專利名稱：一種評價篩管篩網(wǎng)擋砂性能的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及在油氣勘探開發(fā)過程中使用的模擬測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種 評價篩管篩網(wǎng)擋砂性能的裝置。
背景技術(shù)：
油氣井出砂是石油開采過程中遇到的重要問題之一，它給油田生產(chǎn)帶來了許多潛 在的危險并且增加了開采的成本。經(jīng)過幾十年的研究，合理控砂成為防砂技術(shù)的關(guān)鍵—— 既要防止大量出砂，有控制地層少量出砂；篩管防砂是當(dāng)前油氣井生產(chǎn)中最常見的防砂手 段之一，由于不同規(guī)格的篩管具有不同的擋砂精度，對篩管中的主要構(gòu)件篩網(wǎng)的評價對于 作業(yè)井選擇合適的篩管具有重要的指導(dǎo)意義。油氣井出砂對油氣井開采的危害主要體現(xiàn)在三個方面(1)地層砂在隨油氣流動 流動過程中，加快了井下和地面管柱和設(shè)備的磨蝕，特別是井下安全閥及井口裝置，這些設(shè) 備的更換與維修代價昂貴，并且浪費生產(chǎn)時間；(2)地層砂產(chǎn)出后，如果井底液體流動速度 不足以將其帶出，地層砂將在井底沉淀并逐漸掩埋油層，使得地面獲得的氣流變小，只有通 過循環(huán)沖砂或撈砂才能恢復(fù)生產(chǎn)；(3)嚴(yán)重出砂有可能形成地層空洞，導(dǎo)致套管和地層中 的泥頁巖隔層失去支撐，嚴(yán)重時還可能引起井壁垮塌，對油氣井造成不可恢復(fù)的傷害。防砂 篩管作為最常見的防砂手段之一，具有擋砂精度可控的優(yōu)點，對于實現(xiàn)合理控砂有著重要 的意義，因此高效優(yōu)質(zhì)的測評篩管篩網(wǎng)的擋砂精度對作業(yè)井選擇合適的防砂篩管有重要的 指導(dǎo)意思。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種評價篩管篩網(wǎng)的擋砂砂性能的裝置、系統(tǒng)及方法， 用于篩管篩網(wǎng)的擋砂性能的評價。為解決上述問題，本實用新型提供了一種評價防砂篩管篩網(wǎng)擋砂性能的裝置，包 括缸體、液壓動力裝置、用于測量所述缸體內(nèi)不同位置處壓力的測壓系統(tǒng)、流量計、集砂 桶、數(shù)據(jù)采集裝置及待測定篩管篩網(wǎng)。其中，液壓動力裝置通過進(jìn)液管與缸體上端缸體入口 連接，用于向缸體內(nèi)泵入高壓流體；流量計和集砂桶依次安裝在從缸體下端出口引出的出 液管上；數(shù)據(jù)采集裝置用于采集并輸出測壓系統(tǒng)和流量計的測量結(jié)果，數(shù)據(jù)采集裝置通過 數(shù)據(jù)采集卡將壓力傳感器和流量傳感器采集到的電信號轉(zhuǎn)化為可以在電腦上采集和現(xiàn)實 的數(shù)字信號。在所述進(jìn)液管上安裝有溢流閥和穩(wěn)壓罐。所述測壓系統(tǒng)包括安裝在缸體上、中、下三個位置處的三個壓力傳感器。缸體包括上蓋盤及下蓋盤，并且其內(nèi)徑、壁厚和高度分別為65mm、15mm和500mm。液壓動力裝置包括往復(fù)式液壓泵和緩沖罐，所述往復(fù)式液壓泵連接有確保往復(fù)式 液壓泵電機(jī)電壓穩(wěn)定的穩(wěn)壓器，所述液壓泵與缸體之間的進(jìn)液管上安裝有安全閥及泄壓 閥，所述液壓泵的輸出口安裝有抗震壓力表。[0010]利用本實用新型的評價防砂篩管篩網(wǎng)擋砂性能的裝置，可以通過測定上述評價依 據(jù)，快速評價不同地層與篩管篩網(wǎng)的擋砂性能伍配情況，對油氣井選擇防砂篩網(wǎng)提供依據(jù)。

圖1為本實用新型評價篩管篩網(wǎng)的擋砂性能的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型評價篩管篩網(wǎng)的擋砂性能的裝置的缸體結(jié)構(gòu)示意；圖3-5為利用評價篩管篩網(wǎng)的擋砂性能的裝置進(jìn)行測定和評價的。
具體實施方式
下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步地詳細(xì)描述。圖1為本實用新型實施例評價篩管篩網(wǎng)擋砂性能的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所 示，本實用新型中評價篩管篩網(wǎng)擋砂性能的裝置包括缸體102、液壓動力裝置103、測壓系 統(tǒng)、流量計105、集砂桶106、數(shù)據(jù)采集裝置107及待測定篩管篩網(wǎng)108。其中，液壓動力裝置 103通過進(jìn)液管與缸體102上端連接，用于向缸體102內(nèi)泵入高壓流體，從而在缸體102內(nèi) 提供小于或等于20MPa的模擬油氣井生產(chǎn)壓差的液壓，例如3MPa，液體的選擇可以選擇水 或者其他具有固定粘度的液體。在所述進(jìn)液管上可安裝有溢流閥，以便能夠通過調(diào)節(jié)溢流 閥獲得測試所需要的壓力，例如3Mpa。此外，在進(jìn)液管上還可并聯(lián)安裝穩(wěn)壓罐，穩(wěn)壓罐能夠 保證進(jìn)入缸體102的高壓流體的壓力保持穩(wěn)定。液壓動力裝置103可包括往復(fù)式液壓泵和 緩沖罐，所述往復(fù)式液壓泵連接有確保往復(fù)式液壓泵電機(jī)電壓穩(wěn)定的穩(wěn)壓器，所述液壓泵 與所述缸體之間的進(jìn)液管上安裝有確保實驗安全的安全閥及實驗結(jié)束后的泄壓閥，所述液 壓泵的輸出口安裝有抗震壓力表，便于調(diào)節(jié)溢流閥獲得實驗需要的壓力。缸體102內(nèi)裝有 用于模擬儲層巖體的實驗砂，實驗砂的粒徑中值、分選系數(shù)以及泥質(zhì)含量等參數(shù)可以根據(jù) 實驗要求設(shè)定；實驗砂由商業(yè)成品砂配置，可以根據(jù)上述商業(yè)成品砂的粒徑分析，不同目的 砂按照一定比例混合配置出實驗要求的粒度中值、分選系數(shù)等參數(shù)，泥質(zhì)含量可以通過添 加膨潤土實現(xiàn)。篩網(wǎng)就安裝在實驗砂之下，也即缸體102底部。測壓系統(tǒng)包括安裝在缸體 102上、中、下三個位置處的三個壓力傳感器104-1、104-2及104-3，用于測量所述缸體102 中上、中、下三個位置的壓力。從缸體102下端引出的出液管上依次安裝有流量計105、集砂 桶106，流量計105用于測量通過待評價的篩網(wǎng)的液體流量，集砂桶106用于收集通過待評 價的篩網(wǎng)而后排出液體中所攜帶的模擬砂量。數(shù)據(jù)采集裝置107用于采集并輸出測壓系統(tǒng) 和流量計105的測量結(jié)果，數(shù)據(jù)采集裝置107通過數(shù)據(jù)采集卡將壓力傳感器和流量傳感器 采集到的電信號轉(zhuǎn)化為可以在電腦上采集和現(xiàn)實的數(shù)字信號。如圖2所示，缸體102由上蓋盤102-1及下蓋盤102-2通過螺絲固定密封，并在上 下蓋盤設(shè)有0型圈槽，利用0型圈確保密封效果，保障缸體102內(nèi)部密封；上蓋盤102-1上 的入口通過進(jìn)液管與液壓動力裝置相連，下蓋盤102-2上的出口通過出液管與流量計105 相連；待測篩管篩網(wǎng)108放置于下蓋盤102-2上，并用密封卡環(huán)固定及封隔篩網(wǎng)與缸體102 之間的空隙；測壓系統(tǒng)的三個傳感器104-1、104-2及104-3位于缸體102上中下三點，由螺 絲相連，采用密封圈密封。缸體102的內(nèi)徑、壁厚和高度分別為65mm、15mm和500mm。本實用新型的評價篩管篩網(wǎng)擋砂性能的裝置，通過模擬地層、缸體、液壓動力裝 置、測壓系統(tǒng)、信號采集系統(tǒng)和氣體流量計，可以模擬出在生產(chǎn)壓差一定，不同類型地層中壓力分布、通過待測篩管篩網(wǎng)的出砂量、流量及篩網(wǎng)的堵塞情況，確定地層參數(shù)對篩管篩網(wǎng) 的擋砂性能的影響。圖3為例評價篩管篩網(wǎng)的擋砂性能的裝置的一個具體實施例的流程圖。步驟301按照實驗要求調(diào)配砂樣，及組裝該發(fā)明裝備。步驟302液壓動力裝置向 缸體中提供模擬壓差。步驟303、記錄缸體內(nèi)各位置的壓強(qiáng)、通過待測定篩網(wǎng)的液體流量和 模擬砂的質(zhì)量以及防砂篩管的損害、堵塞情況。在本實用新型實施例中，測壓系統(tǒng)104包 括3個測壓傳感器，分別測量缸體102的頂部、缸體102中部、缸體102下部，得到模擬地層 101內(nèi)壓力分布情況以及待測定篩網(wǎng)上的附加壓力值；測壓傳感器通過將液壓轉(zhuǎn)換為電壓 并傳輸給數(shù)據(jù)采集裝置107，數(shù)據(jù)采集裝置107將電信號轉(zhuǎn)化為AD信號，并且由數(shù)據(jù)采集 軟件轉(zhuǎn)化為計算機(jī)可以存儲和顯示的數(shù)字信號，通過流量計105測量從防砂篩管中排出的 液體流量，在流量計105后安裝有集砂桶105，用于過濾和收集通過待測定篩網(wǎng)液體中的模 擬砂；將收集到的液體與模擬砂混合物沉淀，收集沉淀物并烘干，可以得到出砂量。測壓系 統(tǒng)104、流量計105與數(shù)據(jù)采集裝置連接，用戶端可以直接從計算機(jī)中獲得測量結(jié)果，或者 通過與計算機(jī)連接的打印機(jī)打印出測量結(jié)果。步驟304改變模擬地層的實驗砂配比，并轉(zhuǎn)入步驟301，直到完成實驗要求的不同 實驗砂配比的實驗。步驟305根據(jù)測試結(jié)果評價篩管篩網(wǎng)的擋砂性能。評價依據(jù)包括通過待測定篩網(wǎng) 的液體流量、通過待測定篩網(wǎng)的模擬砂的質(zhì)量以及防砂篩管的損害、堵塞情況。圖4和圖5與圖1中所示的實施例類似，其中分別模擬在不同生產(chǎn)壓差和不同液 體粘度下的測定評價情況，具體步驟可參見圖4和圖5。利用本申請中的裝置，可以通過測定上述評價依據(jù)，快速評價不同地層與篩管篩 網(wǎng)的擋砂性能伍配情況，對油氣井選擇防砂篩網(wǎng)提供依據(jù)。最后應(yīng)說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制； 盡管參照前述實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解: 其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等 同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù) 方案的范圍。
權(quán)利要求一種評價篩管篩網(wǎng)擋砂性能的裝置，其特征在于，包括缸體(102)、液壓動力裝置(103)、用于測量所述缸體(102)內(nèi)不同位置處壓力的測壓系統(tǒng)、流量計(105)、集砂桶(106)、數(shù)據(jù)采集裝置(107)及待測定篩管篩網(wǎng)(108)；其中，液壓動力裝置(103)通過進(jìn)液管與缸體(102)上端缸體入口連接，用于向缸體(102)內(nèi)泵入高壓流體；流量計(105)和集砂桶(106)依次安裝在從缸體(102)下端出口引出的出液管上；數(shù)據(jù)采集裝置(107)用于采集并輸出測壓系統(tǒng)和流量計(105)的測量結(jié)果，數(shù)據(jù)采集裝置(107)通過數(shù)據(jù)采集卡將壓力傳感器和流量傳感器采集到的電信號轉(zhuǎn)化為可以在電腦上采集和現(xiàn)實的數(shù)字信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的篩管篩網(wǎng)擋砂性能的裝置，其特征在于，在所述進(jìn)液管上安 裝有溢流閥和穩(wěn)壓罐。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的篩管篩網(wǎng)擋砂性能的裝置，其特征在于，所述測壓系統(tǒng)包 括安裝在缸體(102)上、中、下三個位置處的三個壓力傳感器(104-1、104-2及104-3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的篩管篩網(wǎng)擋砂性能的裝置，其特征在于，缸體(102)包括 上蓋盤(102-1)及下蓋盤(102-2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的篩管篩網(wǎng)擋砂性能的裝置，其特征在于，所述缸體(102) 的內(nèi)徑、壁厚和高度分別為65mm、15mm和500mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評價篩管篩網(wǎng)的擋砂性能的裝置，其特征在于，液壓動力裝 置(103)包括往復(fù)式液壓泵和緩沖罐，所述往復(fù)式液壓泵連接有確保往復(fù)式液壓泵電機(jī)電 壓穩(wěn)定的穩(wěn)壓器，所述液壓泵與缸體(102)之間的進(jìn)液管上安裝有安全閥及泄壓閥，所述 液壓泵的輸出口安裝有抗震壓力表。
專利摘要本實用新型涉及一種評價篩管篩網(wǎng)擋砂性能的裝置，缸體、液壓動力裝置、用于測量所述缸體內(nèi)不同位置處壓力的測壓系統(tǒng)、流量計、集砂桶、數(shù)據(jù)采集裝置及待測定篩管篩網(wǎng)。其中，液壓動力裝置通過進(jìn)液管與缸體上端缸體入口連接，用于向缸體內(nèi)泵入高壓流體；流量計和集砂桶依次安裝在從缸體下端出口引出的出液管上；數(shù)據(jù)采集裝置用于采集并輸出測壓系統(tǒng)和流量計的測量結(jié)果，數(shù)據(jù)采集裝置通過數(shù)據(jù)采集卡將壓力傳感器和流量傳感器采集到的電信號轉(zhuǎn)化為可以在電腦上采集和現(xiàn)實的數(shù)字信號。本實用新型能夠有效的評價篩網(wǎng)的擋砂性能，可以模擬防砂篩管在不同生產(chǎn)壓差、不同流體類型的各類油氣井工作環(huán)境，以快速評價出不同規(guī)格的防砂篩管篩網(wǎng)在不同的工作環(huán)境下的防砂性能及抗沖擊能力，優(yōu)選出合適的防砂篩管篩網(wǎng)組合，提高油氣井中防砂篩管的防砂效率及工作壽命。
文檔編號G01M99/00GK201680986SQ20102020681
公開日2010年12月22日 申請日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者邱康, 金衍, 陳勉 申請人:中國石油大學(xué)(北京)