本发明专利技术涉及一种评价高压油气井管柱堵塞后井筒完整性的装置及方法，属于油气田开发工程领域。该装置的管柱入口处和出口处、以及围压系统一侧均连接有温度压力检测装置，围压系统连接补压装置，管柱进口连接注入容器，出口依次连接有回压装置、回收装置，管柱和围压系统位于加热系统内，温度压力检测装置、流量计均与数据采集系统信号连接。本发明专利技术通过记录流体流量、温度、压力变化等数据，通过数据采集系统收集管柱内外的温压瞬变及稳定后数据，计算管柱抗内压、抗外挤等参数确定管柱受力情况，实现不同堵塞程度、油套压差、不同卸压速度、不同油管破裂位置等因素对高压油气井管柱堵塞后井筒完整性评价，为高压油气井安全生产提供基础支撑。基础支撑。基础支撑。
【技术实现步骤摘要】
一种评价高压油气井管柱堵塞后井筒完整性的装置及方法
[0001]本专利技术涉及一种评价高压油气井管柱堵塞后井筒完整性的装置及方法，属于油气田开发工程
技术介绍
[0002]井筒完整性是综合运用技术、操作和组织管理的解决方案来降低油气井在全生命周期内地层流体不可控泄漏的风险，其核心是在各个井筒阶段都必须建立有效的井筒屏障。在井筒完整性领域的研究初期，国内学者针对钻井过程、生产过程中的井筒完整性问题开展了相关研究，提出了以层次分析法为基础的风险评价模型，并且对气井井下油套管螺纹密封性、井下组件腐蚀等因素对井筒完整性的影响机理及失效风险进行了研究。
[0003]国内外关于井完整性风险评价研究主要以潜在失效形式分析为基础，开展井总体风险情况，多数研究集中于油气井生产过程中完整性监测管理系统等现场措施，评价高压油气井管柱堵塞后井筒完整性的研究较少，不能充分反映高压油气井管柱堵塞后对井筒完整性影响。
技术实现思路
[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种评价高压油气井管柱堵塞后井筒完整性的装置及方法，解决了高压油气井管柱堵塞后井筒完整性无法评价的问题，用于研究高压油气井管柱堵塞后井筒完整性规律。
[0005]术语解释：
[0006]油套环空：油田下井包括油管和套管，油管在套管内，油管和套管之间的环形空间为油套环空。
[0007]本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种评价高压油气井管柱堵塞后井筒完整性的装置，包括井筒流动模拟管柱和数据采集系统，所述井筒流动模拟管柱入口处和出口处均连接有温度压力检测装置A，用于实时检测井筒流动模拟管柱入口和出口处的温度和压力变化；
[0009]所述井筒流动模拟管柱置于围压系统内，该围压系统用于模拟油套环空，所述围压系统上沿长度方向均匀设置有多个温度压力检测装置B，用于实时测量围压系统不同长度处的温度和压力，能够实现温度压力全过程检测；所述围压系统连接一补压装置(如手摇泵、驱替泵等)，通过补压装置进行油套环空的压力设定；
[0010]所述井筒流动模拟管柱进口连接有一注入容器，注入容器内盛放有高压油气流体，所述注入容器与井筒流动模拟管柱进口之间的管道上设置有流量计，出口通过管道依次连接有回压装置(如回压阀)和回收装置，高压油气流体经过流量计流入井筒流动模拟管柱，模拟油气生产过程，再流经回压装置进入回收装置；
[0011]所述井筒流动模拟管柱和围压系统位于加热系统内，用于实验温度控制；
[0012]所述温度压力检测装置A、温度压力检测装置B、流量计均与数据采集系统信号连
接。
[0013]本专利技术的围压系统尺寸比井筒流动模拟管柱大，井筒流动模拟管柱置于/横穿于围压系统内，两者可通过螺母可拆卸式连接。
[0014]优选的，所述井筒流动模拟管柱内部设置有1个或多个变径结构，用于模拟堵塞过程，通过记录流体流量、温度、压力变化等数据，通过数据采集系统收集温压瞬变及稳定后数据，计算管柱抗内压、抗外挤等参数确定管柱受力情况；
[0015]优选的，所述变径结构的入口端内径较大，入口端外径与井筒流动模拟管柱内径相同，变径结构从入口端到出口端内径逐渐减小，便于堵塞物的堆积，变径结构与井筒流动模拟管柱可以为一体结构，或者，变径结构的入口端可焊接于井筒流动模拟管柱内壁上。
[0016]井筒流动模拟管柱内的变径结构主要用于加快高压油气流体生产过程中的堵塞，高压油气流体可以为高含蜡、高含沥青质流体，也可含有成垢离子等。
[0017]优选的，所述井筒流动模拟管柱的上部设置有薄弱段，薄弱段的壁厚变薄(可通过切割、打磨等手段将管柱壁厚变薄)，耐压强度降低，主要用于模拟管柱堵塞后，井筒堵塞位置上部破裂或穿孔等因素造成的井筒完整性模拟，通过检测井筒流动模拟管柱内外的压力、温度变化分析管柱的抗内压、抗外挤情况，实现井筒流动模拟管柱堵塞后上部破裂过程的系统分析。
[0018]此处通过人为手段模拟油管薄弱处，其抗内压、抗外挤强度最低，最容易破裂，当然也可在油管任何位置设置薄弱点，但是此专利技术重点对比堵塞位置上部、下部破裂后温压变化，实现了多工况条件下管柱堵塞后井筒完整性评价。
[0019]优选的，所述井筒流动模拟管柱的下部也设置有薄弱段，薄弱段的壁厚变薄，耐压强度降低，用于模拟管柱堵塞后，堵塞位置下部破裂或穿孔等因素造成的井筒完整性模拟，通过检测井筒流动模拟管柱内外的压力、温度变化分析管柱的抗内压、抗外挤情况，实现井筒流动模拟管柱堵塞后不同油管破裂位置的系统分析。
[0020]优选的，井筒流动模拟管柱出口还通过管道连接有解堵剂容器，实验结束后，将系统压力卸压后关闭回压装置一侧产出装置，关闭高压油气流体一侧阀门，通过注入解堵剂进行井筒流动模拟管柱清洗，清洗结束后即可继续开展模拟实验。
[0021]堵塞包括有机堵塞和无机堵塞，有机堵塞一般以蜡、沥青质为主，解堵剂可选择清防蜡剂或沥青分散剂；无机堵塞一般为无机垢，可通过酸化溶蚀或者螯合剂解除堵塞，无论是有机堵塞还是无机堵塞，均可通过解堵剂实现管柱解堵，解堵后通过重新设定温度压力条件即可重复实验过程，实现了多工况条件下管柱堵塞后井筒完整性评价。本装置能够实现不同堵塞程度、油套压差、不同卸压速度、不同油管破裂位置等因素对高压油气井管柱堵塞后井筒完整性评价，为高压油气井安全生产提供基础支撑。
[0022]油套压差为井筒流动模拟管柱(油管)和围压系统(套管)之间的压力差，若围压大，井筒流动模拟管柱受外挤，突破抗外挤强度后即会被挤破或者挤扁；若围压小，井筒流动模拟管柱受内压，突破抗内压强度后即会破裂。
[0023]优选的，所述流量计与井筒流动模拟管柱之间的管道上设置有阀A，补压装置与围压系统之间的管道上设置阀B，井筒流动模拟管柱出口与回压装置的管道上设置有阀C，回压装置与回收装置之间的管道上设置有阀D，解堵剂与井筒流动模拟管柱出口之间的管道上设置有阀E。
[0024]一种评价高压油气井管柱堵塞后井筒完整性的方法，包括以下步骤：
[0025](1)根据高压油气井油管、套管的装备参数制备井筒流动模拟管柱及围压系统；
[0026](2)根据实际地层流体组分进行高压流体的配制，配制完成后导入注入容器内；
[0027](3)将上述的装置按照示意图连接好；
[0028](4)关闭阀A、阀C、阀D和阀E，打开阀B，通过补压装置设定围压系统压力；
[0029](5)设定加热系统的温度、回压装置的压力参数，来模拟真实的生产条件；
[0030](6)设定高压油气流体的流量，打开阀A3、阀C和阀D，将配制的高压油气流体注入井筒流动模拟管柱，模拟高压油气井正常生产期间的井筒堵塞过程，流量计记录高压油气流体流量变化，温度压力检测装置A实时检测井筒流动模拟管柱入口和出口处的温度和压力变化数据，温度压力检测装置B实时检测围压系统的温度和压力变化数据，并将流量变化、温度和压力变化数据实时传输至数据采集系统，用于通过管柱内外的温压本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种评价高压油气井管柱堵塞后井筒完整性的装置，其特征在于，包括井筒流动模拟管柱和数据采集系统，所述井筒流动模拟管柱入口处和出口处均连接有温度压力检测装置A，用于实时检测井筒流动模拟管柱入口和出口处的温度和压力变化；所述井筒流动模拟管柱置于围压系统内，该围压系统用于模拟油套环空，所述围压系统上沿长度方向均匀设置有多个温度压力检测装置B，用于实时测量围压系统不同长度处的温度和压力；所述围压系统连接一补压装置，通过补压装置进行油套环空的压力设定；所述井筒流动模拟管柱进口连接有一注入容器，注入容器内盛放有高压油气流体，所述注入容器与井筒流动模拟管柱进口之间的管道上设置有流量计，出口通过管道依次连接有回压装置和回收装置；所述井筒流动模拟管柱和围压系统位于加热系统内，用于实验温度控制；所述温度压力检测装置A、温度压力检测装置B和流量计均与数据采集系统信号连接。2.根据权利要求1所述的评价高压油气井管柱堵塞后井筒完整性的装置，其特征在于，所述井筒流动模拟管柱内部设置有1个或多个变径结构，用于模拟堵塞过程；优选的，所述变径结构的入口端内径较大，入口端外径与井筒流动模拟管柱内径相同，变径结构从入口端到出口端内径逐渐减小，便于堵塞物的堆积。3.根据权利要求2所述的评价高压油气井管柱堵塞后井筒完整性的装置，其特征在于，所述井筒流动模拟管柱的上部设置有薄弱段，薄弱段的壁厚变薄，耐压强度降低，用于模拟管柱堵塞后，堵塞位置上部破裂或穿孔因素造成的井筒完整性模拟。4.根据权利要求3所述的评价高压油气井管柱堵塞后井筒完整性的装置，其特征在于，所述井筒流动模拟管柱的下部也设置有薄弱段，薄弱段的壁厚变薄，耐压强度降低，用于模拟管柱堵塞后，堵塞位置下部破裂或穿孔因素造成的井筒完整性模拟。5.根据权利要求4所述的评价高压油气井管柱堵塞后井筒完整性的装置，其特征在于，所述井筒流动模拟管柱出口还通过管道连接有解堵剂容器。6.根据权利要求5所述的评价高压油气井管柱堵塞后井筒完整性的装置，其特征在于，所述流量计与井筒流动模拟管柱之间的管道上设置有阀A，补压装置与围压系统之间的管道上设置阀B，井筒流动模拟管柱出口与回压装置的管道上设置有阀C，回压装置与回收装置之间的管道上设置有阀D，解堵剂容器与井筒流动模拟管柱出口之间的管道上设置有阀E。7.一种评价高压油气井管柱堵塞后井筒完整性的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据高压油气...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹立虎，孙金声，吕开河，黄贤斌，王金堂，白英睿，金家锋，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：
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