模拟评价装置发明专利

专利名称：模拟评价装置

专利类型：发明专利

专利申请号：CN201910371155.9

专利申请（专利权）人：中国石油天然气股份有限公司
权利人地址：北京市东城区东直门北大街9号中国石油大厦

专利发明（设计）人：王茜,潘昭才,吴红军,刘己全,孟祥娟,刘举,张宝,张晨,孙涛,张宏强,赵鹏,易俊,孔嫦娥,姚茂堂,张晖,王玉柱

专利摘要：本发明提供一种模拟评价装置，通过在外筒与筛管之间形成的环形空间内填充不同粒径的填充物，并通过出口压力控制装置将油气出口的压力调节为预设压力，以模仿井口压力，供油装置将油气以预设流量输送至外筒内，然后流经填充物，并通过筛管的筛孔进入筛管内部，继而在压差的作用下从出口压力控制装置流出，通过入口油气测量装置及出口油气测量装置测量不同粒径的填充物的产油率，从而评价出出砂井中砂砾的粒径大小对油气井产能的影响，避免了当油井出砂产生的砂砾的粒径在适当的范围内时还对采油设备进行优化改造的情况，简化了不必要的产油工序，提高了产油效率，节约了产油成本，对出砂井的开发和治理提供了重要的依据。

主权利要求：
1.一种模拟评价装置，用于评价井底出砂对油气井产能造成的影响，其特征在于，包括供油装置、外筒、筛管、出口压力控制装置、入口油气测量装置及出口油气测量装置；
所述外筒的第一端封闭设置，所述外筒的第二端形成有油气出口，所述外筒的筒壁上形成有油气入口；所述筛管位于所述外筒的内部，且所述筛管的两端分别延伸至所述外筒的两端，所述筛管的一端与所述油气出口连通；所述筛管的外壁与所述外筒的内壁之间形成有环形空间，所述环形空间填充有预设粒径的填充物；
所述出口压力控制装置的入口端与所述油气出口连通，所述出口压力控制装置用于将所述油气出口的压力调节为预设压力，所述出口压力控制装置的出口端设置有出口油气测量装置，用于测量从所述油气出口输出的油气量；
所述供油装置通过入口管道与所述油气入口连通，所述供油装置的出口压力大于所述预设压力，以使油气以预设流量输送至所述外筒的内部，并经填充物进入筛管内部，继而在压差的作用下经油气出口输送至出口压力控制装置并输出；所述入口管道上设置有入口油气测量装置，用于测量进入所述外筒内的油气量；
所述外筒包括筒体和分别封堵在所述筒体两端的密封堵头；
所述筛管的两端分别与所述密封堵头连接，其中一个所述密封堵头形成有用于作为所述油气出口的出油孔；
所述出口压力控制装置包括回压阀和手摇泵；
所述回压阀的入口端与所述油气出口连通，所述回压阀的出口端与所述手摇泵连接，所述手摇泵用于调节所述回压阀的压力；
所述模拟评价装置还包括油气收集装置；
所述油气收集装置与所述回压阀的出口端通过出口管道连通，所述油气收集装置用于收集从所述油气出口输出的油气；
所述油气收集装置包括第一收集容器、第二收集容器、第三收集容器、第一管道及第二管道；
所述第一收集容器与所述第二收集容器的开口密闭；所述第一收集容器与所述回压阀的出口端通过出口管道连通，所述第一收集容器与所述第二收集容器通过所述第一管道连通，且所述第一管道的入口端与第一收集容器的底部之间的距离大于所述出口管道的出口端与第一收集容器的底部之间的距离，以将所述第一收集容器中的气体输送至所述第二收集容器；
所述第二收集容器与所述第三收集容器通过所述第二管道连通；所述第二收集容器内盛满水，所述第一管道的出口端位于水的外部，所述第二管道的入口端位于水中，以使所述气体将所述第二收集容器中的水挤入所述第三收集容器；
所述出口油气测量装置为设置在所述第一收集容器和所述第三收集容器上用于指示容积的标记；
所述供油装置包括驱替液、泵体及中间容器；
所述中间容器内设置有活塞，所述活塞将所述中间容器分隔为第一部分和第二部分；
其中，所述第一部分与所述泵体连通，所述第二部分通过入口管道与油气入口连通，所述第二部分用于存储待输送油气；
所述泵体用于将所述驱替液打入所述第一部分，以推动活塞往所述第二部分移动，从而将位于所述第二部分中的油气送入外筒。
2.根据权利要求1所述的模拟评价装置，其特征在于，所述油气入口为多个，且多个所述油气入口间隔设置在所述外筒的筒壁上。
3.根据权利要求1所述的模拟评价装置，其特征在于，所述填充物为陶粒、石英砂、砾石及核桃壳中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的模拟评价装置，其特征在于，所述密封堵头的内壁形成有向所述筒体中心延伸的凸出部，所述筛管的两端套设在所述凸出部上，且所述凸出部与筛管的内壁之间套设有密封圈。
5.根据权利要求1所述的模拟评价装置，其特征在于，所述泵体为平流泵。 说明书 : 模拟评价装置技术领域[0001] 本发明涉及石油开发技术领域，尤其涉及一种模拟评价装置。背景技术[0002] 出砂是指油气水井在生产过程中，由于生产压差过大、砂岩油气层岩石胶结输送等原因，使得地层砂流入井筒，堵塞油气通道，造成油气井停产的现象。[0003] 目前，为了防止油井出砂对油气通道造成堵塞而影响油气井的产能，一般会对采油管柱中的防砂管柱进行优化，以使该防砂管柱能够对砂砾进行有效的过滤，例如对防砂管柱中筛管的孔径大小及筛孔的分布等进行优化；或者是在井筒内设置除砂设备例如水力旋流器，先通过旋流离心方式将固体砂砾与油气进行首次分离，再将油气通过防砂管柱进入油气通道，该防砂管柱对油气进行了第二次分离，从而实现了对固定砂砾的有效的过滤。[0004] 上述方式均是从除砂角度进行研究，然而，当油井出砂产生的砂砾的粒径在适当的范围内时，并不会对油气井的产能造成任何影响，这时，若对采油设备进行优化改造便会使得产油工序变得复杂，从而降低产油效率。发明内容[0005] 本发明提供一种模拟评价装置，以解决现有技术中当油井出砂产生的砂砾的粒径在适当范围内时还对采油设备进行优化改造而降低产油效率问题。[0006] 本发明提供一种模拟评价装置，用于评价井底出砂对油气井产能造成的影响，包括供油装置、外筒、筛管、出口压力控制装置、入口油气测量装置及出口油气测量装置；[0007] 所述外筒的第一端封闭设置，所述外筒的第二端形成有油气出口，所述外筒的筒壁上形成有油气入口；所述筛管位于所述外筒的内部，且所述筛管的两端分别延伸至所述外筒的两端，所述筛管的一端与所述油气出口连通；所述筛管的外壁与所述外筒的内壁之间形成有环形空间，所述环形空间填充有预设粒径的填充物；[0008] 所述出口压力控制装置的入口端与所述油气出口连通，所述出口压力控制装置用于将所述油气出口的压力调节为预设压力，所述出口压力控制装置的出口端设置有出口油气测量装置，用于测量从所述油气出口输出的油气量；[0009] 所述供油装置通过入口管道与所述油气入口连通，所述供油装置的出口压力大于所述预设压力，以使油气以预设流量输送至所述外筒的内部，并经填充物进入筛管内部，继而在压差的作用下经油气出口输送至出口压力控制装置并输出；所述入口管道上设置有入口油气测量装置，用于测量进入所述外筒内的油气量。[0010] 可选地，所述油气入口为多个，且多个所述油气入口间隔设置在所述外筒的筒壁上。[0011] 可选地，所述填充物为陶粒、石英砂、砾石及核桃壳中的一种或多种。[0012] 可选地，所述外筒包括筒体和分别封堵在所述筒体两端的密封堵头；[0013] 所述筛管的两端分别与所述密封堵头连接，其中一个所述密封堵头形成有用于作为所述油气出口的出油孔。[0014] 可选地，所述密封堵头的内壁形成有向所述筒体中心延伸的凸出部，所述筛管的两端套设在所述凸出部上，且所述凸出部与筛管的内壁之间套设有密封圈。[0015] 可选地，所述出口压力控制装置包括回压阀和手摇泵；[0016] 所述回压阀的入口端与所述油气出口连通，所述回压阀的出口端与所述手摇泵连接，所述手摇泵用于调节所述回压阀的压力。[0017] 可选地，所述模拟评价装置还包括油气收集装置；[0018] 所述油气收集装置与所述回压阀的出口端通过出口管道连通，所述油气收集装置用于收集从所述油气出口输出的油气。[0019] 可选地，所述油气收集装置包括第一收集容器、第二收集容器、第三收集容器、第一管道及第二管道；[0020] 所述第一收集容器与所述第二收集容器的开口密闭；所述第一收集容器与所述回压阀的出口端通过出口管道连通，所述第一收集容器与所述第二收集容器通过所述第一管道连通，且所述第一管道的入口端与第一收集容器的底部之间的距离大于所述出口管道的出口端与第一收集容器的底部之间的距离，以将所述第一收集容器中的气体输送至所述第二收集容器；[0021] 所述第二收集容器与所述第三收集容器通过所述第二管道连通；所述第二收集容器内盛满水，所述第一管道的出口端位于所述水的外部，所述第二管道的入口端位于所述水中，以使所述气体将所述第二收集容器中的水挤入所述第三收集容器；[0022] 所述出口油气测量装置为设置在所述第一收集容器和所述第三收集容器上用于指示容积的标记。[0023] 可选地，所述供油装置包括驱替液、泵体及中间容器；[0024] 所述中间容器内设置有活塞，所述活塞将所述中间容器分隔为第一部分和第二部分；其中，所述第一部分与所述泵体连通，所述第二部分通过入口管道与油气入口连通，所述第二部分用于存储待输送油气；[0025] 所述泵体用于将所述驱替液打入所述第一部分，以推动活塞往所述第二部分移动，从而将位于所述第二部分中的油气送入外筒。[0026] 可选地，所述泵体为平流泵。[0027] 本发明提供一种模拟评价装置，通过在外筒与筛管之间形成的环形空间内填充不同粒径的填充物，并通过出口压力控制装置将油气出口的压力调节为预设压力，以模仿井口压力，供油装置将油气以预设流量输送至外筒内，然后流经填充物，并通过筛管的筛孔进入筛管内部，继而在压差的作用下从出口压力控制装置流出，整个过程模拟井底出砂时的油气生产过程。在此基础上，通过入口油气测量装置及出口油气测量装置测量不同粒径的填充物的产油率，从而评价出出砂井中砂砾的粒径大小对油气井产能的影响，避免了当油井出砂产生的砂砾的粒径在适当的范围内时还对采油设备进行优化改造的情况，简化了不必要的产油工序，提高了产油效率，节约了产油成本，对出砂井的开发和治理提供了重要的依据。[0028] 本发明的构造以及它的其他发明目的及有益效果将会通过结合附图而对优选实施例的描述而更加明显易懂。附图说明[0029] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0030] 图1是本发明一实施例提供的模拟评价装置的一种结构示意图；[0031] 图2是图1中外筒与筛管的装配结构示意图；[0032] 图3是本发明一实施例提供的模拟评价装置的另一种结构示意图。[0033] 附图标记说明：[0034] 100‑供油装置；110‑驱替液；120‑泵体；130‑中间容器；131‑活塞；132‑第一部分；133‑第二部分；[0035] 200‑外筒；210‑油气出口；220‑油气入口；230‑环形空间；240‑筒体；250‑密封堵头；251‑凸出部；252‑密封圈；[0036] 300‑筛管；[0037] 400‑出口压力控制装置；410‑回压阀；420‑手摇泵；[0038] 500‑入口油气测量装置；[0039] 600‑出口油气测量装置；[0040] 700‑出口管道；[0041] 800‑入口管道；810‑多通阀；[0042] 900‑油气收集装置；910‑第一收集容器；920‑第二收集容器；930‑第三收集容器；940‑第一管道；950‑第二管道。具体实施方式[0043] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0044] 在本发明实施例的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。[0045] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。[0046] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。[0047] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”、“上”、“底”、“前”、“后”等指示的方位或者位置关系(若有的话)为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。[0048] 石油工业中，油井出砂是个普遍性问题，而且油井出砂问题的研究十分困难，原因包括：第一、无法直接观测出砂过程；第二、岩石力学性质复杂、储层条件复杂；第三、油井出砂影响因素多，油井出砂受许多复杂因素的影响，如；地质条件、岩石力学性质、生产参数等。[0049] 油井出砂给生产带来的危害可概括为以下三类：(1)井下、井口采油设备的磨损和腐蚀；(2)井眼稳定问题；(3)出砂会导致减产或停产作业油井出砂磨损泵筒与柱塞，降低泵效，甚至损坏采油泵，造成油井减产或停产。[0050] 为了防止油井出砂对油气通道造成堵塞而影响油气井的产能，现有技术存在多种解决的手段，例如，现有技术中存在一种易拔出井下防砂管柱的防砂井完井结构，其是在井壁与防砂管柱之间的环空中建立一种可渗透、上提管柱时对管柱产生低阻力的隔离体，可以很容易地拔出管柱。现有技术还包括二级除砂方法，通过旋流离心方式可以将细粉砂与分解油气有效分离，阻止细粉砂进入潜水泵，降低设备磨损，提高了除砂效率，且不会显著影响水合物沉积层的渗透率。另外，还可井筒内设置除砂设备例如水力旋流器，先通过旋流离心方式将固体砂砾与油气进行首次分离，再将油气通过防砂管柱进入油气通道，该防砂管柱对油气进行了第二次分离，从而实现了固定砂砾的有效的过滤。[0051] 上述方式均是从除砂角度进行研究，然而，当油井出砂产生的砂砾的粒径在适当的范围内时，并不会对油气井的产能造成任何影响，这时，若对采油设备进行优化改造便会使得产油工序变得复杂，从而降低产油效率。[0052] 基于此，本实施例提供一种模拟评价装置，来评价井底出砂对油气井产能造成的影响，解决现有技术中当油井出砂产生的砂砾的粒径在适当范围内时还对采油设备进行优化改造而降低产油效率问题。[0053] 图1是本实施例提供的模拟评价装置的一种结构示意图。参照图1所示，本实施例提供的模拟评价装置，用于评价井底出砂对油气井产能造成的影响，该模拟评价装置包括供油装置100、外筒200、筛管300、出口压力控制装置400、入口油气测量装置500及出口油气测量装置600。[0054] 其中，外筒200的第一端封闭设置，外筒200的第二端形成有油气出口210，外筒200的筒壁上形成有油气入口220。筛管300位于外筒200的内部，筛管300的两端分别延伸至外筒200的两端，且筛管300的一端与油气出口210连通。筛管300的外壁与外筒200的内壁之间形成有环形空间230，环形空间230填充有预设粒径的填充物，以模拟地层流体从井筒与输油管柱之间的环形空间进入输油管柱内部的过程。[0055] 出口压力控制装置400的入口端与油气出口210连通，该出口压力控制装置400用于将油气出口210的压力调节为预设压力。出口压力控制装置400的出口端设置有出口油气测量装置600，用于测量从油气出口210输出的油气量。其中，该预设压力设定为井口压力，以使该模拟评价装置准确的模拟油气井的实际产油环境。供油装置100通过入口管道800与油气入口220连通，该供油装置100的出口压力大于预设压力，以使油气以预设流量输送至外筒200的内部，并经填充物进入筛管300内部，继而在压差的作用下经油气出口210输送至出口压力控制装置400并输出；入口管道800上设置有入口油气测量装置500，用于测量进入外筒200内的油气量。其中，预设流量可根据实际情况任意设定，只要能够保证入口油气测量装置500和出口油气测量装置600准确检测出流量即可，此处不作限制。[0056] 本实施例中，供油装置100可包括储油罐以及与该储油罐连通的输送泵，通过输送泵将存储于储油罐中的油气输送至外筒200的内部。其中，可通过调节输送泵的压力来调节油气的输送流量。该输送泵可采用现有的水泵。出口压力控制装置400可以是现有技术中的压力控制阀，通过调节压力控制阀的压力来调节油气出口210的压力，从而使油气出口210模拟实际出砂井采油时的井口压力。[0057] 本实施例的模拟评价装置评价出砂对油气井产能的影响的过程如下：[0058] 首先通过供油装置100设定油气进入外筒200的流量，再通过出口压力控制装置400将油气出口210的压力设定为预设压力即井口压力，且该预设压力小于供油装置100的出口压力。在外筒200与筛管300之间形成的环形空间230内填充预设粒径的填充物。打开供油装置，油气以一定流量通过入口管道800进入外筒200内，然后经填充物及筛管300的筛孔进入筛管300内部，继而在压差的作用下通过油气出口210进入压力控制装置400并输出，当达到预设时间时，通过观察入口油气测量装置500的数据，得出预设时间内进入外筒200内部的油气的容积，再根据出口油气测量装置600上的数据得出预设时间内流出的油气的容积，最终得出在预设粒径的填充物的阻碍下油气的产出率。[0059] 在工作过程中，供油装置100的出口压力可设定为25Mpa，出口压力控制装置400将预设压力设定为25Mpa，供油时间设定为10h。[0060] 在此基础上，通过改变环形空间230内填充物的粒径，并重复上述过程，得出不同粒径的填充物下的油气产出率。例如，在第一次模拟实验中，在环形空间230内填充200目的填充物，在第二次模拟实验中，在环形空间230内填充50目的填充物，在第三次模拟实验中，在环形空间230内填充一部分50目的填充物和一部分200目的填充物，其中，50目的填充物与200目的填充物的重量比不作限制。通过对比不同粒径填充物条件下的油气产出率，评价出砂井中不同粒径的砂砾对油气井产能的影响。[0061] 基于上述可知，本实施例通过在外筒200与筛管300之间形成的环形空间230内填充不同粒径的填充物，并通过供油装置100设定油气进入外筒200的流量，通过出口压力控制装置400将油气出口210的压力设定为井口压力，以使油气通过供油装置100流经填充物，并通过筛管300的筛孔进入筛管300内部，继而在压差的作用下从出口压力控制装置600流出，整个过程模拟井底出砂时的油气生产过程。在此基础上，通过入口油气测量装置500及出口油气测量装置600得出不同粒径的填充物的产油率，从而评价出出砂井中砂砾的粒径大小对油气井产能的影响，避免了当油井出砂产生的砂砾的粒径在适当的范围内时还对采油设备进行优化改造的情况，简化了不必要的产油工序，提高了产油效率，节约了产油成本，对出砂井的开发和治理提供了重要的依据。[0062] 在其他一些示例中，还可通过供油装置100改变油气进入外筒200的输入流量，通过对比不同的输入流量下油气的产出率，评价出出砂井中油气的输送流量对油气井产能的影响，从而筛选出产能较高的输入流量。同样地，本实施例还可通过出口压力控制装置400改变油气出口210的预设压力，通过对比不同的油气出口压力下油气的产出率，评价出出砂井中油气出口压力对油气井产能的影响，从而筛选出产能较高的油气出口压力，从而为优化出砂井的产油条件提供有效的依据。[0063] 本实施例中，筛管300可以是割缝筛管、钻孔筛管、绕丝筛管及复合筛管中的任意一种，具体可根据填充物的粒径选择合适的筛管300，此处不作限制。[0064] 本实施例中，在外筒200的筒壁上可开设一个油气入口220，供油装置100通过一根入口管道800与该油气入口220连通，以将油气通过该油气入口220输送至外筒200内部的填充物中。[0065] 具体实现时，油气入口220可为多个，且多个油气入口220间隔设置在外筒200的筒壁上。[0066] 具体的，在外筒200的筒壁上间隔设置多个油气入口220，以使油气分别通过多个油气入口220进入外筒200内部的填充物中，使得油气进入外筒200后能够与不同位置的填充物接触，从而使得油气在填充物中充分扩散，提高了填充物对油气的作用面积，从而使得出砂井对产能影响的评价结果更加准确。[0067] 设计时，多个油气入口220可包括多种布局方式，此处不作限制。例如，多个油气入口220沿外筒200的长向均匀设置，以增大油气与填充物之间的接触面积，优化油气的流动路径；或者，也可将多个油气入口220集中分布在外筒200的筒壁中间位置；或者，相邻两个油气入口220之间的间距在自外筒200的筒壁中部位置至外筒200两端的方向逐渐增大，换句换说，在外筒200的筒壁中部位置设置的油气入口220的数量较外筒200的筒壁两端多。可以理解的是，多个油气入口220还可采用其他布局方式设置在外筒200的筒壁上，只要能够保证油气通过油气入口220进入外筒200内部后，能够经过填充物进入筛管300即可，此处不再一一赘述。[0068] 油气入口220的开口形状不作限制，例如，油气入口220的开口形状可为圆形、正方形、三角形等。油气入口220的开口形状也不作限制，只要能够保证油气顺利进入外筒200的内部即可。[0069] 当在外筒200的筒壁上开设有多个油气入口220时，入口管道800可对应设置有多个，且每个入口管道800的入口端与供油装置100的出油端连通，每个入口管道800的出口端与对应的油气入口220连通，从而通过供油装置100对各个入口管道800的流量进行控制。[0070] 在其他一些示例中，入口管道800包括与供油装置100的出油端连通的共用管道以及连接在共用管道的另一端且与油气入口220的数量相同的多个分支管道。每个分支管道的一端均与共用管道的一端连通，另一端分别与对应的油气入口220连通。同时，为了便于对每个分支管道的油气流量进行单独控制，可在共用管道与分支管道连通的一端设置多通阀810，多个分支管道的一端通过该多通阀810连接在共用管道上。其中，该多通阀810的结构及工作原理具体可参照现有技术中的多通阀810，此处不再赘述。[0071] 本实施例中，环形空间230内的填充物为陶粒、石英砂、砾石及核桃壳中的一种或多种。例如，可在环形空间230内填充满200目的石英砂，或者填充满200目的陶粒；或者在环形空间230内填充一部分200目的石英砂和200目的陶粒，其中石英砂和陶粒的质量比不作限制，例如，石英砂与陶粒的质量比为1:2、1:3及2:1等。可以理解的是，也可按照上述方式在环形空间230内填充砾石或核桃壳。[0072] 基于此，本实施例还可通过改变填充在环形空间230内填充物的类型，并针对不同类型进行上述模拟评价过程，得出不同类型的填充物下油气的产出率。例如，在第一次模拟评价实验中，在环形空间230内填充满200目的石英砂，在第二次模拟评价实验中，在环形空间230内填充满200目的陶粒，在第三次模拟评价实验中，在环形空间230内填充一部分200目的石英砂和200目的陶粒，其中石英砂和陶粒的质量比为1:2。通过对比不同类型的填充物条件下的油气产率，从而评价出砂对油气井产能的影响。[0073] 本实施例中，外筒200的结构可为多种，例如，外筒200可为一端密封、另一端设有开口的一体成形的筒状件，其中，该开口作为油气出口210，在外筒200的筒壁上还形成有填充口，该填充口用于将填充物放入环形空间230内。并且，位于筒状件内部的筛管300的两端与外筒200的两端内壁一体成形，也就是说，外筒200与筛管300一体成形，这样不仅简化了本实施例的模拟评价装置的结构，使得部件之间的装配更加方便，同时也提高了外筒200与筛管300之间的连接强度，从而保证外筒200与筛管300之间形成的环形空间230的稳定性。[0074] 一体成形的外筒200与筛管300也进一步保证了各自及其两者连接处的密封性，使得油气通过外筒200的油气入口220进入环形空间230内的填充物后，仅通过筛管300上的筛孔进入筛管300内部，进而在压差的作用下从油气出口210输出，而不会使油气外泄，不仅防止了油气对环境的污染，而且保证了填充物对油气产出率影响的准确性，从而保证了该模拟评价装置的评价结果的可靠性。[0075] 图2是图1中外筒与筛管的装配结构示意图。参照图1和图2所示，实际应用中，外筒200还可包括筒体240和分别封堵在筒体240两端的密封堵头250。筛管300的两端分别与密封堵头250连接，其中一个密封堵头250形成有用于作为油气出口210的出油孔。[0076] 具体的，外筒200中的筒体240内部呈中空结构且两端敞开，两个密封堵头250分别封堵在筒体240的两端，位于筒体240的第一端的密封堵头250完全封闭，位于筒体240的第二端的密封堵头250上开设有出油孔，该出油孔的一端与筒体240的内部连通，另一端与出口压力控制装置400连通，作为油气出口210。筛管300的两端分别固定在密封堵头250上，且筛管230的一端与出油孔连通。[0077] 安装时，首先将完全封闭的密封堵头250固定在筒体240的第一端，然后将筛管300的一端固定在该密封堵头250朝向筒体240的一侧，继而将填充物放入筒体240的内壁与筛管300的外壁之间形成的环形空间230内，最后将形成有出油孔的密封堵头250封堵筒体240的第二端，完成外筒200与筛管300的装配。可以理解的是，为了便于零部件的制作，两个密封堵头250均形成有出油孔，在具体装配时，只需将位于其中一个密封堵头250上的出油孔封堵即可。将两个密封堵头250设置为同样的结构，也使得零部件的选取更加方便，从而提高了该模拟评价装置的装配效率。[0078] 本实施例通过将外筒200设置为上述结构，在保证外筒200两端的密封性的基础上，使得筛管300的装配更加方便，也使得环形空间230内的填充物的更换更加方便，同时，也便于环形空间230的清洗。[0079] 其中，密封堵头250可通过多种方式固定在筒体240的两端。例如，在密封堵头250外壁上形成有外螺纹，在筒体240的两端内壁形成有与该外螺纹相匹配的内螺纹，使得密封堵头250与筒体240通过螺纹连接，该连接方式在保证连接强度的同时，也使得密封堵头250的拆卸更加方便。再例如，在密封堵头250的两侧铰接有弹簧卡耳，在筒体240的外壁上设置有与该弹簧卡耳的一端相匹配的卡槽。将密封堵头250的一部分收容在筒体240的内部后，将两个弹簧卡耳分别转动至筒体240上的卡槽内，从而使密封堵头250稳定的固定在筒体240的两端。在其他一些示例中，密封堵头250还可通过其他可拆卸的方式固定在筒体240上，此处不作限制。[0080] 同样的，筛管300与密封堵头250的连接方式也可有多种，例如，可在密封堵头250朝向筒体240内部的一侧形成卡槽，筛管300的一端卡接在该卡槽内，从而实现密封堵头250与筛管300的连接。筛管300与密封堵头250之间也可通过内外螺纹配合连接。[0081] 在其他实现方式中，还可在密封堵头250的内壁形成有向筒体240中心延伸的凸出部251，装配时，将该凸出部251的至少部分收容至筛管300的两端内部，从而实现密封堵头250与筛管300的连接。[0082] 可以理解的是，筛管300与完全封闭的密封堵头250之间可一体成形，筛管300与形成有出油孔的密封堵头250之间可通过上述可拆卸的方法连接，这样当安装完全封闭的密封堵头250时，便可直接将筛管300装配于筒体240的内部，继而仅通过将形成有出油孔的密封堵头250安装在筒体240的另一端即可完成外筒200与筛管300的装配，有效提高了装配效率。[0083] 本实施例中，当密封堵头250的内壁形成有向筒体240中心延伸的凸出部251时，筛管300的两端套设在凸出部251上，且凸出部251与筛管300的内壁之间套设有密封圈252，不仅能够提高了凸出部251与筛管300之间的连接紧密性，而且保证了凸出部251与筛管300的内壁之间的连接密封性，避免油气从筛管300的两端泄漏出筒体240的外部对评价油气产出率的结果造成影响。密封堵头250的具体结构可此处不作限制，只要能够保证筒体240两端的密封性即可，具体可采用现有技术中的密封堵头250。[0084] 图3是本实施例提供的模拟装置的另一种结构示意图。参照图3所示，本实施例中，出口压力控制装置400包括回压阀410和手摇泵420。其中，该回压阀410的入口端与油气出口210连通，回压阀410的出口端与手摇泵420连接，手摇泵420用于调节回压阀410的压力。[0085] 具体的，本实施例通过手摇泵420将回压阀410的出口端的压力调节为预设压力，以模拟实际井口压力。由于该回压阀410的入口端与油气出口210连通，因此通过调节回压阀410的压力来调节油气出口210处的压力，从而模拟井口压力，使得该模拟评价装置的评价结果更加准确。手摇泵420的设置使得回压阀410的出口端的压力的调节过程更加方便，从而提高了工作效率。在正常工作时，回压阀410的预设压力小于供油装置100的供油压力，从而保证油气的正常输送。[0086] 实际工作时，当油气通过回压阀410的出口端时的压力大于回压阀410的预设压力时，回压阀410的出口端打开，油气输出，否则油气被拦截在回压阀410的出口端。因此，回压阀410还起到了控制油气输出的作用，使得该评价装置在非工作状态下时，可通过调高回压阀410的预设压力，以停止油气的输出。[0087] 其中，回压阀410和手摇泵420均可使用现有的回压阀和手摇泵。[0088] 在实际应用中，本实施例的模拟评价装置还包括油气收集装置900，该油气收集装置900与回压阀410的出口端通过出口管道700连通，用于收集从油气出口210输出的油气。[0089] 具体的，本实施例通过在回压阀410的出口端连通油气收集装置900，以对在模拟评价过程中从油气出口210输出的油气进行回收，从而避免在评价过程中造成油气浪费的情况发生。[0090] 其中，该油气收集装置900可直接采用密闭的箱体，在箱体上开设用于连通出口管道700的连通口。其中，该箱体的结构及尺寸不作任何限制，只要能够保证油气的正常存储即可。为了便于油气的排放，在箱体的底部还可以设置排油口，且在排油口内设置有阀门，通过操作阀门来控制油气的排放。[0091] 本实施例中的油气收集装置900还可包括第一收集容器910、第二收集容器920、第三收集容器930、第一管道940及第二管道950。其中，第一收集容器910与第二收集容器920的开口密闭，第一收集容器910与回压阀420的出口端通过出口管道700连通，第一收集容器910与第二收集容器920通过第一管道940连通，且第一管道940的入口端与第一收集容器910的底部之间的距离大于出口管道700的出口端与第一收集容器910的底部之间的距离，以将第一收集容器910中的气体输送至第二收集容器920。第二收集容器920与第三收集容器930通过第二管道950连通，第二收集容器920内盛满水，第一管道940的出口端位于水的外部，第二管道950的入口端位于水中，以使气体将第二收集容器920中的水挤入第三收集容器930。出口油气测量装置600为设置在第一收集容器910和第三收集容器930上用于指示容积的标记。[0092] 上述油气收集装置900对油气的收集过程具体为：从回压阀410的出口端流出的油气通过出口管道700进入第一收集容器910内，由于气体的密度较液体小，因此气体会上升至液体的上层，继而从位于出口管道700的出口端上方的第一管道940的入口端进入第一管道940的内部，进而输送至第二收集容器920，液体会存储在第一收集容器910内。输送至第二收集容器920内的气体将水从第二管道950挤入第三收集容器930中，以使气体收集在第二收集容器920内，此时位于第三收集容器930内的水的容积即为进入第二收集容器920内的气体的容积。[0093] 上述油气收集装置900实现了油气中液体和气体的分开存储，此时，可通过在第一收集容器910和第三收集容器930上设置用于指示容积的标记作为出口油气测量装置600，便可快速得到输出的液体和气体的容积，此时，当预先得知进入外筒200内的油气中液体和气体的容积，便可得出液体的产出率以及气体的产出率，进一步提高了评价结果的完整性。[0094] 其中，为了保证第一收集容器910内的气体完全进入第二收集容器920，可将出口管道700的出口端设置在靠近第一收集容器910的底部，将第一管道940的入口端设置在靠近第一收集容器910的顶部。由于气体的流动方向是朝向第一收集容器910的顶部的，这样位于液体上层的气体便可顺利进入位于第一收集容器910顶部的第一管道940的入口端。[0095] 需要说明的是，由于第二收集容器920内盛满有水，因此在实际设计时，第一管道940的出口端是与第二收集容器920顶部的内壁平齐。或者当第二收集容器920包括顶部具有开口的瓶体以及盖设在开口上的盖体时，在盖体上开设头用于穿过第一管道940的贯穿孔，第一管道940的出口端位于盖体上开设的贯穿孔内或者与该贯穿孔朝向瓶体内部的一端平齐。其中，除在第二收集容器920内盛放水外，还可盛放与油气中气体不互溶的液体，此处不作限制。[0096] 本实施例中，用于指示容积的标记可为刻蚀在第一收集容器910和第三收集容器930上的容积刻度线。通过观察液位处的刻度线从而读出位于第一收集容器910和第三收集容器930内的液体的容积，进而分别得出油气中液体和气体的产量。[0097] 用于指示容积的标记还可为设置在第一收集容器910和第三收集容器930内的用于测量容积的传感器，通过传感器读出位于第一收集容器910和第三收集容器930内的液体的容积。可以理解的是，还可以是其他方式来指示位于第一收集容器910和第三收集容器930内的液体的容积，此处不再一一赘述。[0098] 本实施例中的供油装置100包括驱替液110、泵体120及中间容器130。其中，中间容器130内设置有活塞131，活塞131将中间容器130分隔为第一部分132和第二部分133；其中，第一部分132与泵体120连通，第二部分133通过入口管道800与油气入口220连通，用于存储待输送油气。泵体120用于将驱替液110打入第一部分132，以推动活塞131往第二部分133移动，从而将位于第二部分133中的油气送入外筒200。[0099] 本实施例通过上述方式将油气输送至外筒200，是为了模拟实际的出砂井将油气输送至井口的过程，从而使得评价结果更加可靠。同时，通过驱替液110推动活塞131移动，以将油气输送至外筒200内，使得该供油装置100可通过泵体120来控制驱替液的输送量及流速，进而控制油气的输送量及流速，使得油气的输送过程更具可控性。其中，驱替液110可为水或者其他溶剂，此处不作限制。[0100] 本实施例中的泵体120可为平流泵，通过调节平流泵的流速，以调节驱替液打入中间容器130的第一部分132的流速，从而控制位于第二部分133的油气的输出流量。另外，还可通过调节平流泵的驱替压力，以调节驱替液打入第一部分132的压力，从而控制油气的输出压力。在实际应用中，将平流泵的压力设定为25Mpa，同时将回压阀410的压力设定为20Mpa，以模拟实际出砂井的产油过程中的驱替压力及井口压力，形成压力差，保证油气的顺利输送。该平流泵可采用现有的平流泵。[0101] 本实施例提供一种模拟评价装置，用于评价井底出砂对油气井产能造成的影响，包括供油装置、外筒、筛管、出口压力控制装置、入口油气测量装置及出口油气测量装置；外筒的第一端封闭设置，外筒的第二端形成有油气出口，外筒的筒壁上形成有油气入口；筛管位于外筒的内部，且筛管的两端分别延伸至外筒的两端，筛管的一端与油气出口连通；筛管的外壁与外筒的内壁之间形成有环形空间，环形空间填充有预设粒径的填充物；出口压力控制装置的入口端与油气出口连通，用于将油气出口的压力调节为预设压力，出口压力控制装置的出口端设置有出口油气测量装置，用于测量从油气出口输出的油气量；供油装置通过入口管道与油气入口连通，供油装置的出口压力大于该预设压力，以使油气以预设流量输送至外筒的内部，并经填充物进入筛管内部，继而在压差的作用下经油气出口输送至出口压力控制装置并输出；入口管道上设置有入口油气测量装置，用于测量进入外筒内的油气量。本实施例通过在外筒与筛管之间形成的环形空间内填充不同粒径的填充物，并通过供油装置设定油气进入外筒的流量，通过出口压力控制装置将油气出口的压力设定为井口压力，以使油气通过供油装置流经填充物，并通过筛管的筛孔进入筛管内部，继而在压差的作用下从出口压力控制装置流出，整个过程模拟井底出砂时的油气生产过程。在此基础上，通过入口油气测量装置及出口油气测量装置测量不同粒径的填充物的产油率，从而评价出出砂井中砂砾的粒径大小对油气井产能的影响，避免了当油井出砂产生的砂砾的粒径在适当的范围内时还对采油设备进行优化改造的情况，简化了不必要的产油工序，提高了产油效率，节约了产油成本，对出砂井的开发和治理提供了重要的依据。[0102] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

专利地区：北京

专利申请日期：2019-05-06

专利公开日期：2024-07-26

专利公告号：CN111894524B