一種全尺寸高溫高壓蒸汽吞吐防砂模擬系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及稠油油田防砂領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種適用于室內(nèi)評(píng)價(jià)的全尺寸高溫高壓蒸汽吞吐防砂模擬系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]稠油是世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要資源，我國對(duì)稠油油藏的研究、開發(fā)和加工已日趨成熟，并已形成相當(dāng)大的開采規(guī)模。目前，我國稠油油藏主要采用注蒸汽方式開采，由于疏松砂巖油藏層間層內(nèi)的非均質(zhì)性、滲透率的變化、原油性質(zhì)的差異、不利的流度比、重力分離、井距和油藏傾斜等不利因素的影響，在熱采過程中，大多數(shù)的疏松砂巖油藏都存在著不同程度的出砂現(xiàn)象，降低了開采效果。油層出砂后，地層砂隨流體流入井底，一部分隨井筒液體帶到地面，另一部分下沉到井底，使井底砂柱逐漸增高，直至掩埋油層，堵塞油流通道，造成油井減產(chǎn)，甚至使油井停產(chǎn)。油層出砂嚴(yán)重時(shí)，會(huì)造成卡管柱的事故，特別是進(jìn)行分層開采的油井，大量地層砂堆積在井下封隔器上部，會(huì)將井下封隔器連同管柱埋住，造成砂卡和拔斷井下管柱等事故。隨地層出砂量不斷增大，套管外的地層空穴越來越大，到一定程度往往會(huì)導(dǎo)致突發(fā)性的地層坍塌。套管受坍塌地層砂巖團(tuán)塊的撞擊和地層應(yīng)力的變化作用，受力失去平衡而產(chǎn)生變形或損壞。這種情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致油井報(bào)廢。地層出砂時(shí)，油流中帶砂，油流中的砂子在活塞與襯套間隙內(nèi)增加了栗的磨損，甚至?xí)牙蹩ㄋ馈?br>[0003]由于地層本身的地質(zhì)屬性和開采方式的不同，在油氣田的生產(chǎn)過程中，現(xiàn)場的防砂方式選擇不一樣，經(jīng)過數(shù)據(jù)調(diào)研，目前最常見的機(jī)械防砂方式有:割縫襯管、繞絲篩管、礫石充填、優(yōu)質(zhì)篩管和其他多種新型防砂篩管。對(duì)于油田防砂成功的關(guān)鍵主要不僅在于防砂方式和參數(shù)的選擇，篩管性能的好壞對(duì)防砂的質(zhì)量、成本和油井的產(chǎn)量等都有很大的影響，在油田生產(chǎn)現(xiàn)場篩管長期使用過程中，由于地層流體的沖蝕引起篩管的防砂精度增大甚至掉塊等現(xiàn)象而致使防砂失敗常有發(fā)生，一旦篩管失效將導(dǎo)致油井整個(gè)防砂作業(yè)的失敗。
[0004]篩管在高溫高壓蒸汽吞吐作業(yè)中的損壞形式主要表現(xiàn)是沖蝕磨損篩管失效，導(dǎo)致篩管沖蝕磨損失效的主要因素有生產(chǎn)壓差、生產(chǎn)過程中的原油含砂濃度、含砂粒度分布以及高溫高壓導(dǎo)致的套管變形等因素造成的。由于現(xiàn)場使用的篩管具有其特定的形狀及其組合方式，相對(duì)于不同完井方式來說，在礫石充填情況下，一般相配套使用的割縫篩管、繞絲篩管或優(yōu)質(zhì)篩管會(huì)在外層礫石的滲流保護(hù)下降低相對(duì)應(yīng)的沖蝕，而在定向井、大位移井或者水平井中，當(dāng)其礫石充填不均勻甚至篩管上表面未充填礫石的情況下，即與篩管獨(dú)立完井的方式一樣，讓篩管直接面對(duì)含砂流體對(duì)其沖擊。
[0005]目前對(duì)高溫高壓蒸汽吞吐時(shí)篩管的沖蝕與破壞評(píng)價(jià)方法多是憑經(jīng)驗(yàn)，具有很大的局限性。同時(shí)在防砂方式的選擇上主要考慮的是防砂初期的油氣產(chǎn)量和出砂量，從未考慮在長遠(yuǎn)生產(chǎn)過程中篩管損壞及其損壞后的油氣產(chǎn)量及出砂量。最優(yōu)的防砂措施是既要考慮初期防砂成果，更重要的是考慮長遠(yuǎn)防砂的效應(yīng)，提高篩管的長期使用壽命，提高防砂后的油井經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。要達(dá)到這個(gè)目的，不僅需要優(yōu)選完井時(shí)的防砂方式及參數(shù)，更要考慮防砂管在生產(chǎn)過程中不同地層參數(shù)及生產(chǎn)條件下的使用壽命及生產(chǎn)效率。因此，需要研制出一種能在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行高溫高壓蒸汽吞吐條件下評(píng)價(jià)篩管防砂效果的模擬裝置，用于評(píng)價(jià)篩管長期的防砂效果及壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種全尺寸高溫高壓蒸汽吞吐防砂模擬系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以最大限度的模擬現(xiàn)場防砂實(shí)際情況，對(duì)實(shí)驗(yàn)所獲得的數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，對(duì)現(xiàn)場篩管的選用也更有實(shí)際參考價(jià)值，可靠性較高。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案:一種全尺寸高溫高壓蒸汽吞吐防砂模擬系統(tǒng)，其特征在于:它包括一篩管、一中空的高壓釜、一蒸汽發(fā)生器、一冷凝器、一測量池、一液體循環(huán)栗、一儲(chǔ)液罐、一模擬液加熱器、一配液罐、若干控制閥和一溫度壓力檢測系統(tǒng)；所述篩管設(shè)置在所述高壓釜內(nèi)部，且所述篩管與所述高壓釜的中心軸線重合，所述篩管外壁與所述高壓釜內(nèi)壁之間的環(huán)空填充用于模擬地層的砂樣；所述高壓釜上端中部與所述蒸汽發(fā)生器的出口連接；所述高壓釜下端中部與所述冷凝器的入口連接，所述冷凝器的出口與所述測量池連接；所述高壓釜下端兩側(cè)與所述液體循環(huán)栗的出口連接，所述液體循環(huán)栗的入口依次與所述儲(chǔ)液罐、模擬液加熱器和配液罐連接；各所述控制閥分別設(shè)置在所述蒸汽發(fā)生器的出口處、冷凝器的入口處、液體循環(huán)栗的出口處以及配液罐的出口處；所述溫度壓力檢測系統(tǒng)采集所述篩管內(nèi)部、高壓釜內(nèi)部、蒸汽發(fā)生器出口的溫度和壓力信號(hào)以及所述模擬液加熱器出口的溫度信號(hào)，并發(fā)送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。
[0008]所述高壓釜包括高壓釜體、高壓釜體上蓋和高壓釜體下蓋，所述高壓釜體通過法蘭與所述高壓釜體上蓋和高壓釜體下蓋密閉連接；所述高壓釜體上蓋的中心孔洞內(nèi)插設(shè)有一用于注熱過程的蒸汽注入閥；所述蒸汽注入閥外端通過管線與所述蒸汽發(fā)生器連接，所述蒸汽注入閥內(nèi)端與設(shè)置在所述篩管內(nèi)部的注蒸汽分流器的上端連接，所述注蒸汽分流器的下端懸空，與所述高壓釜體下蓋表面不接觸；所述高壓釜體下蓋的中心孔洞內(nèi)插設(shè)有一壓差控制閥，所述壓差控制閥外端通過管線與所述冷凝器的入口連接；所述高壓釜體下蓋的兩側(cè)邊孔洞內(nèi)分別插設(shè)有用于采液過程的蒸汽注入閥；兩所述蒸汽注入閥外端分別通過管線與所述液體循環(huán)栗的出口連接，兩所述蒸汽注入閥內(nèi)端分別與設(shè)置在所述高壓釜體下蓋的蒸汽分流管下端連接，所述蒸汽分流管上端懸空，與所述高壓釜體上蓋下表面不接觸。
[0009]所述溫度壓力檢測系統(tǒng)包括若干溫度傳感器和壓力傳感器；第一溫度傳感器和第一壓力傳感器均設(shè)置在所述篩管內(nèi)中部；第二溫度傳感器和第二、第三壓力傳感器均設(shè)置在所述高壓釜與所述篩管的環(huán)空內(nèi)一側(cè)中部；第三、第四溫度傳感器均設(shè)置在所述高壓釜與所述篩管的環(huán)空內(nèi)另一側(cè)中部，且所述第三溫度傳感器設(shè)置在環(huán)空上部，所述第四溫度傳感器設(shè)置在環(huán)空中部，用于檢測上、下模擬地層的溫度信號(hào)；第五溫度傳感器和第四壓力傳感器均設(shè)置在所述蒸汽發(fā)生器的出口處；第六溫度傳感器設(shè)置在所述模擬液加熱器的出口處。
[0010]所述篩管與所述高壓釜體上蓋和高壓釜體下蓋之間分別設(shè)置有篩管上密封圈和篩管下密封圈。
[0011]所述篩管為圓形，采用現(xiàn)場實(shí)際使用的篩管。
[0012]本實(shí)用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn):1、本實(shí)用新型由于采用篩管和高壓釜對(duì)稠油地層和井筒進(jìn)行模擬，采用蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生高溫高壓蒸汽，采用配液罐、模擬液加熱器、儲(chǔ)液罐和液體循環(huán)栗等產(chǎn)生與實(shí)際地層流體粘度相同的液體對(duì)模擬地層進(jìn)行注液，在室內(nèi)按照現(xiàn)場的作業(yè)條件對(duì)篩管的工作情況進(jìn)行模擬，能夠高效的對(duì)篩管做出科學(xué)的評(píng)價(jià)，也可以節(jié)省現(xiàn)場的實(shí)驗(yàn)費(fèi)用和時(shí)間。2、本實(shí)用新型由于可以對(duì)不同時(shí)段測量池內(nèi)液體進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，根據(jù)不同時(shí)段的出砂量大小、液體返出流量大小以及砂樣粒度變化的對(duì)比，對(duì)篩管的使用壽命及生產(chǎn)效率進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以同時(shí)考慮到防砂初期以及隨長遠(yuǎn)生產(chǎn)過程中篩管損壞及其損壞后的油氣產(chǎn)量及出砂量。3、本實(shí)用新型由于采用現(xiàn)場實(shí)際使用的圓形篩管，與常規(guī)實(shí)驗(yàn)裝置中采用篩管片不同，篩管片只是一片，其受加工等環(huán)節(jié)的影響，實(shí)驗(yàn)所獲得的數(shù)據(jù)可能與實(shí)際該類型的篩管差別很大，本實(shí)用新型由于采用的篩管完全是現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用的篩管，可以最大限度的模擬現(xiàn)場防砂實(shí)際情況，對(duì)實(shí)驗(yàn)所獲得的數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，對(duì)現(xiàn)場篩管的選用也更有實(shí)際參考價(jià)值。4、本實(shí)用新型由于高壓釜內(nèi)壁與篩管外幣之間環(huán)空內(nèi)設(shè)置有多個(gè)溫度傳感器和壓力傳感器，多個(gè)傳感器可以作為備用傳感器，極大的提高了本實(shí)用新型的可靠性。本實(shí)用新型可以廣泛應(yīng)用于稠油油田防砂領(lǐng)域中。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0015]如圖1所示，本實(shí)用新型包括一篩管1、一中空的高壓釜2、一蒸汽發(fā)生器3、一冷凝器4、一測量池5、一液體循環(huán)栗6、一儲(chǔ)液罐7、一模擬液加熱器8、一配液罐9、控制閥10?13和一溫度壓力檢測系統(tǒng)14。其中，篩管I設(shè)置在高壓釜2內(nèi)部，且篩管I與高壓釜2的中心軸線重合，篩管I外壁與高壓釜2內(nèi)壁之間的環(huán)空填充用于模擬地層的砂樣。高壓釜2上端中部與蒸汽發(fā)生器3的出口連接。高壓釜2下端中部與冷凝器4的入口連接，冷凝器4的出口與測量池5連接。高壓釜2下端兩側(cè)與液體循環(huán)栗6的出口連接，液體循環(huán)栗6的入口依次與儲(chǔ)液罐7、模擬液加熱器8和配液罐9連接?？刂崎y10?13分別設(shè)置在蒸汽發(fā)生器3的出口處、冷凝器4的入口處、液體循環(huán)栗6的出口處以及配液罐9的出口處。溫度壓力檢測系統(tǒng)14采集篩管I內(nèi)部、高壓釜2內(nèi)部、蒸汽發(fā)生器3出口的溫度和壓力信號(hào)以及模擬液加熱器8出口的溫度信號(hào)，并發(fā)送到計(jì)算機(jī)15進(jìn)行處理。
[0016]上述實(shí)施例中，高壓釜2包括高壓釜體20、高壓釜體上蓋21和高壓釜體下蓋22，高壓釜體20通過法蘭與高壓釜體上蓋21和高壓釜體下蓋22密閉連接。其中，高壓釜體上蓋21的中心孔洞內(nèi)插設(shè)有一用于注熱過程的蒸汽注入閥23。蒸汽注入閥23外端通過管線與蒸汽發(fā)生器3連接，蒸汽注入閥23內(nèi)端與設(shè)置在篩管I內(nèi)部的注蒸汽分流器24的上端連接，注蒸汽分流器24的下端懸空，與高壓釜體下蓋22表面不接觸。高壓釜體下蓋22的中心孔洞內(nèi)插設(shè)有一壓差控制閥25，壓差控制閥25外端通過管線與冷凝器4的入口連接。高壓釜體下蓋22的兩側(cè)邊孔洞內(nèi)分別插設(shè)有用于采液過程的蒸汽注入閥26、27。兩蒸汽注入閥26、27外端分別通過管線與液體循環(huán)栗6的出口連接，兩蒸汽注入閥26、27內(nèi)端分別與設(shè)置