專利名稱：帶有三層壓實砂體的圓臺筒體狀近井地帶剪切模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種近井地帶剪切模擬裝置，屬于油田注聚領(lǐng)域中提高采收率的室內(nèi) 模擬工藝中的近井地帶剪切模擬裝置。
背景技術(shù)：
聚合物驅(qū)已成為油田開發(fā)過程中提高采收率的重要技術(shù)之一。在注聚方案的設(shè) 計階段，聚合物溶液性能對注聚方案設(shè)計起著至關(guān)重要的作用，方案設(shè)計中涉及的關(guān)于聚 合物溶液性能的參數(shù)均應(yīng)為實際油藏條件下溶液的性能，對于這些實際油藏條件下的粘 度、流變性等參數(shù)，目前獲取的途徑分為現(xiàn)場獲取和室內(nèi)模擬獲取兩種，現(xiàn)場獲取就是在注 聚過程中通過鉆取樣井取樣或者在注聚井進(jìn)行注氮氣返排取樣(耿玉廣，李善維，翁燕萍 等.華北油田三次采油先導(dǎo)性試驗研究[J].鉆采工藝.1998 ；張振華等.聚合物驅(qū)油現(xiàn)場 先導(dǎo)試驗技術(shù)[M].北京聚合物驅(qū)油現(xiàn)場先導(dǎo)試驗技術(shù)，1996 207 ；王友啟，張以根，姜顏 波等.影響聚合物礦場實施效果的幾個問題[J].油田化學(xué).1999 :244-246.)；室內(nèi)只能通 過對聚合物溶液的模擬剪切得到其近井地帶剪切后的溶液性能，模擬剪切方法的準(zhǔn)確性直 接影響到油藏方案編制、動態(tài)跟蹤和實施預(yù)測的合理性與準(zhǔn)確性，最終影響注聚開發(fā)效果。 目前，室內(nèi)研究近井地帶剪切對聚合物溶液性能的影響，主要采用WARING攪拌器(張群志， 趙文強(qiáng)，陳素萍等.不同剪切方式對聚合物溶液及凝膠性能的影響[J].油田化學(xué).2008: 256-260 ；中國海洋石油總公司技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).海上油田驅(qū)油用丙烯酰胺類耐鹽聚合物的性能 指標(biāo)和檢測方法[S].中國海洋石油總公司，2006.)、巖心壓差剪切(中國海洋石油總公司 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).海上油田驅(qū)油用丙烯酰胺類耐鹽聚合物的性能指標(biāo)和檢測方法[S].中國海洋 石油總公司，2006;楊懷軍，張杰，張景春.締合聚合物溶液巖芯剪切流變行為研究[J].西 南石油大學(xué)學(xué)報.2007 =102-105 ；中國石油天然氣總公司技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).驅(qū)油用丙烯酰胺類聚 合物性能測定[S],中國石油天然氣總公司，1993:1994-1-6.)、毛細(xì)管剪切(周海剛，杜燦 敏，刑志軍.聚合物在注聚管道中降解的模擬研究[J]. 2003 =247-249 ；中國石油天然氣總 公司技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).驅(qū)油用丙烯酰胺類聚合物性能測定[S].中國石油天然氣總公司，2007.)、 近井地帶速率剪切模擬實驗裝置(舒政，葉仲斌，張健等.聚合物溶液近井地帶速率剪切 模擬實驗裝置設(shè)計[J].油氣地質(zhì)與采收率.2010 :55-58.)等方法進(jìn)行研究。利用WARING 攪拌器剪切聚合物溶液實際上是純粹的機(jī)械剪切，由于剪切方式與地層滲流剪切方式的差 異，因此它并不能真實反映聚合物溶液進(jìn)入地層時被剪切的實際情況。巖心剪切的方法是 利用注入泵使中間容器中的聚合物溶液通過裝有模擬巖心的巖心夾持器，從而實現(xiàn)對聚合 物溶液的剪切；該方法需要的設(shè)備主要包括注入泵，中間容器，巖心夾持器等部件，在一定 程度上可以模擬聚合物溶液受剪切以后的溶液性能，但是該方法由于剪切速度是不連續(xù)變 化的，只能模擬地層中某個點的剪切，不能模擬近井地帶流速連續(xù)劇烈變化導(dǎo)致的對聚合 物的剪切及其他作用。毛細(xì)管剪切由于是聚合物在毛細(xì)管內(nèi)部的流動產(chǎn)生的，其流動狀態(tài) 為管流，與地層滲流的流動狀態(tài)不同，剪切方式與地層滲流剪切也不同，因此它也不能真實 反映聚合物溶液進(jìn)入地層時被剪切的實際情況；近井地帶速率剪切模擬實驗裝置的核心仍然是巖心剪切，只是采用填砂管來代替巖心，為了實現(xiàn)剪切速率的變化，采用了 3根不同直 徑的填砂管，通過改變注入速度以實現(xiàn)不同速率的剪切，聚合物溶液經(jīng)歷第一段填砂管剪 切后再經(jīng)歷第二根填砂管剪切，最后經(jīng)歷第3段填砂管剪切，每根填砂管剪切后，聚合物溶 液有一個放置和收集的過程，然后才會進(jìn)行后面一根填砂管剪切，這個過程與實際的近井 地帶剪切工藝不符合。綜上，現(xiàn)有的模擬剪切方法在剪切方式、剪切距離、剪切強(qiáng)度、剪切介質(zhì)等多方面 與實際情況存在差異，導(dǎo)致現(xiàn)有的評價方法不能很好的評價近井地帶剪切對聚合物溶液性 能產(chǎn)生的影響，因此在室內(nèi)模擬過程中存在局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠在剪切方式、剪切距離、剪切強(qiáng)度、剪切介質(zhì)等方面 都與實際情況吻合的近井地帶模擬裝置，通過裝置形狀的變化實現(xiàn)剪切強(qiáng)度和剪切距離的 變化，通過采用相同或相似的滲流介質(zhì)實現(xiàn)剪切方式的一致，使得模擬的近井地帶滲流環(huán) 境更加接近實際情況。本發(fā)明提供的一種近井地帶剪切模擬裝置包括由圓臺筒體與設(shè)置在所述圓臺筒 體小口徑端的圓柱筒體組成的圓臺狀筒體；所述圓臺狀筒體上設(shè)有密封蓋A和密封蓋B ；所 述密封蓋A位于所述圓柱筒體端，所述密封蓋B位于所述圓臺筒體端，所述密封蓋A和密封 蓋B上分別設(shè)有密封管線接頭a和密封管線接頭b ；所述圓柱筒體內(nèi)設(shè)有與之過盈配合的 圓環(huán)柱體；所述圓環(huán)柱體的下表面與所述密封蓋B之間設(shè)有壓實砂體I，所述壓實砂體I內(nèi) 設(shè)有與所述圓環(huán)柱體的內(nèi)腔相連通的圓柱孔，所述圓柱孔中、所述圓環(huán)柱體的內(nèi)腔中和所 述圓環(huán)柱體的上表面與所述密封蓋A之間均設(shè)有壓實砂體II，所述壓實砂體I與所述壓實 砂體II之間設(shè)有壓實砂體III層。上述的模擬裝置，所述密封蓋A和密封蓋B與所述圓臺狀筒體均為螺紋密封連接 或過盈配合，為所述圓臺狀筒體起到密封作用。所述密封蓋A和密封蓋B均可以由能承受 一定壓力的材料制成。上述的模擬裝置，所述密封蓋A與所述密封管線接頭a為螺紋密封連接或過盈配 合，所述密封管線接頭a可與室內(nèi)驅(qū)替管線緊密銜接以提供液流通道。上述的模擬裝置，所述密封蓋B與所述密封管線接頭b為螺紋密封連接或過盈配 合，所述密封管線接頭b可與室內(nèi)驅(qū)替管線緊密銜接以提供液流通道。上述的模擬裝置，所述圓臺狀筒體上設(shè)有至少一個取樣口 ；所述取樣口上設(shè)有密 封蓋C ；所述密封蓋C與所述圓臺狀筒體為螺紋密封連接或過盈配合。通過所述取樣口可以 獲取驅(qū)替工作液樣品，從而可以測試其壓力等參數(shù)。在不使用的時候可以使用密封蓋C封 閉所述取樣口的通道。上述的模擬裝置，所述取樣口的個數(shù)可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。上述的模擬裝置，所述圓環(huán)柱體為圓環(huán)水泥柱體、圓環(huán)不銹鋼柱體或圓環(huán)合金鋼 柱體；所述圓環(huán)柱體的高度小于所述圓柱筒體的高度；所述圓環(huán)柱體的下表面和所述圓柱 筒體與所述圓臺筒體的交界面重合；所述圓環(huán)柱體的厚度可以根據(jù)實際套管尺寸與鉆井 采用鉆頭尺寸及其擴(kuò)徑情況確定，所述圓環(huán)柱體的內(nèi)環(huán)直徑與實際目標(biāo)井的射孔彈型號匹 配。
上述的模擬裝置，所述圓柱孔的高度小于所述壓實砂體I的高度，所述圓柱孔用 來模擬射孔炮眼，其內(nèi)環(huán)直徑和高度取決于擬模擬的射孔彈型號參數(shù)；所述壓實砂體II近 所述密封蓋A的表面上設(shè)有過濾裝置；所述過濾裝置為篩管、篩網(wǎng)或濾網(wǎng)，所述過濾裝置主 要用來模擬油井內(nèi)的防砂篩管。上述的模擬裝置，所述壓實砂體III與所述壓實砂體I和壓實砂體II之間均設(shè)有 篩網(wǎng)或濾網(wǎng)，用來將所述壓實砂體I和所述壓實砂體II分隔開，便于所述壓實砂體I的制 作和所述壓實砂體II的制作。上述的模擬裝置，所述裝置還包括設(shè)置在所述圓臺筒體的下表面上的另一個圓柱 筒體；該圓柱筒體可以用于與密封蓋B連接，形成封閉腔體；也可以在所述裝置長度不能滿 足需要的時候，該圓柱筒體與后續(xù)其他裝置連接；或因功能需要與其他裝置連接但又不改 變流動速度時，該圓柱筒體用于提供連接的螺紋等。上述的模擬裝置，所述壓實砂體I的滲透率和孔隙度與目標(biāo)井的地層相關(guān)參數(shù)一 致或相近，所采用的材質(zhì)可為露頭砂、石英砂、玻璃微珠或陶粒等。上述的模擬裝置，所述壓實砂體III的滲透率和孔隙度可為所述壓實砂體I的 50% -100%，用來模擬射孔彈導(dǎo)致的射孔炮眼附近地層被壓實的結(jié)構(gòu)。上述的模擬裝置，所述壓實砂體II主要是用來模擬所述過濾裝置與所述圓環(huán)柱 體之間以及所述圓柱孔內(nèi)為防砂而充填的礫石；所述壓實砂體的滲透率和孔隙度與目標(biāo)井 的防砂參數(shù)一致或相近。上述的模擬裝置，所述壓實砂體III的厚度是一致的。本發(fā)明的剪切模擬裝置由于采用了以上技術(shù)方案，可以模擬工作液在近井地帶地 層滲流時由于距離井筒中心距離的變化導(dǎo)致的滲流介質(zhì)和滲流速度的變化；可以模擬由于 滲流介質(zhì)的變化導(dǎo)致的剪切方式變化；可以模擬近井地帶剪切導(dǎo)致的聚合物溶液性能的變 化。本發(fā)明提供的剪切模擬裝置可以廣泛應(yīng)用于油田化學(xué)驅(qū)提高采收率工藝中。


圖1為本發(fā)明的近井地帶剪切模擬裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不局限于以下實施例。本發(fā)明的近井地帶剪切模擬裝置如圖1所示，圖中各標(biāo)記如下1密封管線接頭a、 2密封蓋A、3篩管、4壓實砂體II、5開孔套管、6圓環(huán)水泥柱體、7圓柱孔、8取樣口、9壓實砂 體I、10壓實石英砂體IIIUl圓臺筒體、12密封蓋C、13密封管線接頭b、14密封蓋B、15， 16圓柱筒體。本發(fā)明的剪切模擬裝置包括由圓臺筒體11與分別設(shè)置在圓臺筒體11的小口徑端 和大口徑端的圓柱筒體15和圓柱筒體16組成的圓臺狀筒體，用于提供徑向變化的滲流通 道；圓臺狀筒體上設(shè)有密封蓋A2和密封蓋B14，用于對圓臺狀筒體起到封閉作用；密封蓋 A2和密封蓋B14均由不銹鋼制成；密封蓋A2和密封蓋B14均通過螺紋與圓臺狀筒體密封連 接；密封蓋A2上設(shè)有密封管線接頭al，密封蓋A2與密封管線接頭al通過螺紋密封連接， 用于與室內(nèi)驅(qū)替管線緊密銜接以提供液流通道；密封蓋B14上設(shè)有密封管線接頭bl3，密封蓋B14與密封管線接頭bl3通過螺紋密封連接，用于與室內(nèi)驅(qū)替管線緊密銜接以提供液流 通道；圓臺狀筒體上設(shè)有3個取樣口 8，在需要的時候，可以將外界與圓臺狀筒體連通，從而 獲取工作液進(jìn)行性能測試；取樣口 8上設(shè)有密封蓋C12，在不使用的時候可以用密封蓋C12 封閉取樣口 8的通道。圓柱筒體15內(nèi)設(shè)有與圓柱筒體15過盈配合的圓環(huán)水泥柱體6，圓環(huán) 水泥柱體6的下表面和圓臺筒體11與圓柱筒體15的交界面重合，圓環(huán)水泥柱體6上設(shè)有 開孔套管5，開孔套管5的開孔大小與圓環(huán)水泥柱體6的內(nèi)環(huán)直徑相等；圓臺筒體11內(nèi)設(shè) 有壓實石英砂體I 9，壓實石英砂體I 9的滲透率和孔隙度與目標(biāo)井的地層相關(guān)參數(shù)一致； 壓實石英砂體I 9內(nèi)設(shè)有與圓環(huán)水泥柱體6的內(nèi)腔相連通的圓柱孔7，圓柱孔7的高度小于 壓實石英砂體I 9的高度，用來模擬射孔炮眼，圓柱孔7中、圓環(huán)水泥柱體6的內(nèi)腔中和圓 柱筒體15的上表面與密封蓋A2之間設(shè)有壓實石英砂體114，壓實石英砂體114的滲透率和 隙度與目標(biāo)井的防砂參數(shù)一致，可以將礫石按照能夠獲得與模擬目標(biāo)井的防砂參數(shù)(孔隙 度、滲透率)條件下進(jìn)行制作；壓實石英砂體II 4的表面上設(shè)有篩管3，用來模擬實際油井 防砂結(jié)構(gòu)中的篩管；壓實石英砂體I 9和壓實石英砂體II 4之間設(shè)有厚度一致的壓實石英 砂體II110層，壓實石英砂體IIIlO的滲透率和孔隙度為壓實石英砂體I 9的60%，用來模 擬射孔彈導(dǎo)致的射孔炮眼附近地層被壓實的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的上述剪切模擬裝置中，密封蓋A2和密封蓋B14的材質(zhì)還可以是能夠承受 一定壓力的玻璃鋼；密封蓋A2和密封蓋B 14還可以通過過盈配合與圓臺狀筒體密封連接； 密封蓋A2與密封管線接頭al還可以通過過盈配合密封連接；密封蓋B14與密封管線接頭 bl3還可以通過過盈配合密封連接；取樣口 8的個數(shù)可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，密封蓋C12還 可以通過過盈配合與圓臺狀筒體密封連接。圓環(huán)水泥柱體6還可以為圓環(huán)不銹鋼柱體或圓 環(huán)合金鋼柱體；圓環(huán)水泥柱體6的內(nèi)環(huán)直徑和圓柱孔7的直徑均可以根據(jù)實際目標(biāo)井的射 孔彈型號進(jìn)行調(diào)節(jié)；壓實石英砂體I 9還可以為壓實露頭砂體、壓實玻璃微珠或壓實陶粒 等，其滲透率和孔隙度可與目標(biāo)井的地層相關(guān)參數(shù)相近；壓實石英砂體Π4的滲透率和孔 隙度可與目標(biāo)井的防砂參數(shù)相近；壓實石英砂體IIIlO的滲透率和孔隙度可以為壓實石英 砂體I 9的50% -100% ；篩管3還可以為篩網(wǎng)或濾網(wǎng)。使用本發(fā)明的剪切模擬裝置時，將密封管線接頭al與室內(nèi)驅(qū)替管線緊密連接，使 驅(qū)替工作液進(jìn)入圓臺狀筒體內(nèi)。驅(qū)替工作液首先在圓柱筒體15內(nèi)的壓實石英砂體II 4內(nèi) 滲流，然后通過圓柱水泥環(huán)體6的內(nèi)環(huán)后進(jìn)入圓臺筒體11內(nèi)，在壓實石英砂體II 4、壓實石 英砂體IIIlO和壓實石英砂體I 9中沿徑流方向內(nèi)滲流；需要對驅(qū)替工作液的性能進(jìn)行測 量的時候，從取樣口 8獲取驅(qū)替工作液進(jìn)行性能測試；測試完畢后的驅(qū)替工作液可以從密 封管線接頭bl3排出圓柱筒體16。
權(quán)利要求
1.一種近井地帶剪切模擬裝置，其特征在于所述裝置包括由圓臺筒體與設(shè)置在所述 圓臺筒體小口徑端的圓柱筒體組成的圓臺狀筒體；所述圓臺狀筒體上設(shè)有密封蓋A和密封 蓋B ；所述密封蓋A位于所述圓柱筒體端，所述密封蓋B位于所述圓臺筒體端，所述密封蓋A 和密封蓋B上分別設(shè)有密封管線接頭a和密封管線接頭b ；所述圓柱筒體內(nèi)設(shè)有與之過盈 配合的圓環(huán)柱體；所述圓環(huán)柱體的下表面與所述密封蓋B之間設(shè)有壓實砂體I，所述壓實砂 體I內(nèi)設(shè)有與所述圓環(huán)柱體的內(nèi)腔相連通的圓柱孔，所述圓柱孔中、所述圓環(huán)柱體的內(nèi)腔 中和所述圓環(huán)柱體的上表面與所述密封蓋A之間均設(shè)有壓實砂體II，所述壓實砂體I與所 述壓實砂體II之間設(shè)有壓實砂體III層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬裝置，其特征在于所述密封蓋A和密封蓋B與所述圓 臺狀筒體均為螺紋密封連接或過盈配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的模擬裝置，其特征在于所述密封蓋A與所述密封管線 接頭a為螺紋密封連接或過盈配合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一所述的模擬裝置，其特征在于所述密封蓋B與所述密封 管線接頭b為螺紋密封連接或過盈配合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一所述的模擬裝置，其特征在于所述圓臺狀筒體上設(shè)有至 少一個取樣口 ；所述取樣口上設(shè)有密封蓋C。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的模擬裝置，其特征在于所述密封蓋C與所述圓臺狀筒體為 螺紋密封連接或過盈配合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一所述的模擬裝置，其特征在于所述圓環(huán)柱體為圓環(huán)水泥 柱體、圓環(huán)不銹鋼柱體或圓環(huán)合金鋼柱體；所述圓環(huán)柱體的高度小于所述圓柱筒體的高度； 所述圓環(huán)柱體的下表面和所述圓柱筒體與所述圓臺筒體的交界面重合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一所述的模擬裝置，其特征在于所述圓柱孔的高度小于所 述壓實砂體I的高度；所述壓實砂體II近所述密封蓋A的表面上設(shè)有過濾裝置；所述過濾 裝置為篩管、篩網(wǎng)或濾網(wǎng)；所述壓實砂體III與所述壓實砂體I和壓實砂體II之間均設(shè)有 篩網(wǎng)或濾網(wǎng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一所述的模擬裝置，其特征在于所述裝置還包括設(shè)置在所 述圓臺筒體大口徑端的另一個圓柱筒體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一所述的模擬裝置，其特征在于所述壓實砂體III的厚度是一致的。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種帶有三層壓實砂體的圓臺筒體狀近井地帶剪切模擬裝置。該裝置包括由圓臺筒體與設(shè)置在所述圓臺筒體小口徑端的圓柱筒體組成的圓臺狀筒體；所述圓臺狀筒體上設(shè)有密封蓋A和密封蓋B；所述密封蓋A位于所述圓柱筒體端，所述密封蓋B位于所述圓臺筒體端，所述密封蓋A和密封蓋B上分別設(shè)有密封管線接頭a和密封管線接頭b；所述圓柱筒體內(nèi)設(shè)有與之過盈配合的圓環(huán)柱體；所述圓環(huán)柱體的下表面與所述密封蓋B之間設(shè)有壓實砂體I，所述壓實砂體I內(nèi)設(shè)有與所述圓環(huán)柱體的內(nèi)腔相連通的圓柱孔，所述圓柱孔中、所述圓環(huán)柱體的內(nèi)腔中和所述圓環(huán)柱體的上表面與所述密封蓋A之間均設(shè)有壓實砂體II，所述壓實砂體I與所述壓實砂體II之間設(shè)有壓實砂體III層。本發(fā)明提供的剪切模擬裝置可以廣泛應(yīng)用于油田化學(xué)驅(qū)提高采收率工藝中。
文檔編號E21B43/22GK102116149SQ20101060257
公開日2011年7月6日 申請日期2010年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月14日
發(fā)明者葉仲斌, 姜偉, 張健, 舒政, 薛新生, 賴南君, 趙文森 申請人:中國海洋石油總公司, 中海石油研究中心, 西南石油大學(xué)