專利名稱：固體顆粒固化模擬裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及油氣井水層用固體顆粒有效凝聚固化封堵的模擬裝置技術領域。
背景技術：
油田壓裂用固體顆粒我們目前采用的主要是有機類和無機類產品，性能各異，主要應用在油田現(xiàn)場氣井、油井當中，其目的是為了對地層中的儲層出水進行最有效的封堵，改變其流向，保證氣井、油井產層通道的暢通無阻，以達到增加氣井、油井的產量的目的。地層中的儲層出水量大小的不同，對油田油氣井的產能的多少影響巨大，對壓裂施工中對水層堵水技術要求越來越高，為了增加油氣產量，必須提高固體顆粒對水層的最佳封堵效果，研究出能滿足現(xiàn)場油氣井不同需求的儲層出水封堵的固體顆粒，這也是我們必須面對需要急待解決的大問題。目前，隨著油田開采的不斷深入，油田進入高含水油氣開采階段，地層中產儲層出水問題日以嚴重，水層出水方式越來越復雜，不少油氣井產層出水量越來越大，油氣產量不斷的大幅遞減，開采儲層產不出油、產不出氣的問題時有發(fā)生，水淹井的情況也越來越多，采用一些常規(guī)的儲層出水封堵方法已不能滿足現(xiàn)階段對儲層出水有效封堵的實際需求，也只能對儲層出水量少的油氣井具有好的封堵效果，但對儲層出水量很大的油氣井則顯的力不從心，其儲層出水封堵效果很差，比如某些常規(guī)使用的固體顆粒在井下使用中是無凝聚固化能力的分散小顆粒，遇到儲層出水量大時，水的流速和流量很大，對小顆粒固體顆粒的下沉具有排出作用，下沉效果會很差，固體顆粒達不到預定的封堵位置，就起不到封堵水層的目的，從而影響儲層油氣開采的產出效果。由此可見，提高固體顆粒對儲層出水的封堵效果，對提高油氣產能的作用是相當關鍵的，它直接影響著儲層油氣開采的成敗。

實用新型內容為解決上述現(xiàn)有技術中所存在的技術問題，本實用新型提出了一種固體顆粒模擬裝置，本實用新型解決了“現(xiàn)有固體顆粒堵水技術對固體顆粒堵水效果的模擬評價，僅限于單個性能一項一項地逐一展開試驗評價，不能進行共同作用條件下的綜合性能試驗評價”的技術問題，且結構簡單，使用方便，固體顆粒固化模擬裝置模擬范圍大，可以模擬出壓力60MPa、溫度400°C以內的任何壓力、溫度共同作用條件下的固體顆粒試驗性能評價結果。本實用新型是通過采用下述技術方案實現(xiàn)的—種固體顆粒模擬裝置，其特征在于包括加壓室，套于加壓室外的加熱套殼體和位于加熱室下方并與加熱室下部連接的加熱室底座，在所述加熱套殼體上開有多個插孔。所述多個插孔包括加熱棒插孔、溫度控制儀接入口、加熱傳感器探頭插孔和溫度傳感器接口。在加壓室上方設置有作為加壓負荷部件的加壓室柱塞。所述加壓室由兩個帶V型結合面的半圓加壓室殼件合扣后形成。[0011]在加壓室方上部設置有加壓室卡箍，加壓室卡箍通過緊固件卡緊。在加熱套殼體上還設置有加熱棒插孔保護套和加熱傳感器探頭插孔保護套。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果表現(xiàn)在本實用新型中，采用“加壓室，套于加壓室外的加熱套殼體，位于加熱室下方并與加熱室下部連接的加熱室底座，在所述加熱套殼體上開有多個插孔”形成的技術方案，解決了“現(xiàn)有固體顆粒堵水技術對固體顆粒堵水效果的模擬評價，僅限于單個性能一項一項地逐一展開試驗評價，不能進行共同作用條件下的綜合性能試驗評價”的技術問題，且結構簡單，使用方便，固體顆粒固化模擬裝置模擬范圍大，可以模擬出壓力60MPa、溫度400°C以內的任何壓力、溫度共同作用條件下的固體顆粒試驗性能評價結果。

下面將結合說明書附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步的詳細說明，其中圖1為本實用新型的結構示意圖圖2為圖1中左視圖圖3為圖1中俯視圖圖中標記1.加壓室柱塞，是加壓負荷部件；2、加壓室卡箍，是對加壓室上部進行卡緊；3、緊固件，是卡緊卡箍；4、加熱棒插入口(四角的孔)，溫度控制儀接入口 ；5加熱套殼體，加熱用部件；6、加壓室殼件，兩個帶V型的半圓殼體合扣后形成加壓室；7、加熱室底座，下部卡緊加壓室殼件，并對加壓裝置上部和加熱套裝置形成支撐作用；8、加熱傳感器探頭插孔；溫度傳感接口 ；9、加熱棒插孔保護套(4件)，保證加溫正常之用；10、加熱傳感器探頭插孔保護套，保證加溫傳感正常之用；11、帶V型的兩件合扣半圓體部分和下部卡緊部分，保證其不漏不滲；12、V型結合面，保證其不漏不滲；13、上部卡緊部分，保證該部位不漏不滲；其中11下面結合部與13所指形成對加壓室的上、下部卡緊，保證其不漏不滲(因該固體顆粒為細粒度型)。
具體實施方式
本實用新型的最佳實施方式為設計并加工出能滿足多種不同井深油氣井儲層出水封堵需求的固體顆粒最有效的凝聚固化模擬試驗裝置。主要包括加熱套、加熱套棒、G528-FDJ固體顆粒產品(新研制產品；屬有機類固體顆粒，批量生產需要在一定技術條件下通過化學反應合成的方法加工而成，在一定壓力、一定溫度共存作用條件下，加上產品本身的化學反應，具有凝聚固化能力)的加壓左右分片殼體、柱塞、底座、卡緊箍、緊箍、螺栓等組成。組裝后形成對G528-FDJ固體顆粒具有加壓與加熱功能的合成裝置，模擬試驗時加壓與加熱同步進行，對固體顆粒模擬井下不同井深各自的壓力、溫度相關條件和固體顆粒凝聚條件及滲透流變性條件，，利用井下溫度和壓力時刻伴隨著井深不斷變化而變化共存的現(xiàn)實，采用不同溫度和不同壓力條件下對新的固體顆粒共同作用的固化模擬試驗和滲透流變性試驗，具體使用液動壓力機加載負荷和智能溫度控制儀加溫(通過加熱棒和加熱傳感器探頭實現(xiàn)溫控)兩者共同作用，通過總體模擬試驗的時間控制和電腦程序控制，實現(xiàn)對G528-FDJ固體顆粒產品的凝聚固化、滲透流變性的模擬測試(另配置電源穩(wěn)壓器)，找到適合油氣井井下的不同壓力、溫度的共存條件和滲透流變性條件，對不同出水層最有效的固體顆粒封堵固化環(huán)境和滲透流變性工況，最終找到G528-FDJ固體顆粒下到井下水層后，能有效凝聚固化、最有效封堵儲層出水的可行途徑。一、其具體組成和連接關系如下包括加壓室，套于加壓室外的加熱套殼體5和位于加熱室下方并與加熱室下部連接的加熱室底座7，在所述加熱套殼體5上開有多個插孔。所述多個插孔包括加熱棒插孔、溫度控制儀接入口、加熱傳感器探頭插孔和溫度傳感器接口。在加壓室上方設置有作為加壓負荷部件的加壓室柱塞I。所述加壓室由兩個帶V型結合面的半圓加壓室殼件6合扣后形成。在加壓室方上部設置有加壓室卡箍2，加壓室卡箍2通過緊固件3卡緊。在加熱套殼體5上還設置有加熱棒插孔保護套9和加熱傳感器探頭插孔保護套10。油田壓裂用固體顆粒固化模擬裝置的特點依據(jù)現(xiàn)有新研制的固體顆粒下在井下封堵凝聚固化的工藝思路，通過相關設備配套模擬進行不同井深的不同壓力、溫度共存條件的固體顆粒凝聚固化試驗和滲透流變性試驗，能模擬出現(xiàn)場油氣井不同井段儲層壓力、溫度的不同共存條件和滲透流變性條件，找到實現(xiàn)固體顆粒能很好凝聚固化和滲透流變性符合現(xiàn)場實際堵水需求的有效路徑和提高油氣產量的目的等優(yōu)點，具有獨特的創(chuàng)新性，結構簡單，使用方便，固體顆粒固化模擬裝置模擬范圍很大，可以模擬出壓力60MPa、溫度400°C以內的任何壓力、溫度共同作用條件下的固體顆粒試驗性能評價結果(目前國內開采的油氣井井下最高壓力在55 MPa左右,最高溫度在300°C左右，如熱油氣井)，即可單獨模擬完成固體顆粒壓力條件下的試驗結果性能評價，也可單獨模擬完成固體顆粒溫度條件下的試驗結果性能評價，更可模擬出固體顆粒在壓力、溫度共同作用條件下的固體顆粒試驗結果性能評價，其凝聚固化后的樣品可進行滲透流變試驗和其它相關的試驗性能評價。適用于任何油氣井的不同井深儲層出水封堵用固體顆粒(有機類、無機類、固體態(tài)的)的相關性能模擬評價分析，可以全面的模擬出現(xiàn)場油氣井不同井段油氣儲層出水段的壓力、溫度的不同共存條件和滲透流變條件，找到實現(xiàn)對不同油氣井油氣儲層出水最有效封堵時所需的壓力、溫度共存條件和固體顆粒凝聚條件和滲透流變條件，為固體顆粒在油田油氣井現(xiàn)場儲層出水段能凝聚固化有效封堵技術成效方面找到了很好的實現(xiàn)路徑，對沉劑產品不斷出新打下了良好的研發(fā)模擬運用基礎。利于研制出適合油田油氣井水層封堵最有效的固體顆粒系列產品，具有很好的現(xiàn)場實際運用價值。有十分重要的橋接紐帶作用，其模擬配套試驗效果成效顯著。本實用新型抓住了井下深度無論如何變化，都是主要由壓力和溫度共存條件的雙重共同作用下的環(huán)境工況這個核心前提，其模擬試驗所有性能評價依此為基礎，性能評價的結果更能真實地反映油田現(xiàn)場油氣井井下共同作用條件的工況；本實用新型在核心前提下的模擬試驗性能評價功能，對油田油氣井水層成功堵水，提高油氣產量作用巨大，其意義重大深遠。二、本實用新型的工作原理(I)對單個壓力模擬試驗來講，不用安裝加熱套裝置，壓力是作用在裝好的加壓裝置頂部柱塞上，對加壓室內部裝入的細目數(shù)固體顆粒樣品進行預定加壓、預定時間的操作，完成固體顆粒在一定時間的壓力持續(xù)作用動作，對形成的受壓樣品進行下一階段的逐個單項性能評價測試。(2)對單個加溫模擬試驗平講，把加熱套裝置和加壓裝置進行合成組裝，把細目數(shù)固體顆粒樣品裝入加壓室，但不實施加壓動作，用智能溫度控制儀把加熱棒和加熱傳感器探頭插入加熱套裝置圓孔中，用溫控儀設定好所需溫度和時間參數(shù)，對細目數(shù)固體顆粒樣品進行預定時間的持續(xù)加熱動作，對形成的受熱樣品進行下一階段的逐個逐個單項性能評價測試。(3)對雙重同步作用模擬試驗來講，把加熱套裝置和加壓裝置進行合成組裝，把細目數(shù)固體顆粒樣品裝入加壓室，并作用在裝好的加壓裝置頂部柱塞上，對裝入的細目數(shù)固體顆粒樣品用電腦進行預定加壓、預定時間設置，然后，用智能溫度控制儀把加熱棒和加熱傳感器探頭插入加熱套裝置圓孔中，用溫控儀設定好所需溫度和時間參數(shù)，兩者同步對細目數(shù)固體顆粒樣品實施加壓和加溫動作，至到試驗結束，形成固體顆粒的凝聚固化樣品，再進入下一階段的凝聚固化樣品的性能評價測試。三、對比前(1)、(2)項的對固體顆粒的性能評價測試模擬試驗結果與實際油田現(xiàn)場運用有很大差距，其評價的結果并不能真實的反映油氣井井下水層工況，在現(xiàn)場實際運用中必將受到限制，效果必大打折扣。但還是有一定的可取作用。第(3)項的對固體顆粒的性能評價測試模擬試驗表明隨著壓力、溫度的不斷提高，時間的不斷延長，其測試的固體顆粒凝聚固化程度會越來越高，固化強度不斷增高，滲透性能逐步降低，達到措施要求的結果。固體顆粒凝聚固化樣品性能評價的結果更能真實地反映油田現(xiàn)場油氣井井下共同作用條件的工況。實際運用效果更優(yōu)于前二者。四、運用固體顆粒的模擬試驗所得到的儲層出水有效封堵的相關成果，在油田現(xiàn)場水層堵水施工中運用所取得的實際效果，油氣產量。2011年，采用化學固化固體顆粒對鄂37井進行堵水壓裂施工，措施后測試日產氣20606m3，產水6m3。該井單位氣層厚度產氣量最高(2512. 9m3/d);單位水層厚度產水量最低(O. 7m3/d),比其他四口井的平均值降低了 72. 3%，堵水效果十分明顯。堵水施工后，五個月左右累計產氣量達到三百多萬立方米以上，按最保守預測累計年產氣量可達到六百多萬立方米以上，現(xiàn)石油天然氣價格每方2. 05—2. 35元，年產值在千萬元以上。五、采用上述方案所達到的技術效果如下1、具有獨特的創(chuàng)新性，結構簡單，使用方便，固體顆粒固化模擬裝置模擬范圍很大，應用前景廣闊，為固體顆粒在油田油氣井現(xiàn)場儲層出水段能凝聚固化有效封堵技術成效方面找到了很好的實現(xiàn)路徑。2、加熱套裝置由鋁合金材料加工而成，加壓裝置由不銹鋼材料加工而成，把加熱套裝置和加壓裝置可進行不合成的和合成的組裝。3、得到模擬試驗評價結果需要液動壓力機、超低滲透驅替液流變機、電源穩(wěn)壓器、智能溫度控制儀配合作業(yè)才能完成固體顆粒模擬試驗性能評價測試。4、即可單獨模擬完成固體顆粒壓力條件下的試驗結果性能評價，不用安裝加熱套裝置，壓力是作用在裝好的加壓裝置頂部柱塞上，對加壓室內部裝入的細目數(shù)固體顆粒樣品進行預定加壓、預定時間的操作，完成固體顆粒在一定時間的壓力持續(xù)作用動作，對形成的受壓樣品進行下一階段的逐個單項性能評價測試。[0041]5、可單獨模擬完成固體顆粒溫度條件下的試驗結果性能評價，把加熱套裝置和加壓裝置進行合成組裝，把細目數(shù)固體顆粒樣品裝入加壓室，但不實施加壓動作，用智能溫度控制儀把加熱棒和加熱傳感器探頭插入加熱套裝置圓孔中，用溫控儀設定好所需溫度和時間參數(shù)，對細目數(shù)固體顆粒樣品進行預定時間的持續(xù)加熱動作，對形成的受熱樣品進行下一階段的逐個單項性能評價測試。6、可模擬出固體顆粒在壓力、溫度共同作用條件下的固體顆粒試驗結果性能評價，把加熱套裝置和加壓裝置進行合成組裝完成后，把細目數(shù)固體顆粒樣品裝入加壓室，壓力作用在裝好的加壓裝置頂部柱塞上，對裝入的細目數(shù)固體顆粒樣品用電腦進行預定加壓、預定時間設置，然后，用智能溫度控制儀把加熱棒和加熱傳感器探頭插入加熱套裝置圓孔中，用溫控儀設定好所需溫度和時間參數(shù)(通過加熱棒和加熱傳感器探頭實現(xiàn)溫控)，兩者同步作用對細目數(shù)固體顆粒樣品實施加壓和加溫動作，至到試驗結束，形成固體顆粒的凝聚固化樣品，再進入下一階段的凝聚固化樣品的性能評價測試。7、可以模擬出壓力60MPa、溫度400°C以內的任何壓力、溫度共同作用條件下的固體顆粒試驗性能評價結果。8、適用于任何油氣井的不同井深儲層出水封堵用固體顆粒(有機類、無機類、固體態(tài)的)的相關性能模擬評價分析，可以全面的模擬出現(xiàn)場油氣井不同井段油氣儲層出水段的壓力、溫度的不同共存條件和滲透流變條件，找到實現(xiàn)對不同油氣井油氣儲層出水最有效封堵時所需的壓力、溫度共存條件和固體顆粒凝聚條件和滲透流變條件。9、固體顆粒凝聚固化樣品性能評價的結果更能真實地反映油田現(xiàn)場油氣井井下共同作用條件的工況。為沉劑產品不斷出新打下了良好的研發(fā)模擬運用基礎。利于研制出適合油田油氣井水層封堵最有效的固體顆粒系列產品，具有很好的現(xiàn)場實際運用價值。有十分重要的橋接紐帶作用，對油田油氣井水層成功堵水，提高油氣產量意義深遠。
權利要求1.一種固體顆粒模擬裝置，其特征在于:包括加壓室，套于加壓室外的加熱套殼體(5)和位于加熱室下方并與加熱室下部連接的加熱室底座(7)，在所述加熱套殼體(5)上開有多個插孔。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種固體顆粒模擬裝置，其特征在于:所述多個插孔包括加熱棒插孔、溫度控制儀接入口、加熱傳感器探頭插孔和溫度傳感器接口。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種固體顆粒模擬裝置，其特征在于:在加壓室上方設置有作為加壓負荷部件的加壓室柱塞(I)。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種固體顆粒模擬裝置，其特征在于:所述加壓室由兩個帶V型結合面的半圓加壓室殼件(6)合扣后形成。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種固體顆粒模擬裝置，其特征在于:在加壓室方上部設置有加壓室卡箍(2),加壓室卡箍(2)通過緊固件(3)卡緊。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種固體顆粒模擬裝置，其特征在于:在加熱套殼體(5)上還設置有加熱棒插孔保護套(9 ) 和加熱傳感器探頭插孔保護套(10 )。
專利摘要本實用新型公開了一種固體顆粒固化模擬裝置，包括加壓室，套于加壓室外的加熱套殼體和位于加熱室下方并與加熱室下部連接的加熱室底座，在所述加熱套殼體上開有多個插孔。本實用新型解決了“現(xiàn)有固體顆粒堵水技術對固體顆粒堵水效果的模擬評價，僅限于單個性能一項一項地逐一展開試驗評價，不能進行共同作用條件下的綜合性能試驗評價”的技術問題，且結構簡單，使用方便，固體顆粒固化模擬裝置模擬范圍大，可以模擬出壓力60MPa、溫度400℃以內的任何壓力、溫度共同作用條件下的固體顆粒試驗性能評價結果。
文檔編號E21B33/13GK202914085SQ201220567148
公開日2013年5月1日 申請日期2012年10月31日 優(yōu)先權日2012年10月31日
發(fā)明者王季鵬, 馬托, 任雁鵬, 李勇, 蔣文學, 王小文, 汪小宇, 陳迎花, 荊建春, 王玉功, 王興建, 柴巧玲, 蘇偉東 申請人:中國石油集團川慶鉆探工程有限公司