[发明专利]泡排井筒携砂可视化实验装置及方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种模拟井筒排砂实验装置，尤其涉及一种泡排井筒携砂可视化实验装置及方法。

背景技术

在疏松砂岩油藏开发中，油田为获得最大经济效益，采用防砂与携砂相结合的生产工艺。与传统防砂方法相比，出砂管理成本低，但存在一定风险。其中，评估产出的砂粒在不同井型条件下能否被携带出井筒是此种工艺风险性研究的重要内容，产出的砂粒应能被携带到地面而非沉积到井底。因此，对于给定的井况、地层条件和流体组成，必须保持一定的产量，使砂粒搬运能量能克服其沉积力，砂粒的最小携带速度就成为重要的设计参数。

泡沫流体由于具有密度小、滤失量低、携砂性能好、助排能力强及对地层伤害小等特性，广泛应用于低压、漏失和水敏性地层的钻井、完井、修井和油气井增产作业中。国外泡沫流体应用于油田已有50多年的历史，我国于20世纪60年代开始在油田应用泡沫流体。1984年玉门油田首次进行了泡沫负压冲砂工艺试验，证实泡沫冲砂洗井是恢复油井产量的一项重要措施，从此开始了泡沫流体冲砂洗井工艺在我国陆上和海上油田的应用。

现有的泡沫排砂洗井研究多集中于发泡剂及其添加剂的配方优化、泡沫流变参数性能测试、泡沫携砂能力的井筒数值模拟以及油田现场试验。目前，也有学者开展清水和泡沫的井筒携砂实验，研究砂粒直径和井筒倾角对泡沫流体携砂的影响，并观察了砂粒在井筒中的运移方式，以期为现场进行泡沫流体排砂洗井作业提供理论基础和参考依据。

现有清水井筒携砂实验装置9，如图2所示，该装置包括液体泵送装置91、液体存储罐92、砂粒投放口、砂粒承托装置、透明有机玻璃携砂管93、油/水回收装置、流量调节阀94、计量装置和管线。该实验装置9由于没有高压气体来源和装置限制，具有以下缺点：1)只能进行清水或纯液体携砂实验，不能对泡沫流体携砂进行模拟；2)该装置的数据采集需要人工手动记录。

现有垂直气井气流携砂实验装置8，如图3所示，该装置包括电动机、空气压缩机81、高压氮瓶82、输气管83、多相流体实验装置记录仪84、进砂装置85、垂直塑料管、排砂口86、气流携砂出砂管87、出砂管末端871（与大气相通）。该装置可采用不同的气量和压力进行实验，观测不同条件下气流携砂的状况，可用于推导验证气体临界携砂速度。该技术的主要目的是模拟气井垂直井筒携砂实验，具有以下几方面的缺陷：1）该装置只能研究气井垂直井筒携砂规律，不能研究液体或者泡沫井筒携砂；2）该装置只能研究垂直井筒携砂规律。

上述现有的井筒携砂实验中，由于设备或者实验思路原因，没有进行泡沫井筒携砂实验，也没有把泡沫井筒携砂实验与清水井筒携砂实验进行对比，没有对泡沫的携砂能力进行系统的理论研究；对清水和压裂液的临界携砂速度进行了测量，但是没有测量井筒中泡沫的临界携砂速度。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种泡排井筒携砂可视化实验装置及方法，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种泡排井筒携砂可视化实验装置及方法，模拟井筒中液（气）体携砂和泡沫携砂的过程，研究井筒中液（气）体和泡沫携砂的效果，为油气田泡沫冲砂解堵和油气井防砂提供理论依据和技术支持。

本发明的另一目的在于提供一种泡排井筒携砂可视化实验装置及方法，根据双层有机玻璃管上安装的流速传感仪测得的数据，可以推导得到其临界携砂速度，研究液（气）体和泡沫流体在井筒中的流动规律。

本发明的目的是这样实现的，一种泡排井筒携砂可视化实验装置，该实验装置包括有呈竖直设置且内外间隔套设的透明内管和透明外管，以构成双层透明实验管体；所述透明外管顶部和底部分别设有第一出口和第二出口，透明外管下端设有加砂口；所述透明内管的底端延伸至透明外管的底部且与外管导通，透明内管顶部设有介质注入管路；所述介质注入管路通过一泡沫发生器并联有气体管路和液体管路；所述液体管路中顺序设有储液罐、第一离心泵和液体流量计；所述气体管路中顺序设有空气压缩机、贮气罐和气体流量计；所述透明外管的第一出口通过一排砂管路连接至一沉砂室进口，所述沉砂室中设有一第三出口，对应该第三出口设有一废液罐；所述透明外管的侧壁上间隔设有多个流速测速仪传感器，所述多个流速测速仪传感器电连接一数据接收处理装置；所述透明外管的一侧设有高清摄像装置。