[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

说明书

本发明公开了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，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；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。本发明还公开了该实验装置的实验方法。本发明可以高度模拟井下挤压充填施工工况，研究得到多种类型疏松砂岩储层在不同井况和施工参数条件下砾石层挤压充填形态，以及疏松砂岩储层纵向非均质性对砾石层挤压充填形态的影响，并根据实验结果为不同条件下防砂井砾石充填作业的施工方案、工艺参数优化提供依据。

技术领域

本发明涉及砾石充填模拟实验技术领域，尤其涉及一种砾石充填防砂井挤压充填形态模拟实验装置和方法。

背景技术

所谓出砂，是指石油与天然气疏松砂岩储层以及天然气水合物储层在开采过程中，地层砂粒随地层流体产出到井筒或地面的现象；防砂是目前解决出砂问题的主要途径。

目前常用的防砂工艺是：使用砾石通过挤压充填的方式在防砂筛管和油层之间形成一个挡砂屏障，用于阻挡地层砂。但由于储层岩石存在明显的纵向非均质性，因此在挤压充填条件下无法保证砾石层厚度均匀稳定，容易出现充填薄点导致砾石充填层整体失效。

中国专利CN107795303A公开了一种水合物开采井管内砾石充填仿真系统及方法，可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；中国专利CN102353550A公开了一种防砂筛管综合性能检测实验装置及性能评价方法，可以模拟射孔、裸眼、筛管防砂和砾石充填防砂等防砂完井情况；中国专利CN206830148U和CN206016778分别提供了一种现场用砾石充填防砂装置，满足了分层、分段充填施工需求。

上述公开的砾石充填实验装置主要集中在预充填以及循环充填，即仅在油套环空内形成砾石层，无法模拟挤压充填施工条件下砾石层通过射孔孔眼并在套管和储层之间挤压形成砾石层的情况。

急需开发一种砾石充填防砂井挤压充填形态模拟的可靠实验装置，用于检验不同井况及储层条件下砾石层充填形态。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明公开了一种砾石充填防砂井挤压充填形态模拟实验装置和方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

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。

作为本发明的进一步优选，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；

作为本发明的进一步优选，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；

作为本发明的进一步优选，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；

作为本发明的进一步优选，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。