[发明专利]一种砾石充填防砂井挤压充填形态模拟实验装置和方法

权利要求书

1.一种砾石充填防砂井挤压充填形态模拟实验方法，采用一种砾石充填防砂井挤压充填形态模拟实验装置，包括模拟井筒系统、充填模拟系统、废液回收系统和压力测试系统；

所述模拟井筒系统包括模拟地层边界、模拟井筒、模拟套管、模拟油管和模拟岩心，模拟井筒与模拟地层边界之间的环形空间中填充模拟岩心，模拟岩心的顶部安装套管封隔器，模拟井筒的井口处安装模拟防喷闸板，模拟套管与模拟油管之间的环形空间中安装有油管上封隔器、油管下封隔器，在模拟套管的充填层段上开设若干射孔孔眼，在模拟地层边界的充填层段上设置若干泄流口；

所述充填模拟系统包括水箱、混砂罐、充填泵和安装于模拟井筒中的模拟充填管柱，所述模拟充填管柱的上端穿出模拟防喷闸板，下端安装有充填喷头，充填喷头的上方与模拟油管之间还安装有充填管柱封隔器；

所述废液回收系统包括缓冲罐、废液罐和气瓶，模拟井筒系统设置于缓冲罐中，缓冲罐通过管线与回液泵的入口相连接，回液泵的出口与废液罐通过管线相连接，废液罐还通过管线与模拟充填管柱的上端相连接；带有减压阀的气瓶与废液反排管线相连接，废液反排管线穿过充填管柱封隔器延伸至模拟油管、充填管柱和充填管柱封隔器形成的空间中；

所述压力测试系统包括六个固定式压力计，分别设置于充填喷头的出口端、充填孔出口端、模拟套管射孔段下端内侧、模拟套管射孔段上端内侧、模拟套管上端外侧、充填管线入口端；所述模拟油管、油管上封隔器、油管下封隔器、模拟套管之间所形成的空间为管内砾石充填空间，在挤压充填过程中，携砂液携带砾石通过射孔孔眼并形成管外砾石充填层；

充填模拟系统中，所述水箱的出口与混砂罐的入口相连接，所述混砂罐与充填泵的入口相连接，充填泵的出口通过管线与模拟充填管柱的顶部相连接；液压管线的一端穿过油管上封隔器与充填安全阀相连接，另一端与液压泵相连所述液压管线上安装有泄压三通阀；

套管封隔器安装于射孔层段的上方；模拟油管内设置充填安全阀，充填安全阀上设置有通过液压控制进行开启或关闭的充填孔；

在模拟地层设置有泄流口，同时泄流口上安装调节泄流能力的挡板，用于模拟携砂液在不同渗透性能条件下的储层滤失过程；

所述模拟防喷闸板耐压25MPa；

所述充填泵与模拟充填管柱相连接的管线上还安装有液体流量计；

实验装置还包括充填形态检测子系统，该充填形态检测子系统选用常规井下声波成像测井系统，在撤掉砾石充填模拟子系统以及模拟套管后，下入模拟井筒中对岩心进行成像检测，得到砾石层最终的充填形态；

其特征在于，包括如下步骤：

a、根据目标工区，确定实验工艺参数，准备实验材料；

a1、确定实验材料参数：携砂液配制参数、携砂液粘度、充填砾石尺寸、充填砾石类型；

a2、确定实验参数：砾石充填量、混砂罐砂比、充填泵排量、充填泵出口压力；

a3、确定模拟岩心参数：地层砂粒度分布、孔隙度、渗透率、强度；

b、根据实验设计，安装模拟井筒及模拟充填管柱，将实验装置中的各个部件连入实验流程中，检查各个密封位置的气密性；

b1、按照实际井身结构安装井筒管柱，从模拟地层边界由外向内分别装入模拟岩心、预设射孔段的模拟套管、带有充填安全阀的模拟油管，下入井下指定位置后坐封油管上封隔器、油管下封隔器；

b2、下入模拟充填管柱，坐封充填管柱封隔器；

b3、检查各个封隔器、穿过封隔器的管线以及其他密封位置的气密性，保证密封良好；

c、通过液压管线加压，使充填安全阀上的充填孔处于开启状态；

d、设定砾石混砂箱中的砂比、排量，启动充填泵进行挤压充填，实时采集充填泵排量、压力、砂比数据、携砂液基本属性及定点压力计检测的压力数据；

e、挤压充填模拟实验结束后，液压管线泄压使充填孔处于关闭状态，开启气瓶及废液反排管线，将残存在模拟油管、充填管柱以及充填管柱封隔器形成的空间中的携砂液反排至废液罐中；

f、打开模拟井筒的井口，拆除模拟防喷闸板及各管线，解封充填管柱封隔器，抽出模拟充填管柱；随后解封上油管封隔器、下油管封隔器，抽出模拟油管，最后解封套管封隔器，抽出模拟套管；

g、下入井下声波成像测井系统，对岩心进行成像检测，得到砾石层最终的充填形态；

h、实验结束。

2.如权利要求1所述的一种砾石充填防砂井挤压充填形态模拟实验方法，其特征在于，在步骤d的充填过程中，需保证模拟套管上端外侧的定点压力计读数小于模拟岩心的破裂压力梯度。