[发明专利]人工井壁防砂模拟试验装置及试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及到一种试验装置及试验方法，尤其是一种针对油田采油工程，能够模拟对亏空地层的填砂质量和填砂效果的人工井壁防砂模拟试验装置以及试验方法。

背景技术

随着油田开发的不断进行，地层砂会随着原油的产出，逐渐流入井底，尤其是针对疏松砂岩地层，问题更为严重。随着地层砂的产出，井底附近就会出现亏空地带。造成井眼砂堵或砂埋生产管柱的现象。为了确保油井的正常生产，通常在地层井眼与下入其内的套管之间，充填砾石，或者充填树脂砂等材料，在套管外形成具有一定强度及渗透性的砾石人工井壁或地层砂和树脂砂胶结形成的人工井壁，以阻止油层砂流入井内，起到通油挡砂的作用，同时对地层起到支撑作用，防止地层井眼的坍塌。

目前，为了提高油井防砂效果，人们研制了多种防砂模拟试验装置，但其主要是针对水平井砾石充填防砂进行的研究，功能单一。如美国斯伦贝谢、哈利伯顿、雪佛龙、贝克休斯等公司和英国黑瑞特-瓦特尔大学从80年代初开始，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。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。该套装置属于大型实际尺寸砾石防砂模拟实验装置，具有透明的模拟井筒，井筒外径200mm，内径160mm，全长30m。井筒内配装87mm的绕丝筛管、冲管和砾石充填工具组合管柱，通过供水离心泵、砂浆搅拌罐和砂泵向模拟井筒内充填砾石。但该公知的试验装置只能在常温状态下进行水平井砾石充填防砂模拟试验，无法实现地层砂和树脂砂胶结形成的人工井壁防砂的模拟试验功能。

上述公知的模拟试验装置和方法均无法在对亏空地层中形成由地层砂、树脂砂构成的人工井壁之前，获得针对该地层设计的人工井壁模型中检验常温高压、高温高压状态下树脂砂、人工砾石的填砂质量和填砂效果、各种因素下对防砂效果的影响、填砂所需施工参数、以及不同型号树脂砂的防砂能力的数据，因此不利于油田的人工井壁防砂施工作业。

有鉴于上述公知技术存在的缺陷，本发明人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，研制出本发明的人工井壁防砂模拟试验装置及方法，从而为油田现场的防砂作业提供有利的依据。

发明内容

本发明的目的是提供一种人工井壁防砂模拟试验装置和试验方法，以克服公知技术存在的缺陷，方便地获得试验用树脂砂的防砂效果。

为此，本发明提出一种人工井壁防砂模拟试验装置，其至少包括：筒体，其内能容置构成人工井壁的填充物；所述筒体的两端分别密封固定有一端盖，且在其中一个所述端盖上设有进液口，在另一端盖上设有出液口。

如上所述的人工井壁防砂模拟试验装置，其中，具有所述出液口的端盖朝向所述填充物一侧设有防砂网。

如上所述的人工井壁防砂模拟试验装置，其中，所述筒体的外部包覆有加热圈。所述加热圈可以通过加热板固定在所述筒体的外周壁上。

如上所述的人工井壁防砂模拟试验装置，其中，所述加热圈的外部设有保温层。

如上所述的人工井壁防砂模拟试验装置，其中，所述填充物为地层砂和含有树脂砂的混砂液。

如上所述的人工井壁防砂模拟试验装置，其中，所述筒体的内周面设有一胶层，以防止树脂砂粘覆在筒体的内表面上。

如上所述的人工井壁防砂模拟试验装置，其中，具有所述出液口的端盖延伸至所述筒体内，且该伸入端的端部与一托环固定连接，所述托环的外径与所述胶层的内径相配合，以支撑所述胶层；所述托环沿轴向设有多个贯通孔，一防砂网固定在所述托环上，以阻挡所述筒体内的砂石流出。

如上所述的人工井壁防砂模拟试验装置，其中，在所述筒体内沿其长度方向设有多个压力传感器。

如上所述的人工井壁防砂模拟试验装置，其中，所述压力传感器沿所述筒体的长度和圆周方向均匀设置。

本发明还提出一种人工井壁防砂模拟试验方法，包括：在如上所述的人工井壁防砂试验装置的筒体内充入地层砂；由所述进液口注入含有树脂砂的混砂液，并充满所述筒体，且多余的液体从所述出液口排出；保持所述筒体内压力与所模拟油井的实际压力相同；由设置在所述筒体外部的加热圈加热所述筒体内的地层砂和含有树脂砂的混砂液，使所述地层砂和树脂砂胶结构成人工井壁；再由所述出液口向所述筒体内注入相似液，所述相似液穿过所述人工井壁，由所述进液口流出；在向所述筒体内注入相似液的过程中，由所述压力传感器获得所述筒体内不同部位的压力变化，并由所述进液口排出的流体中获得出砂量和出砂粒度，以确定所述树脂砂的防砂效果。