一種模擬套損過程的裝置與方法制造方法及圖紙

一種模擬套損過程的裝置與方法。主要為了解決實驗室中無法模擬套損過程以及方法不完善的問題。其特征在于：該裝置由套管模擬裝置、方形人造巖心、巖心夾持器以及驅替管線組成；套管模擬裝置由鋼筒、壓力傳感器、注水嘴、注水管線、水嘴保護裝置以及電纜連接后組成；方形人造巖心采用5點法井網部署規則，內部開設5個通孔模擬注采井網；中間通孔為注水井井眼，在注水井井眼中下入所述套管模擬裝置以模擬注水井，在所述套管模擬裝置外注水井眼環空部分放置水泥環，周圍四個通孔模擬采油井井眼；巖心放置于夾持器的底板上，夾持器蓋板、底板以及周圍4塊側板通過緊固螺栓相互連接起來，將人造巖心密封。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種應用于石油工程領域中用來模擬注水井套管損傷的裝置以及方法。
技術介紹
在油田注水開發過程中，注水井套損已直接影響了各大油田的生產，并制約著油田的高效開發，所以深入研究套損機理以及找到一種研究套損的方法對指導油田生產有著至關重要的意義。套損原因主要是套管周圍地應力改變，在不均勻地應力作用下，套管所受外載超過其許用抗外載強度，從而引發產生套損。產生這一過程的地質因素主要是由于注水壓力超過破裂壓力或上覆巖層壓力引起注入水竄入上下軟弱泥、頁巖層，造成泥頁巖層吸水蠕變，形成浸水域，誘發地應力失去平衡。在區塊壓差或地層傾角產生的地勢壓差等作用下，巖層成片滑動，剪切套管，造成套損。目前實驗室研究中暫時還沒有能夠模擬套損過程的實驗裝置和方法，無法進行套損研究分析工作。
技術實現思路
為了解決
技術介紹
中所提到的技術問題，本專利技術提供了一種模擬套損過程的裝置與方法，利用該種裝置與方法，可在實驗室中實現套損過程的仿真模擬，從而探究套損機理，分析套損規律，同時能夠針對不同物性的油藏，研究防止注水井套損的注水壓力界限規律。本專利技術的技術方案是：該種模擬套損過程的裝置，由套管模擬裝置、方形人造巖心、巖心夾持器以及驅替管線組成，其獨特之處在于：所述套管模擬裝置由鋼筒、壓力傳感器、注水嘴、注水管線、水嘴保護裝置以及電纜連接后組成；鋼筒的內徑規格為6cm，壁厚6mm，長度為30cm；在鋼筒壁水平方向上設置4組螺紋通孔，以鋼筒中軸線為基準，各組螺紋通孔在水平面上兩兩之間呈90°角均勻分布在鋼筒壁上，在垂直方向上每組螺紋通孔設置8個，上下間隔為3cm，水嘴保護裝置為不銹鋼材質，整體呈圓筒狀，其內外表面分別設置螺紋，水嘴保護裝置通過外表面的螺紋連接于鋼筒壁的螺紋通孔上，注水嘴通過螺紋連接的方式固定在水嘴保護裝置內部，注水管線與注水嘴相連接；鋼筒內壁在水平方向上設置8組螺紋孔用于固定壓力傳感器，以鋼筒中軸線為基準，各組螺紋孔在水平面上兩兩之間呈45°角均勻分布在鋼筒內壁上，在垂直方向上每組螺紋孔設置8個，上下間隔為3cm,壓力傳感器的信號輸出端通過電纜連接到外部的顯示電路上；所述巖心夾持器由蓋板、底板以及4個側板連接后組成，均為不銹鋼材質；其中，蓋板開有1個注水井螺紋通孔和4個采油井螺紋通孔，4個采油井螺紋通孔呈對角線分布，直徑均為3cm，距離蓋板中心10cm，蓋板中心處的注水井螺紋通孔直徑為6cm；蓋板、底板和側板圍成的空間橫截面的尺寸為30cm×30cm，每個側面均分別設置4個螺栓孔，在側板內部設置一層卡槽，用于盛放透明密封膠墊，蓋板、底板與側板組合后通過緊固螺栓進行相互連接固定；方形人造巖心的長、寬、高均為30cm，采用5點法井網部署規則，人造巖心內部開設5個通孔模擬注采井網；中間通孔為注水井井眼，在注水井井眼中下入所述套管模擬裝置以模擬注水井，在所述套管模擬裝置外注水井眼環空部分放置水泥環，周圍四個通孔模擬采油井井眼；方形人造巖心放置于夾持器的底板上，夾持器蓋板、底板以及周圍4塊側板通過緊固螺栓相互連接起來，從而將人造巖心進行密封。利用前述裝置模擬套損過程的方法，該方法由如下步驟構成：首先，根據實際油藏水泥環的尺寸以及相似準則確定出方形人造巖心的注水井井眼的尺寸，具體確定過程如下：確定注水井井眼環空的水泥環部分相似參數為1:10，即實際油藏水泥環厚度按照1/10的比例折算成實驗中模擬的水泥環厚度，由此確定注水井井眼尺寸的折算公式為：注水井井眼的尺寸=鋼筒內徑+2×鋼筒壁厚+2×1/10×實際油藏水泥環厚度然后，在制作好的方形人造巖心按照第一步所得到的注水井井眼鉆孔，將巖心放置在夾持器的底板上；之后，調整注水嘴在鋼筒上的旋進位置，使之與人造巖心上的注水井井眼相通，在注水井井眼中下入模擬套管裝置，再將夾持器的蓋板、側板通過緊固螺栓分別相互連接固定，蓋板和底板的內部均設置有密封膠墊，4個側板的凹槽內放入凸狀透明膠墊，從而實現巖心密封以及驅替過程的可視化；再后，在注水井井眼的井眼環空中注入水泥環；再后，待水泥環膠結完成后，進行巖心飽和水飽和油過程；最后，逐次注水，模擬過程中壓力的相似參數為1:10，模擬注水井套損實驗，記錄壓力傳感器所得到的實驗數據。方形人造巖心根據實際油藏非均質性、滲透率、孔隙度、敏感性以及隔夾層等方面的情況制作成不同類型的巖心，以滿足模擬實際油藏的需要。本專利技術具有如下有益效果：本專利技術給出的裝置結構簡單，操作方便，解決了目前實驗室研究中無法模擬套損過程，無法進行套損研究分析工作的問題。運用本專利技術可在實驗室中實現套損過程的仿真模擬，從而探究注水過程中套管在儲層所受壓力的變化規律，分析套損在油藏中形成的位置與油藏物性間的相關規律等，并且針對不同物性油藏，研究防止注水井套損的注水壓力界限等規律。附圖說明：圖1是套管模擬裝置剖面圖。圖2是套管模擬裝置俯視圖。圖3是套管模擬裝置內部結構示意圖。圖4是底板結構示意圖。圖5是蓋板結構示意圖。圖6是側板結構示意圖。圖7是巖心與套管模擬裝置整體裝配后的結構示意圖。圖中1-鋼筒，2-壓力傳感器，3-注水嘴，4-水嘴保護裝置，5-電纜，6-注水管線，7-螺紋孔，8-螺紋通孔，9-螺栓孔，10-底板，11-采油井螺紋通孔，12-蓋板，13-注水井螺紋通孔，14-側板，15-注水井井眼，16-水泥環，17-方形人造巖心，18-采油井井眼。具體實施方式：下面結合附圖對本專利技術作進一步說明：由圖1至圖7所示，該種模擬套損過程的裝置，由套管模擬裝置、方形人造巖心17、巖心夾持器以及驅替管線組成，其獨特之處在于：所述套管模擬裝置由鋼筒1、壓力傳感器2、注水嘴3、注水管線6、水嘴保護裝置4以及電纜5連接后組成。鋼筒1的內徑規格為6cm，壁厚6mm，長度為30cm；在鋼筒1壁水平方向上設置4組螺紋通孔8，以鋼筒1中軸線為基準，各組螺紋通孔8在水平面上兩兩之間呈90°角均勻分布在鋼筒1壁上，在垂直方向上每組螺紋通孔8設置8個，上下間隔為3cm，水嘴保護裝置4為不銹鋼材質，整體呈圓筒狀，其內外表面分別設置螺紋，水嘴保護裝置4通過外表面的螺紋連接于鋼筒1筒壁的螺紋通孔8上，注水嘴3通過螺紋連接的方式固定在水嘴保護裝置4內部，注水管線6與注水嘴3相連接；鋼筒1內壁在水平方向上設置8組螺紋孔7用于固定壓力傳感器2，以鋼筒1中軸線為基準，各組螺紋孔7在水平面上兩兩之間呈45°角均勻分布在鋼筒1內壁上，在垂直方向上每組螺紋孔7設置8個，上下間隔為3cm，壓力傳感器2的信號輸出端通過電纜5連接到外部的顯示電路上；所述巖心夾持器由蓋板12、底板10以及4個側板14連接后組成，均為不銹鋼材質；其中，蓋板12開有1個注水井螺紋通孔13和4個采油井螺紋通孔11，4個采油井螺紋通孔11呈對角線分布，直徑均為3cm，距離蓋板12中心10cm，蓋板12中心處的注水井螺紋通孔13直徑為6cm；蓋板12、底板10和側板14圍成的空間橫截面的尺寸為30cm×30cm，每個側面均分別設置4個螺栓孔9，在側板12內部設置一層卡槽，用于盛放透明密封膠墊，蓋板12、底板10與側板14組合后通過緊固螺栓進行相互連接固定。方形人造巖心17的長、寬、高均為30cm，采用5點法井網部署規則，人造巖心內部開設5個通孔模擬注采井網；中間通孔為注本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種模擬套損過程的裝置，由套管模擬裝置、方形人造巖心（17）、巖心夾持器以及驅替管線組成，其特征在于：所述套管模擬裝置由鋼筒（1）、壓力傳感器（2）、注水嘴（3）、注水管線（6）、水嘴保護裝置（4）以及電纜（5）連接后組成；鋼筒（1）的內徑規格為6cm，壁厚6mm，長度為30cm；在鋼筒（1）壁水平方向上設置4組螺紋通孔（8），以鋼筒（1）中軸線為基準，各組螺紋通孔（8）在水平面上兩兩之間呈90°角均勻分布在鋼筒（1）壁上，在垂直方向上每組螺紋通孔（8）設置8個，上下間隔為3cm，水嘴保護裝置（4）為不銹鋼材質，整體呈圓筒狀，其內外表面分別設置螺紋，水嘴保護裝置（4）通過外表面的螺紋連接于鋼筒（1）壁的螺紋通孔（8）上，注水嘴（3）通過螺紋連接的方式固定在水嘴保護裝置（4）內部，注水管線（6）與注水嘴（3）相連接；鋼筒（1）內壁在水平方向上設置8組螺紋孔（7）用于固定壓力傳感器（2），以鋼筒（1）中軸線為基準，各組螺紋孔（7）在水平面上兩兩之間呈45°角均勻分布在鋼筒（1）內壁上，在垂直方向上每組螺紋孔（7）設置8個，上下間隔為3cm,壓力傳感器（2）的信號輸出端通過電纜（5）連接到外部的顯示電路上；所述巖心夾持器由蓋板（12）、底板（10）以及4個側板（14）連接后組成，均為不銹鋼材質；其中，蓋板（12）開有1個注水井螺紋通孔（13）和4個采油井螺紋通孔（11），4個采油井螺紋通孔（11）呈對角線分布，直徑均為3cm，距離蓋板（12）中心10cm，蓋板（12）中心處的注水井螺紋通孔(13)直徑為6cm；蓋板（12）、底板（10）和側板（14）圍成的空間橫截面的尺寸為30cm×30cm，每個側面均分別設置4個螺栓孔（9），在側板（12）內部設置一層卡槽，用于盛放透明密封膠墊，蓋板（12）、底板（10）與側板（14）組合后通過緊固螺栓進行相互連接固定；方形人造巖心（17）的長、寬、高均為30cm，采用5點法井網部署規則，人造巖心內部開設5個通孔模擬注采井網；中間通孔為注水井井眼（15），在注水井井眼（15）中下入所述套管模擬裝置以模擬注水井，在所述套管模擬裝置外注水井眼環空部分放置水泥環（16），周圍四個通孔模擬采油井井眼（18）；方形人造巖心（17）放置于夾持器的底板（10）上，夾持器蓋板（12）、底板（10）以及周圍4塊側板（17）通過緊固螺栓相互連接起來，從而將人造巖心（17）進行密封。...

【技術特征摘要】
1.一種模擬套損過程的裝置，由套管模擬裝置、方形人造巖心（17）、巖心夾持器以及驅替管線組成，其特征在于：所述套管模擬裝置由鋼筒（1）、壓力傳感器（2）、注水嘴（3）、注水管線（6）、水嘴保護裝置（4）以及電纜（5）連接后組成；鋼筒（1）的內徑規格為6cm，壁厚6mm，長度為30cm；在鋼筒（1）壁水平方向上設置4組螺紋通孔（8），以鋼筒（1）中軸線為基準，各組螺紋通孔（8）在水平面上兩兩之間呈90°角均勻分布在鋼筒（1）壁上，在垂直方向上每組螺紋通孔（8）設置8個，上下間隔為3cm，水嘴保護裝置（4）為不銹鋼材質，整體呈圓筒狀，其內外表面分別設置螺紋，水嘴保護裝置（4）通過外表面的螺紋連接于鋼筒（1）壁的螺紋通孔（8）上，注水嘴（3）通過螺紋連接的方式固定在水嘴保護裝置（4）內部，注水管線（6）與注水嘴（3）相連接；鋼筒（1）內壁在水平方向上設置8組螺紋孔（7）用于固定壓力傳感器（2），以鋼筒（1）中軸線為基準，各組螺紋孔（7）在水平面上兩兩之間呈45°角均勻分布在鋼筒（1）內壁上，在垂直方向上每組螺紋孔（7）設置8個，上下間隔為3cm,壓力傳感器（2）的信號輸出端通過電纜（5）連接到外部的顯示電路上；所述巖心夾持器由蓋板（12）、底板（10）以及4個側板（14）連接后組成，均為不銹鋼材質；其中，蓋板（12）開有1個注水井螺紋通孔（13）和4個采油井螺紋通孔（11），4個采油井螺紋通孔（11）呈對角線分布，直徑均為3cm，距離蓋板（12）中心10cm，蓋板（12）中心處的注水井螺紋通孔(13)直徑為6cm；蓋板（12）、底板（10）和側板（14）圍成的空間橫截面的尺寸為30cm×30cm，每個側面均分別設置4個螺栓孔（9），在側板（12）內部設置一層卡槽，用于盛放透明密封膠墊，蓋板（12）、底板（10）與側板（14）組合后通過緊固螺栓進行相互連...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張繼成，陳新宇，匡力，鄭靈蕓，孫麗艷，榮紅麗，
申請(專利權)人：東北石油大學，
類型：發明
國別省市：黑龍江;23