[发明专利]一种可膨胀筛管性能检测实验装置及评价方法

权利要求书

1.一种可膨胀筛管性能检测实验装置，其特征在于：所述可膨胀筛管性能检测实验装置包括：模拟地层及井筒系统、流体循环系统、压力测量系统、应力测量系统、温度控制系统、数据采集处理系统；

所述模拟地层及井筒系统包括恒温箱和设置在恒温箱内的釜体，以及安装在釜体内的冲管、油管、可膨胀筛管和模拟井壁；在釜体底部设有出口；

在所述釜体的侧壁上开有流体注入口和测压孔；

所述流体循环系统包括预热装置和柱塞泵，所述预热装置对流体进行预热，柱塞泵将经过预热后的流体通过釜体上的流体注入口注入到釜体内部；

所述压力测量系统与釜体上的测压孔和出口连接，监测注入压力、可膨胀筛管的外壁压力和出口压力；

所述温度测量系统采用温度传感器监测预热装置内流体的温度和釜体内的温度；

所述应力测量系统采用接触应力传感器监测模拟井壁处的可膨胀筛管的接触应力；

所述温度控制系统控制恒温箱的温度；

所述数据采集处理系统收集压力测量系统输出的注入压力、可膨胀筛管的外壁压力、出口压力和应力测量系统输出的接触应力，对这些数据进行处理，并控制流体循环系统的流体注入流量；

在所述釜体的底部安装有盖板，盖板的中心设有通孔，与釜体底部的出口连通；

所述冲管的底部固定连接在盖板的中心，冲管的中心通孔与盖板的通孔连通；

在所述盖板上设有两个与冲管同轴线的基管；

所述油管套在冲管的外部，其底部插入到盖板上的一个基管内；

所述可膨胀筛管安装在油管的外部；

所述模拟井壁套在膨胀筛管的外部，其底部插入到盖板上的另一个基管内；

所述冲管的上端位于油管的通孔内，油管的上端安装有油管盖板，冲管的上端面低于油管盖板。

2.根据权利要求1所述的可膨胀筛管性能检测实验装置，其特征在于：

所述可膨胀筛管的上端和下端均通过定位环和卡环固定在油管的外壁上；上端的定位环和卡环位于油管盖板的下方；下端的定位环和卡环位于基管的上方；

所述油管盖板位于模拟井壁的通孔内，模拟井壁的上端安装有上盖板；

在所述釜体的上端口安装有上法兰。

3.根据权利要求2所述的可膨胀筛管性能检测实验装置，其特征在于：在所述釜体的底部开有多组密封槽，在所述密封槽内安装有O型圈；

在釜体的底部设有短轴，在盖板的下端面设有孔，釜体底部的短轴直接插入盖板的孔内。

4.根据权利要求3所述的可膨胀筛管性能检测实验装置，其特征在于：在所述模拟井壁的壁面上开有多组通孔，通孔的直径为10mm～20mm。

5.根据权利要求4所述的可膨胀筛管性能检测实验装置，其特征在于：在所述油管的管壁上开有多组通孔。

6.根据权利要求5所述的可膨胀筛管性能检测实验装置，其特征在于：所述压力测量系统进一步包括压力引流管，从流体注入口插入釜体内，或者在釜体上开有压力引流口，所述压力引流管通过压力引流口插入釜体内；

所述压力引流管的头部设有过滤头。

7.根据权利要求1至6任一所述的可膨胀筛管性能检测实验装置，其特征在于：所述可膨胀筛管性能检测实验装置进一步包括可调角度支架，所述可调角度支架包括固定架和蜗轮蜗杆机构，蜗杆一端安装在固定架上，另一端与釜体的一侧连接，釜体的另一侧与固定架活动连接，转动涡轮时，釜体能够在0-90°范围内的旋转，并能够在任意角度上锁定。

8.利用权利要求7所述可膨胀筛管性能检测实验装置进行可膨胀筛管性能评价的方法，其特征在于：所述方法包括：

自膨胀环空充填性能评价步骤：将热流体自釜体进液口注入釜体，热流体依次通过模拟井壁、可膨胀筛管、油管、冲管，最后经出口流出，进入循环池，通过流体的驱替，引发所述可膨胀筛管膨胀充填环空，然后进行自膨胀环空充填性能评价，具体包括：筛管膨胀后，从釜体内整体取出模拟井壁及其内部膨胀后的可膨胀筛管，从模拟井壁的壁面上的通孔观察模拟井壁与可膨胀筛管的环空是否被充填满；充填后开展模拟地层砂驱替试验，若模拟井壁没有被可膨胀筛管膨胀后充填满，会有地层砂沉积在模拟井壁与可膨胀筛管之间的底座上；

渗流性能K的评价步骤：获取可膨胀筛管的外壁压力、出口压力，然后根据达西公式计算渗透率：

其中，q是流量，由柱塞泵出口处流量计监测得到，u是流体粘度，由粘度计测出；L是可膨胀筛管膨胀后的厚度，A是可膨胀筛管基管的开口面积，ΔP是筛管内外压差，外压力由压力计测得，内压力为出口压力，即大气压P；

带压膨胀性能评价步骤：关闭出口处的控制阀门，打开柱塞泵，监测釜体内压力，在一定压力下加热引发可膨胀筛管膨胀，泄压冷却后打开釜体观察可膨胀筛管是否膨胀及膨胀前后厚度差异；

抗堵塞性能评价步骤：模拟井壁与釜体内壁环空充填满模拟地层砂，通过长时间驱替，每天监测并记录压力变化，从而计算出对应每一种压力的膨胀后的可膨胀筛管的渗透率的变化，即为抗堵塞性能；

挡砂精度评价步骤：在模拟井壁的外壁与釜体内壁之间的环空中填满不同粒度砂子的模拟地层砂，注入模拟地层温度的流体进行驱替，通过收集盖板中的砂样做粒度分析获得挡砂精度。