【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及油田修井作业实验模拟，特别是一种评价水平井连续油管冲砂与钻磨效果的实验装置及方法。
技术介绍
1、目前能实现大排量致密油水平井体积压裂的主体技术是泵送复合桥塞分段压裂技术。而要实现压裂改造后的全通径生产，就要及时将地层出砂、压裂砂沉积和分段桥塞清除干净。水平井筒沉砂、沉屑速度快，携砂携屑难度大，尤其是气井井筒在不压井的条件下带压冲砂洗井和钻磨桥塞，难度很大。常规设备和螺纹连接管柱很难满足水平井带压冲砂洗井与钻磨桥塞的要求，应用连续油管技术的水平井冲砂与钻磨能够很好地适应带压作业。
2、目前，水平井沉砂清除与桥塞钻磨的方法大多通过数值仿真进行模拟，其结果对连续油管冲砂与钻磨的设计具有一定的指导意义，但仍需现场试验进行评价。连续油管冲砂与钻磨实际效果可能与仿真模拟出现较大出入，现场验证实验又耗费人力物力。
3、因此，对水平井连续油管冲砂与钻磨效果进行评价研究是非常有必要的，需要一种能够尽可能贴合实际工况条件下的水平井连续油管冲砂与钻磨过程的实验装置，对影响水平井连续油管冲砂与钻磨的工程因素进行分析和研究。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种评价水平井连续油管冲砂与钻磨效果的实验装置及方法，在综合考虑井身结构、冲砂液排量、冲砂液类型、冲砂喷头类型、油管扶正器、冲砂方式、磨鞋类型、钻磨工作液排量、钻磨工作液添加剂等相关因素的情况下，可有效模拟实际水平井连续油管冲砂与钻磨工况，实现对水平井连续油管冲砂与钻磨影响因素的研究。在室内以
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种评价水平井连续油管冲砂与钻磨效果的实验装置，包括连续油管冲砂单元、连续油管钻磨单元、井身结构模拟单元、液体循环单元、数据测量与处理单元、高温高压模拟单元，所述连续油管冲砂单元包括工作滚筒、控制装置、注入器、防喷盒、连续油管、油管扶正器、冲砂喷头；所述连续油管钻磨单元将连续油管冲砂单元中的冲砂喷头替换为钻磨工具和复合桥塞，钻磨工具包括反循环阀、双瓣单向阀、螺杆钻、平底磨鞋；所述井身结构模拟单元包括透明井筒、井筒接箍、耐高温高压橡胶管、井筒接头、转动轴、液压缸、滑轨车、滑轮轨道；所述液体循环单元包括变频器、双向输送泵a、过滤器a、储液池、过滤器b、双向输送泵b、油管冲砂管线、防喷盒管线、截止阀c、节流阀a、截止阀d、节流阀b；所述数据测量与处理单元包括流量计a、流量计b、移动式超声波探头、计算机、高速摄像头；所述高温高压模拟单元包括氮气瓶、稳压器、压力传感器、控温仪、温度传感器、电加热膜、截止阀a、截止阀b、截止阀e和截止阀f；
3、所述透明井筒共有两段，分别为垂直段和水平段，垂直段竖直设置，水平段水平设置；所述耐高温高压橡胶管通过井筒接箍与两段透明井筒相接，分别模拟现场井筒的垂直段、造斜段和水平段；
4、所述井筒接头和转动轴在透明井筒水平段自由端，转动轴与液压缸的活塞杆铰接，液压缸与外部液压泵管路连接；液压缸固定在滑轨车上，滑轨车在滑轮轨道上滑行；
5、所述防喷盒设置在透明井筒垂直段顶部，与防喷盒管线连接；所述工作滚筒和注入器设置在防喷盒的垂直上部；
6、所述连续油管首端穿过注入器和防喷盒进入至透明井筒水平段，其尾端连接连续油管管线；
7、所述油管冲砂管线上依次设置有双向输送泵b、截止阀d、流量计b和节流阀b；防喷盒管线上依次设置有双向输送泵a、截止阀c、流量计a和节流阀a；所述变频器与双向输送泵a和双向输送泵b连接；
8、所述反循环阀、双瓣单向阀、螺杆钻、平底磨鞋依次连接在连续油管在透明井筒水平段的末端，复合桥塞坐封在透明井筒水平段的末端；
9、所述透明井筒外部设有电加热膜，设置控温仪和温度传感器；稳压器连接氮气瓶、压力传感器、截止阀a和截止阀b；稳压器与连续油管管线、防喷盒管线连接，通过截至阀和截止阀进行控制；
10、所述计算机设置在透明井筒外部，并与所述高速摄像头、可移动式超声波探头、压力传感器、控温仪、温度传感器分别电连接；
11、所述连续油管管线和防喷盒管线共同连接在储液池上。
12、所述注入器由锁紧槽、夹持块、夹持器吊点、锁紧销组成，用于夹紧连续油管，注入器上部的工作滚筒通过绞绳与夹持器吊点相连，启动工作滚筒使注入器和连续油管在垂直方向运动。
13、所述防喷盒由密封盘根、锁紧螺母、输液通道、密封环、锁紧旋钮组成，密封盘根和密封环在连续油管周围形成环形密封，同时能让连续油管进行上下运动。
14、所述防喷盒管线与输液通道与相连，冲砂液通过输液通道进出透明井筒。
15、所述液压缸调节活塞杆长度时，透明井筒水平段可无级变换斜度，变换角度为0°—90°；同时会对滑轨车产生一个平行于透明井筒水平段的分力，使滑轨车在滑轮轨道上平行于透明井筒水平段滑行。
16、连接在储液池上的连续油管管线和防喷盒管线的连接点设有过滤器a和过滤器b，当控制变频器改变双向输送泵a和双向输送泵b的输送方向，能完成正冲砂和反冲砂两种冲砂方式，两个过滤器能更好的完成过滤沉砂的作用，保持储液池内较低的固相含量。
17、设置温度传感器测量透明井筒内温度，根据需要使用控温仪将温度调整至预设值，模拟地层高温环境；稳压器连接氮气瓶及截止阀a，利用氮气瓶的内压将氮气注入稳压器中，稳压器与连续油管管线和防喷盒管线分别相连，以模拟常规冲砂液冲砂与钻磨桥塞完井过程井筒环境的系统压力。
18、所述高速摄像头用于拍摄和记录沙粒在直井段、斜井段和水平段的运移状态，并记录下沉沙完全清除的时间。
19、所述透明井筒为耐高温高压玻璃钢，实验所用冲砂液为清水、线性胶和低密度泡沫液；实验沉砂选用陶粒；冲砂喷头为射流喷头和旋转喷头。
20、采用上述评价水平井连续油管冲砂与钻磨效果的实验装置的实验方法，包括以下步骤：
21、a.连续油管冲砂实验步骤
22、(一)连续油管从注入器和防喷盒中穿出后，将连续油管与其固定良好，然后连续油管依次连接好扶正器和冲砂喷头，防喷盒与透明油管两者固定好后，插入透明井筒中直至到达水平段；
23、(二)取下水平井段的井筒接头，将需要实验的沉砂用量推入水平井段内，然后安装好井筒接头使其与水平井段密封完整；
24、(三)确实需要实验的井身结构，调整井身结构模拟单元，使用外部液压泵改变注液量，调节液压缸活塞杆的伸缩长度和在滑轮轨道上的位置，改变透明井筒水平井段的井斜角度；
25、(四)将冲砂用的实验流体装入储液池之中，然后将其密封，打开截止阀c、截止阀d、节流阀a和节流阀b；
26、(五)调节控温仪使电加热膜给透明井筒水平段加热，读取温度传感器上的数值，使透明井筒温度到达预设实验值；
27、(六)本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种评价水平井连续油管冲砂与钻磨效果的实验装置，包括连续油管冲砂单元、连续油管钻磨单元、井身结构模拟单元、液体循环单元、数据测量与处理单元、高温高压模拟单元，其特征在于，所述连续油管冲砂单元包括工作滚筒(1)、控制装置(12)、注入器(2)、防喷盒(3)、连续油管(4)、油管扶正器(8)、冲砂喷头(9A)；所述连续油管钻磨单元将连续油管冲砂单元中的冲砂喷头(9A)替换为钻磨工具(9B)和复合桥塞(43)，钻磨工具(9B)包括反循环阀(9B-1)、双瓣单向阀(9B-2)、螺杆钻(9B-3)、平底磨鞋(9B-4)；所述井身结构模拟单元包括透明井筒(5)、井筒接箍(6)、耐高温高压橡胶管(7)、井筒接头(10)、转动轴(11)、液压缸(16)、滑轨车(17)、滑轮轨道(23)；所述液体循环单元包括变频器(34)、双向输送泵A(28)、过滤器A(29)、储液池(30)、过滤器B(33)、双向输送泵B(35)、油管冲砂管线(39)、防喷盒管线(40)、截止阀C(27)、节流阀A(31)、截止阀D(36)、节流阀B(38)；所述数据测量与处理单元包括流量计A(26)、流量计B(37)、移
2.根据权利要求1所述评价水平井连续油管冲砂与钻磨效果的实验装置，其特征在于，所述注入器(2)由锁紧槽(2-1)、夹持块(2-2)、夹持器吊点(2-3)、锁紧销(2-4)组成，用于夹紧连续油管(4)，注入器(2)上部的工作滚筒(1)通过绞绳与夹持器吊点(2-3)相连，启动工作滚筒(1)使注入器(2)和连续油管(4)在垂直方向运动。
3.根据权利要求1所述评价水平井连续油管冲砂与钻磨效果的实验装置，其特征在于，所述防喷盒(3)由密封盘根(3-1)、锁紧螺母(3-2)、输液通道(3-3)、密封环(3-4)、锁紧旋钮(3-5)组成，密封盘根(3-1)和密封环(3-4)在连续油管(4)周围形成环形密封，同时能让连续油管进行上下运动。
4.根据权利要求3所述评价水平井连续油管冲砂与钻磨效果的实验装置，其特征在于，所述防喷盒管线(40)与输液通道(3-3)与相连，冲砂液通过输液通道(3-3)进出透明井筒(5)。
5.根据权利要求1所述评价水平井连续油管冲砂与钻磨效果的实验装置，其特征在于，所述液压缸(16)调节活塞杆长度时，透明井筒(5)水平段可无级变换斜度，变换角度为0°—90°；同时会对滑轨车(17)产生一个平行于透明井筒(5)水平段的分力，使滑轨车(17)在滑轮轨道(23)上平行于透明井筒(5)水平段滑行。
6.根据权利要求1所述评价水平井连续油管冲砂与钻磨效果的实验装置，其特征在于，连接在储液池(30)上的连续油管管线(39)和防喷盒管线(40)的连接点设有过滤器A(29)和过滤器B(33)，当控制变频器(34)改变双向输送泵A(28)和双向输送泵B(35)的输送方向，能完成正冲砂和反冲砂两种冲砂方式，两个过滤器能更好的完成过滤沉砂的作用，保持储液池(30)内较低的固相含量。
7.根据权利要求1所述评价水平井连续油管冲砂与钻磨效果的实验装置，其特征在于，设置温度传感器(25)测量透明井筒(5)内温度，根据需要使用控温仪(24)将温度调整至预设值，模拟地层高温环境；稳压器(20)连接氮气瓶(18)及截止阀A(19)，利用氮气瓶(18)的内压将氮气注入稳压器(20)中，稳压器(20)与连续油管管线(39)和防喷盒管线(40)分别相连，以模拟常规冲砂液冲砂与钻磨桥塞完井过程井筒环境的系统压力。
8.根据权利要求1所述评价水平井连续油管冲砂与钻磨效果的实验装置，其特征在于，所述高速摄像头(15)用于拍摄和记录沙粒在直井段、斜井段和水平段的运移状态，并记录下沉沙完全清除的时间。
9.根据权利要求1所述评价水平井连续油管冲砂与钻磨效果的实验装置，其特征在于，所述透明井筒(5)为耐高温高压玻璃钢，实验所用冲砂液为清水、线性胶和低密度泡沫液；实验沉砂选用陶粒；冲砂喷头(9)为射流喷头和旋转喷头。
10.采用权利要求1—9任一项所述评价水平井连续油管冲砂与钻磨效果的实验装置的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种评价水平井连续油管冲砂与钻磨效果的实验装置，包括连续油管冲砂单元、连续油管钻磨单元、井身结构模拟单元、液体循环单元、数据测量与处理单元、高温高压模拟单元，其特征在于，所述连续油管冲砂单元包括工作滚筒(1)、控制装置(12)、注入器(2)、防喷盒(3)、连续油管(4)、油管扶正器(8)、冲砂喷头(9a)；所述连续油管钻磨单元将连续油管冲砂单元中的冲砂喷头(9a)替换为钻磨工具(9b)和复合桥塞(43)，钻磨工具(9b)包括反循环阀(9b-1)、双瓣单向阀(9b-2)、螺杆钻(9b-3)、平底磨鞋(9b-4)；所述井身结构模拟单元包括透明井筒(5)、井筒接箍(6)、耐高温高压橡胶管(7)、井筒接头(10)、转动轴(11)、液压缸(16)、滑轨车(17)、滑轮轨道(23)；所述液体循环单元包括变频器(34)、双向输送泵a(28)、过滤器a(29)、储液池(30)、过滤器b(33)、双向输送泵b(35)、油管冲砂管线(39)、防喷盒管线(40)、截止阀c(27)、节流阀a(31)、截止阀d(36)、节流阀b(38)；所述数据测量与处理单元包括流量计a(26)、流量计b(37)、移动式超声波探头(13)、计算机(14)、高速摄像头(15)；所述高温高压模拟单元包括氮气瓶(18)、稳压器(20)、压力传感器(22)、控温仪(24)、温度传感器(25)、电加热膜(32)、截止阀a(19)、截止阀b(21)、截止阀e(41)和截止阀f(42)；
2.根据权利要求1所述评价水平井连续油管冲砂与钻磨效果的实验装置，其特征在于，所述注入器(2)由锁紧槽(2-1)、夹持块(2-2)、夹持器吊点(2-3)、锁紧销(2-4)组成，用于夹紧连续油管(4)，注入器(2)上部的工作滚筒(1)通过绞绳与夹持器吊点(2-3)相连，启动工作滚筒(1)使注入器(2)和连续油管(4)在垂直方向运动。
3.根据权利要求1所述评价水平井连续油管冲砂与钻磨效果的实验装置，其特征在于，所述防喷盒(3)由密封盘根(3-1)、锁紧螺母(3-2)、输液通道(3-3)、密封环(3-4)、锁紧旋钮(3-5)组成，密封盘根(3-1)和密封环(3-4)在连续油管(4)周围形成环形密封，同时能让连续油管...
【专利技术属性】
技术研发人员：余家同，邹鹏，范江涛，窦国全，林春来，张乾，李晓勇，黄其，岳长凯，
申请(专利权)人：中国石油集团渤海钻探工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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