專利名稱：水平井封堵模擬實驗裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于油氣田開發(fā)封堵驅替實驗技術領域，用于模擬地層高溫高壓狀態(tài)下水平井出水規(guī)律和封堵能力的實驗裝置。
背景技術：
水平井控水是水平井開發(fā)中亟待解決的問題之一，由于國內水平井發(fā)展較晚，關于水平井封堵機理和水平井堵水技術研究較少，且主要集中在封堵體系和機械封堵方面，現有的封堵體系中，沒有針對地層條件下對堵劑封堵效果的評價方法，因此，無法判定堵劑在水平井中的應用效果。

發(fā)明內容
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本發(fā)明目的是針對上述現有技術中存在的缺陷，提供一種可研究地層條件下水平井實際生產規(guī)律，及堵劑對底水、邊水或注入水不同出水狀態(tài)的封堵能力的水平井封堵模擬實驗裝置。本發(fā)明的目的是這樣實現的
水平井封堵模擬實驗裝置，由壓力驅動系統(tǒng)、水平井生產模擬系統(tǒng)、數據采集和分析系統(tǒng)組成，壓力驅動系統(tǒng)由三個中間容器、兩個平流泵、四個六通閥和導壓管組成，所述的中間容器為空心圓柱體，內部安裝有活塞，其中，第一中間容器和第二中間容器上部分別通過第一導壓管和第二導壓管與第一六通閥連接，下部分別通過第三導壓管和第四導壓管與第二六通閥連接，第二六通閥通過第五導壓管與第一平流泵連接，第三中間容器上部通過第六導壓管與第三六通閥連接，下部通過第七導壓管與第四六通閥連接，第四六通閥通過第八導壓管與第二平流泵連接；各六通閥為空心圓柱體，周向均布有六個出口，每個出口均可開關控制；
水平井生產模擬系統(tǒng)由五個模擬巖心管、高壓管線、可控背壓閥和恒溫箱組成，其中，第一模擬巖心管、第二模擬巖心管、第三模擬巖心管、第四模擬巖心管和第五模擬巖心管均為空心圓柱體，其外管壁上均設置有壓力傳感器，其中第一模擬巖心管和第三模擬巖心管的入口分別通過第一高壓管線和第三高壓管線與第一六通閥連接，第五模擬巖心管的入口通過第四高壓管線與第三六通閥連接，第三模擬巖心管和第五模擬巖心管的出口分別通過第五高壓管線和第六高壓管線與污油池連接，其中第二高壓管線、第五高壓管線和第六高壓管線上分別設置有第一可控背壓閥、第二可控背壓閥和第三可控背壓閥；第一模擬巖心管和第三模擬巖心管之間通過第二模擬巖心管螺紋連接，第一模擬巖心管和第五模擬巖心管之間通過第四模擬巖心管螺紋連接，整個水平井生產模擬系統(tǒng)置入恒溫箱中；
數據采集和分析系統(tǒng)由磁致伸縮液位傳感器、磁致伸縮液位傳感器數據線、天平、天平數據線和計算機組成，其中，磁致伸縮液位傳感器通過第二高壓管線與第一模擬巖心管連接，下部設置有天平，內部設置有磁致伸縮液位傳感器數據線，并與計算機連接，天平通過天平數據線與計算機連接。
進一步的，所述的第一模擬巖心管、第三模擬巖心管和第五模擬巖心管均水平放置，第二模擬巖心管和第四模擬巖心管均垂直放置。進一步的，所述的模擬巖心管為空心圓柱體，在其入口、出口及中部的外管壁上均設置有壓力傳感器。本發(fā)明的有益效果是通過對水平井生產狀況進行動態(tài)模擬，研究油水層在不同壓差下出水規(guī)律，模擬在底水、邊水或注入水情況下，堵劑進入油層段和水層段的能力，以評價堵劑成膠后對油層段和水層段封堵能力；該裝置也可以用來開展水平井封堵工藝研究，研究不同用量、不同段塞組合對出水段的封堵能力和出油段的保護能力，最終確定最佳的堵劑用量和段塞組合，避免出現堵不住或者油、水層都被堵死的風險。


圖I為本發(fā)明的結構示意圖。
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
具體實施例方式由圖I可知，本發(fā)明由壓力驅動系統(tǒng)、水平井生產模擬系統(tǒng)、數據采集和分析系統(tǒng)組成，其中
壓力驅動系統(tǒng)由三中間容器、兩個平流泵、四個六通閥和若干導壓管組成，所述的中間容器為空心圓柱體，內部安裝有活塞，其中，第一中間容器Ia和第二中間容器Ib上部分別通過第一導壓管5a和第二導壓管5b與第一六通閥4a連接，下部分別通過第三導壓管5c和第四導壓管5d與第二六通閥4b連接，第二六通閥4b通過第五導壓管5e與第一平流泵3a連接，第三中間容器Ic上部通過第六導壓管5f與第三六通閥4c連接，下部通過第七導壓管5g與第四六通閥4d連接，第四六通閥4d通過第八導壓管5h與第二平流泵3b連接。水平井生產模擬系統(tǒng)由五個模擬巖心管、若干高壓管線、可控背壓閥和恒溫箱10組成，所述的模擬巖心管為空心圓柱體，其外管壁上均設置有壓力傳感器，其中第一模擬巖心管6a和第三模擬巖心管6c的入口分別通過第一高壓管線7a和第三高壓管線7c與第一六通閥4a連接，第五模擬巖心管6e的入口通過第四高壓管線7d與第三六通閥4c連接，第三模擬巖心管6c和第五模擬巖心管6e的出口分別通過第五高壓管線7e和第六高壓管線與污油池連接，在第二高壓管線7b、第五高壓管線7e和第六高壓管線7f上分別設置有第一可控背壓閥9a、第二可控背壓閥9b和第三可控背壓閥9c ;第一模擬巖心管6a和第三模擬巖心管6c之間通過第二模擬巖心管6b螺紋連接,第一模擬巖心管6a和第五模擬巖心管6e之間通過第四模擬巖心管6d螺紋連接，整個水平井生產模擬系統(tǒng)置入恒溫箱10中。各模擬巖心管在其入口、出口及中部的外管壁上均設置有壓力傳感器。數據采集和分析系統(tǒng)由磁致伸縮液位傳感器11、磁致伸縮液位傳感器數據線12、天平13、天平數據線14和計算機15組成，磁致伸縮液位傳感器11通過第二高壓管線7b與第一模擬巖心管6a連接，下部設置有天平13，內部設置有磁致伸縮液位傳感器數據線12，并與計算機15連接,天平13通過天平數據線14與計算機15連接。在開展高溫高壓水平井封堵模擬實驗前，首先在第一中間容器Ia的活塞2a上部、第二中間容器Ib的活塞2b上部和第三中間容器Ic的活塞2c上部分別注入原油、堵劑和地層水，第一平流泵3a和第二平流泵3b的目的是通過水壓作用將原油、堵劑和地層水泵入相應的模擬巖心管中，六通閥的目的是通過開關選擇性泵入液體，并起保壓和泄壓作用；第一模擬巖心管6a、第二模擬巖心管6b、第三模擬巖心管6c、第四模擬巖心管6d和第五模擬巖心管6e中分別填滿細砂，再分別注滿原油，使管內砂體飽和原油，其中第一背壓閥9a、第二背壓閥9b和第三背壓閥9c的作用分別是調節(jié)第一模擬巖心管6a、第三模擬巖心管6c和第五模擬巖心管6e的內部流體壓力，恒溫箱10的目的是設置水平井生產模擬系統(tǒng)的工作溫度；磁致伸縮液位傳感器11的目的是計量第一模擬巖心管6a出口的液量及其含水率。開展高溫高壓水平井封堵模擬實驗時，首先進行水淹實驗，關閉第一六通閥4a、第二背壓閥9b和第三背壓閥9c，打開第三六通閥4c、第四六通閥4d和第一背壓閥9a，啟動第二平流泵3b，在水壓作用下第三中間容器Ic中的活塞2c上行將地層水頂替進入第五模擬巖心管6e中，并在壓差作用下分別進入第四模擬巖心管6d和第一模擬巖心管6a中，最后從第一模擬巖心管6a的出口進入磁致伸縮液位傳感器11中，當計算機15監(jiān)測顯示磁致伸縮液位傳感器11中的流體中含水超過95%時，關閉第二平流泵3b，該過程的目的是使第五模擬巖心管6e、第四模擬巖心管6d和第一模擬巖心管6a均飽和地層水，即均處于水淹狀態(tài)，實現水淹生產層的目的。 然后進行堵水實驗，關閉第一中間容器Ia的入口、第三模擬巖心管6c的入口、第三六通閥4c和第一背壓閥9a，打開第一模擬巖心管6a的入口、第二背壓閥9b和第三背壓閥9c，啟動第一平流泵3a，在水壓作用下第二中間容器Ib中的活塞2b上行將堵劑頂替進入第一模擬巖心管6a中，在壓差作用下分別沿第二模擬巖心管6b和第四模擬巖心管6d進入第三模擬巖心管6c和第五模擬巖心管6e中，當各巖心管中進入一定量的堵劑時,關閉第一背壓閥9a、第二背壓閥9b和第三背壓閥9c，保持壓力狀態(tài)候凝一定時間后堵劑形成凝膠狀態(tài)。最后進行評價選擇性封堵能力實驗，打開第三六通閥4c，設定第一背壓閥9a和第三背壓閥9c的壓力值，使第三背壓閥9c的出口壓力值小于第一背壓閥9a，啟動第二平流泵3b，將第三中間容器Ic中的地層水驅替進入第五模擬巖心管6e中，并在壓差作用下進入第四模擬巖心管6d和第一模擬巖心管6a中，當注入第二平流泵3b的注入壓力達到第三背壓閥9c的出口壓力值時，通過計算機15監(jiān)測第一模擬巖心管6a出口進入磁致伸縮液位傳感器11的液量和含水率，進而評價堵劑對地層水的封堵能力；然后關閉第三六通閥4c和第三背壓閥9c，打開第三模擬巖心管6c的入口，設定第一背壓閥9a和第二背壓閥9b的壓力值，且第二背壓閥9b的出口壓力值小于第一背壓閥9a，啟動第一平流泵3a，將第一中間容器Ia中的原油驅替進入第三模擬巖心管6c中，并在壓差作用下進入第二模擬巖心管6b和第一模擬巖心管6a中，并沿第一模擬巖心管6a右部出口進入磁致伸縮液位傳感器11中，通過計算機15監(jiān)測第一模擬巖心管6a出口進入磁致伸縮液位傳感器11的液量和含油率，進而評價堵劑對原油的封堵能力。在整個實驗過程中，通過壓力傳感器將模擬巖心管不同測試點的壓力數據采集到計算機15中進行處理，恒溫箱10可以設定水平井生產模擬系統(tǒng)的不同環(huán)境溫度。通過對各模擬巖心管的壓力和產出油、水的實時分析，可以評價堵劑對水平井出水層的封堵能力。
權利要求
1.水平井封堵模擬實驗裝置，由壓力驅動系統(tǒng)、水平井生產模擬系統(tǒng)、數據采集和分析系統(tǒng)組成，其特征是 壓力驅動系統(tǒng)由三個中間容器、兩個平流泵、四個六通閥和導壓管組成，所述的中間容器為空心圓柱體，內部安裝有活塞，其中，第一中間容器(Ia)和第二中間容器(Ib)上部分別通過第一導壓管(5a)和第二導壓管(5b)與第一六通閥(4a)連接，下部分別通過第三導壓管(5c)和第四導壓管(5d)與第二六通閥(4b)連接，第二六通閥(4b)通過第五導壓管(5e)與第一平流泵(3a)連接，第三中間容器(Ic)上部通過第六導壓管(5f)與第三六通閥(4c)連接，下部通過第七導壓管(5g)與第四六通閥(4d)連接，第四六通閥(4d)通過第八導壓管(5h)與第二平流泵(3b)連接；各六通閥為空心圓柱體，周向均布有六個出口，每個出口均可開關控制； 水平井生產模擬系統(tǒng)由五個模擬巖心管、高壓管線、可控背壓閥和恒溫箱(10)組成，其中，第一模擬巖心管(6a)、第二模擬巖心管(6b)、第三模擬巖心管(6c)、第四模擬巖心管(6d)和第五模擬巖心管(6e)均為空心圓柱體,其外管壁上均設置有壓力傳感器,其中第一模擬巖心管(6a)和第三模擬巖心管(6c)的入口分別通過第一高壓管線(7a)和第三高壓管線(7c)與第一六通閥(4a)連接，第五模擬巖心管(6e)的入口通過第四高壓管線(7d)與第三六通閥(4c)連接，第三模擬巖心管(6c)和第五模擬巖心管(6e)的出口分別通過第五高壓管線(7e)和第六高壓管線(7f)與污油池連接，其中第二高壓管線(7b)、第五高壓管線(7e)和第六高壓管線(7f)上分別設置有第一可控背壓閥(9a)、第二可控背壓閥(9b)和第三可控背壓閥(9c);第一模擬巖心管(6a)和第三模擬巖心管(6c)之間通過第二模擬巖心管(6b)螺紋連接，第一模擬巖心管(6a)和第五模擬巖心管(6e)之間通過第四模擬巖心管(6d)螺紋連接，整個水平井生產模擬系統(tǒng)置入恒溫箱(10)中； 數據采集和分析系統(tǒng)由磁致伸縮液位傳感器(11)、磁致伸縮液位傳感器數據線(12)、天平(13)、天平數據線(14)和計算機(15)組成，其中，磁致伸縮液位傳感器(11)通過第二高壓管線(7b )與第一模擬巖心管(6a)連接，下部設置有天平(13 )，內部設置有磁致伸縮液位傳感器數據線(12)，并與計算機(15)連接，天平(13)通過天平數據線(14)與計算機(15)連接。
2.根據權利要求I所示的水平井封堵模擬實驗裝置，其特征是所述的第一模擬巖心管(6a)、第三模擬巖心管(6c)和第五模擬巖心管(6e)均水平放置，第二模擬巖心管(6b)和第四模擬巖心管(6d)均垂直放置。
3.根據權利要求I所述的水平井封堵模擬實驗裝置，其特征是所述的模擬巖心管為空心圓柱體，在其入口、出口及中部的外管壁上均設置有壓力傳感器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水平井封堵模擬實驗裝置，由壓力驅動系統(tǒng)、水平井生產模擬系統(tǒng)、數據采集和分析系統(tǒng)組成，其中壓力驅動系統(tǒng)由中間容器、平流泵、六通閥和導壓管組成，水平井生產模擬系統(tǒng)由模擬巖心管、高壓管線、可控背壓閥和恒溫箱組成，數據采集和分析系統(tǒng)由磁致伸縮液位傳感器、磁致伸縮液位傳感器數據線、天平、天平數據線和計算機組成，通過對水平井生產狀況進行動態(tài)模擬，研究油水層在不同壓差下出水規(guī)律，模擬在底水、邊水或注入水情況下，堵劑進入油層段和水層段的能力，以評價堵劑成膠后對油層段和水層段封堵能力。
文檔編號E21B49/00GK102900431SQ201210385968
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月12日 優(yōu)先權日2012年9月6日
發(fā)明者楊昌華, 林偉民, 陳燦, 王斌, 董俊艷, 楊斌, 閆江華 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司中原油田分公司采油工程技術研究院