需求，从而完成防砂材料在高温高压下的试验效果评价，达到有效指导防砂施工设计和现场的防砂施工的目的。