[发明专利]水合物开采井管内砾石充填仿真系统及方法

摘要

本发明公开一种水合物开采井管内砾石充填仿真系统及方法，所述仿真系统包括试验井子系统、模拟充填子系统和充填质量检测子系统；根据实际井身结构安装井筒管柱，进行充填作业仿真及充填质量检测，不仅可以对实际天然气水合物开采井储层特点、井身结构限制下的管内砾石充填作业进行全尺寸仿真，还可以对充填作业的施工质量、长期水合物生成条件下的充填作业适应性进行全程监测与评价，从而达到优化施工参数和工艺设计参数的目的，结合径向流分流器、定点压力计及声波成像测井系统的引入，使测量效果真实可靠、仿真结果更接近相差施工，可参考性强，适用于不同井身结构的管内砾石充填过程及其效果监测仿真，不仅为海洋浅层天然气水合物开采井砾石充填作业适应性评价提供了新的思路，并为砾石充填作业的最佳施工方案和最佳工艺参数提供依据。

主权项

水合物开采井管内砾石充填仿真系统，其特征在于，与现场实际施工工具为1:1对应关系，包括试验井子系统、模拟充填子系统和充填质量检测子系统；所述试验井子系统包括模拟井筒、模拟套管、模拟油管、三相注入管线和机械筛管，模拟井筒的井口处设置有井口防喷闸板；井口防喷闸板上安装三相注入管路接口、气体产出管路接口、水砂产出/注入管路接口和渣浆返出管路接口，且各管路接口处均安装有对应的闸阀；模拟套管设置在模拟井筒内，模拟井筒和模拟套管之间的环空还设置有油管穿越封隔器，且三相注入管线穿过所述油管穿越封隔器与固定设置在模拟井筒底部的径向流分流器相连；模拟油管和机械筛管设置在模拟套管内，模拟油管与机械筛管相连且位于机械筛管的上部；且在模拟套管的生产层段按照实际井底射孔参数预设有模拟射孔孔眼，模拟射孔孔眼段长度与机械筛管长度一致；模拟套管与模拟油管之间的环空还安装有油套环空封隔器，油套环空封隔器位于模拟射孔孔眼的上方；机械筛管的外保护罩与模拟套管内壁、油套环空封隔器及井底之间所形成的空间为管内砾石填充空间；所述模拟充填子系统包括设置在模拟井筒内的充填管柱组合以及设置在地面上的高压气瓶组、水箱、砾石混砂箱、三相混合器和渣浆回收罐，充填管柱组合包括充填管路、充填封隔器和充填喷头，充填管路设置在模拟油管内，充填喷头设置在充填管路的下端，充填封隔器安装在充填喷头的上方与机械筛管内壁之间；砾石混砂箱包括混合搅拌器和注入泵，与水砂产出/注入管路接口相连；所述高压气瓶组的入口端通过管路与油套环空气体产出回路相连，高压气瓶组的出口端通过管路与三相混合器的入口端相连，所述油套环空气体产出回路为模拟套管和模拟油管之间形成的环空；所述水箱的入口端通过管路与模拟油管内的举升管柱相连，水箱的出口端通过管路与三相混合器的入口端相连；三相混合器包括气‑水‑泥砂混合搅拌器和三相注入泵，三相混合器的出口端通过管路与三相注入管路接口相连；所述渣浆回收罐通过管路与井筒携砂液返出环空连接，所述井筒携砂液返出环空为充填管路与模拟油管之间的环空，渣浆回收罐内设置携砂液过滤装置；所述充填质量检测子系统包括气体分离器、举升管柱和定点压力计以及声波成像测井系统；气体分离器仅在砾石充填效果仿真监测过程中使用，气体分离器和举升管柱均设置在模拟油管内，且气体分离器的出口与油套环空气体产出回路连通；所述定点压力计包括安装在机械筛管内壁上、下两端的定点压力计P3和P2，以及安装在模拟套管的充填部位管外上、下两端的定点压力计P4和P1；所述充填质量检测子系统为常规井下声波成像测井系统。