[实用新型]用于近井地带渗流实验的钢质锥形填砂筒

说明书

本实用新型提供一种用于近井地带渗流实验的钢质锥形填砂筒，包括支撑架；支撑架底部固定在圆柱钢质外筒，圆柱钢质外筒内部设有钢质锥形填砂筒，圆柱钢质外筒的左右两端分别设有左端堵盖和右端堵盖；左端堵盖的内部端面设有大直径不锈钢密纹网，右端堵盖的内部端面设有小直径不锈钢密纹网；圆柱钢质外筒的顶部设有差压计支撑架，差压计支撑架的顶部固定有第一差压计、第二差压计及第三差压计；圆柱钢质外筒设有温度传感器，差压计的检测端分别通过一个金属管伸入所述圆柱钢质外筒内部。该装置可以模拟注采井近井地带由渗流截面积减小导致的高速渗流特征，解决常规渗流实验系统或岩心夹持器难以模拟近井地带渗流特征的问题。

技术领域

本实用新型具体涉及一种用于近井地带渗流实验的钢质锥形填砂筒。

背景技术

油气开发室内物理模拟实验是揭示地下油气渗流规律、渗流机理及油气渗流动态等的基础手段。室内实验结果的客观性与可靠性，除了与本身的实验手段有关外，主要取决于实验条件对地层真实情况的反映程度或模拟程度。因此，开展油气田开发室内物理模拟实验装置的研制，形成适用于特定应用场景的实验条件，有助于解决常规渗流实验装置或驱替系统不能有效应用于特定渗流场景的问题。

通常，室内渗流实验开展的前提，首先需要取得研究区块的天然岩心，经过机械加工后装入岩心夹持器中，组成渗流实验系统的重要组成部分。对于无法取到天然岩心的情况或机理性的室内实验研究，也可以采用人造岩心来替代天然岩心以模拟特定的地层条件。除了常规的依靠岩心开展的渗流实验外，填砂筒在油气田开发室内实验的应用较为广泛。对于机理性或不过分强调岩心柱塞矿物成分的室内实验，填砂筒具备较强的灵活性，成本相对较低。

其次，研究者对岩心物性参数的要求，需要考虑岩心的选用或驱替系统的选用问题。一般来说，天然岩心由于取芯地层物性的随机性，很难取到完全均质(岩心物性参数不随位置发生变化)的岩心。世界上，没有一块天然岩心是完全的均质岩心，岩心物性参数主要取决于沉积环境、成岩作用、古水流方向等多种因素的影响。对于特定的渗流实验应用场景，选用人造岩心或填砂筒是模拟均质条件的有效手段。人造岩心或填砂筒使用不同粒径砂，按照一定的比例混合(人造岩心有时会添加胶结剂)来符合客户指定的物性参数要求。模拟岩心的均质性主要取决于砂粒搅拌的均匀程度。因此，利用人造岩心和填砂筒是模拟均质地层条件经济有效的手段。

再次，由于油气在近井地带渗流与广大的地层渗流相比，具有不同的渗流特征。以气藏开发为例，当气体流入井中，垂直于流动方向的过流断面愈接近井轴愈小，渗流速度急剧增加，压降漏斗比线性渗流更陡，井轴周围的高速流动相当于紊流流动，即气藏近井地带渗流存在高速非达西效应。利用常规岩心夹持器，流体通过圆柱岩心近似看做一维单向流，不同位置渗流截面积相同，而实际的近井地带渗流截面积随靠近井轴的距离缩小，渗流速度在井筒附近达到最大，一般的短岩心夹持器和长岩心夹持器(或圆柱岩心)，显然无法模拟渗流断面随位置变化的特点，即无法模拟近井地带高渗流速度的特点。

最后，近些年关于储气库建设、CO₂捕集与封存及未来氢能源的地下储存等研究和应用领域，更为关注的是注采井近井地带的渗流特征。深入研究储气库注采井、CO₂或氢能源注入井等近井地带流体的渗流规律、渗流机理及运行过程中潜在的风险或安全问题，形成从理论到应用的系统性的地下注采技术，关系到我国天然气储气库的长期安全稳定运行、CO₂地下封存的安全性与稳定性及未来氢能源的地下建库运行可行性。

综上所述，本专利提出一种用于近井地带渗流实验的钢质锥形填砂筒可作为渗流实验系统中驱替系统的替代设备。尤其对于模拟均质地层条件的机理性研究应用场景，利用锥形填砂筒可更为高效、灵活、低成本的模拟地层近井地带渗流特点，方便以上所述问题或困难的解决。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于近井地带渗流实验的钢质锥形填砂筒，该用于近井地带渗流实验的钢质锥形填砂筒可以很好地解决上述问题。