[发明专利]一种储层亏空防砂井砾石充填程度模拟实验装置和方法

说明书

本发明公开了一种储层亏空防砂井砾石充填程度模拟实验装置，包括模拟井筒系统、充填模拟系统、废液回收系统和压力测量系统，模拟井筒系统包括模拟地层边界、模拟井筒、模拟套管、模拟油管和可视化地层亏空模拟部件；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；本发明还公开了储层亏空防砂井砾石充填程度模拟实验方法。本发明可以高度模拟油井由于长时间开采而存在多轮次出砂亏空的地层条件，研究得到不同砾石充填施工参数的条件下砾石层充填程度的变化规律以及砾石在亏空储层的分布特性，为不同亏空条件下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，尤其涉及一种储层亏空防砂井砾石充填程度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。目前，陆上疏松砂岩油田油气井大多进入开采中后期，老井井底储层存在多轮次出砂亏空情况，因此砾石充填空间不只是由套管、油管以及封隔器组成的环形密闭空间，井下由于长期出砂形成的亏空空间也是砾石充填的主要场所。由于目前缺乏相应的砾石层充填程度监检测手段，相当一部分砾石充填程度未达到100％(甚至低于80％) 的防砂井进行放喷投产，因此导致这部分防砂井井下砾石层稳定性低、挡砂效果差、防砂有效期短。

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。

上述专利所述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，并没有考虑长时间开采的出砂井井底储层存在多轮次出砂亏空的情况。

急需开发一种储层亏空防砂井砾石充填程度模拟实验装置，用于检验不同井况及储层亏空条件下砾石层充填程度。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明公开了一种储层亏空防砂井砾石充填程度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：

一种储层亏空防砂井砾石充填程度模拟实验装置，包括模拟井筒系统、充填模拟系统、废液回收系统和压力测量系统。

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、模拟油管和可视化地层亏空模拟部件，模拟井筒与模拟地层边界之间的环形空间中安装可视化地层亏空模拟部件，可视化地层亏空模拟部件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泄流口；模拟油管内设置充填安全阀，充填安全阀上设置可通过液压控制进行开启或关闭的充填孔。

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；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。