专利名称：固体颗粒固化模拟装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及油气井水层用固体颗粒有效凝聚固化封堵的模拟装置技术领域。
背景技术：
油田压裂用固体颗粒我们目前采用的主要是有机类和无机类产品，性能各异，主要应用在油田现场气井、油井当中，其目的是为了对地层中的储层出水进行最有效的封堵，改变其流向，保证气井、油井产层通道的畅通无阻，以达到增加气井、油井的产量的目的。地层中的储层出水量大小的不同，对油田油气井的产能的多少影响巨大，对压裂施工中对水层堵水技术要求越来越高，为了增加油气产量，必须提高固体颗粒对水层的最佳封堵效果，研究出能满足现场油气井不同需求的储层出水封堵的固体颗粒，这也是我们必须面对需要急待解决的大问题。目前，随着油田开采的不断深入，油田进入高含水油气开采阶段，地层中产储层出水问题日以严重，水层出水方式越来越复杂，不少油气井产层出水量越来越大，油气产量不断的大幅递减，开采储层产不出油、产不出气的问题时有发生，水淹井的情况也越来越多，采用一些常规的储层出水封堵方法已不能满足现阶段对储层出水有效封堵的实际需求，也只能对储层出水量少的油气井具有好的封堵效果，但对储层出水量很大的油气井则显的力不从心，其储层出水封堵效果很差，比如某些常规使用的固体颗粒在井下使用中是无凝聚固化能力的分散小颗粒，遇到储层出水量大时，水的流速和流量很大，对小颗粒固体颗粒的下沉具有排出作用，下沉效果会很差，固体颗粒达不到预定的封堵位置，就起不到封堵水层的目的，从而影响储层油气开采的产出效果。由此可见，提高固体颗粒对储层出水的封堵效果，对提高油气产能的作用是相当关键的，它直接影响着储层油气开采的成败。
实用新型内容为解决上述现有技术中所存在的技术问题，本实用新型提出了一种固体颗粒模拟装置，本实用新型解决了“现有固体颗粒堵水技术对固体颗粒堵水效果的模拟评价，仅限于单个性能一项一项地逐一展开试验评价，不能进行共同作用条件下的综合性能试验评价”的技术问题，且结构简单，使用方便，固体颗粒固化模拟装置模拟范围大，可以模拟出压力60MPa、温度400°C以内的任何压力、温度共同作用条件下的固体颗粒试验性能评价结果。本实用新型是通过采用下述技术方案实现的—种固体颗粒模拟装置，其特征在于包括加压室，套于加压室外的加热套壳体和位于加热室下方并与加热室下部连接的加热室底座，在所述加热套壳体上开有多个插孔。所述多个插孔包括加热棒插孔、温度控制仪接入口、加热传感器探头插孔和温度传感器接口。在加压室上方设置有作为加压负荷部件的加压室柱塞。所述加压室由两个带V型结合面的半圆加压室壳件合扣后形成。[0011]在加压室方上部设置有加压室卡箍，加压室卡箍通过紧固件卡紧。在加热套壳体上还设置有加热棒插孔保护套和加热传感器探头插孔保护套。与现有技术相比，本实用新型的有益效果表现在本实用新型中，采用“加压室，套于加压室外的加热套壳体，位于加热室下方并与加热室下部连接的加热室底座，在所述加热套壳体上开有多个插孔”形成的技术方案，解决了“现有固体颗粒堵水技术对固体颗粒堵水效果的模拟评价，仅限于单个性能一项一项地逐一展开试验评价，不能进行共同作用条件下的综合性能试验评价”的技术问题，且结构简单，使用方便，固体颗粒固化模拟装置模拟范围大，可以模拟出压力60MPa、温度400°C以内的任何压力、温度共同作用条件下的固体颗粒试验性能评价结果。
下面将结合说明书附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步的详细说明，其中图1为本实用新型的结构示意图图2为图1中左视图图3为图1中俯视图图中标记1.加压室柱塞，是加压负荷部件；2、加压室卡箍，是对加压室上部进行卡紧；3、紧固件，是卡紧卡箍；4、加热棒插入口(四角的孔)，温度控制仪接入口 ；5加热套壳体，加热用部件；6、加压室壳件，两个带V型的半圆壳体合扣后形成加压室；7、加热室底座，下部卡紧加压室壳件，并对加压装置上部和加热套装置形成支撑作用；8、加热传感器探头插孔；温度传感接口 ；9、加热棒插孔保护套(4件)，保证加温正常之用；10、加热传感器探头插孔保护套，保证加温传感正常之用；11、带V型的两件合扣半圆体部分和下部卡紧部分，保证其不漏不渗；12、V型结合面，保证其不漏不渗；13、上部卡紧部分，保证该部位不漏不渗；其中11下面结合部与13所指形成对加压室的上、下部卡紧，保证其不漏不渗(因该固体颗粒为细粒度型)。
具体实施方式
本实用新型的最佳实施方式为设计并加工出能满足多种不同井深油气井储层出水封堵需求的固体颗粒最有效的凝聚固化模拟试验装置。主要包括加热套、加热套棒、G528-FDJ固体颗粒产品(新研制产品；属有机类固体颗粒，批量生产需要在一定技术条件下通过化学反应合成的方法加工而成，在一定压力、一定温度共存作用条件下，加上产品本身的化学反应，具有凝聚固化能力)的加压左右分片壳体、柱塞、底座、卡紧箍、紧箍、螺栓等组成。组装后形成对G528-FDJ固体颗粒具有加压与加热功能的合成装置，模拟试验时加压与加热同步进行，对固体颗粒模拟井下不同井深各自的压力、温度相关条件和固体颗粒凝聚条件及渗透流变性条件，，利用井下温度和压力时刻伴随着井深不断变化而变化共存的现实，采用不同温度和不同压力条件下对新的固体颗粒共同作用的固化模拟试验和渗透流变性试验，具体使用液动压力机加载负荷和智能温度控制仪加温(通过加热棒和加热传感器探头实现温控)两者共同作用，通过总体模拟试验的时间控制和电脑程序控制，实现对G528-FDJ固体颗粒产品的凝聚固化、渗透流变性的模拟测试(另配置电源稳压器)，找到适合油气井井下的不同压力、温度的共存条件和渗透流变性条件，对不同出水层最有效的固体颗粒封堵固化环境和渗透流变性工况，最终找到G528-FDJ固体颗粒下到井下水层后，能有效凝聚固化、最有效封堵储层出水的可行途径。一、其具体组成和连接关系如下包括加压室，套于加压室外的加热套壳体5和位于加热室下方并与加热室下部连接的加热室底座7，在所述加热套壳体5上开有多个插孔。所述多个插孔包括加热棒插孔、温度控制仪接入口、加热传感器探头插孔和温度传感器接口。在加压室上方设置有作为加压负荷部件的加压室柱塞I。所述加压室由两个带V型结合面的半圆加压室壳件6合扣后形成。在加压室方上部设置有加压室卡箍2，加压室卡箍2通过紧固件3卡紧。在加热套壳体5上还设置有加热棒插孔保护套9和加热传感器探头插孔保护套10。油田压裂用固体颗粒固化模拟装置的特点依据现有新研制的固体颗粒下在井下封堵凝聚固化的工艺思路，通过相关设备配套模拟进行不同井深的不同压力、温度共存条件的固体颗粒凝聚固化试验和渗透流变性试验，能模拟出现场油气井不同井段储层压力、温度的不同共存条件和渗透流变性条件，找到实现固体颗粒能很好凝聚固化和渗透流变性符合现场实际堵水需求的有效路径和提高油气产量的目的等优点，具有独特的创新性，结构简单，使用方便，固体颗粒固化模拟装置模拟范围很大，可以模拟出压力60MPa、温度400°C以内的任何压力、温度共同作用条件下的固体颗粒试验性能评价结果(目前国内开采的油气井井下最高压力在55 MPa左右,最高温度在300°C左右，如热油气井)，即可单独模拟完成固体颗粒压力条件下的试验结果性能评价，也可单独模拟完成固体颗粒温度条件下的试验结果性能评价，更可模拟出固体颗粒在压力、温度共同作用条件下的固体颗粒试验结果性能评价，其凝聚固化后的样品可进行渗透流变试验和其它相关的试验性能评价。适用于任何油气井的不同井深储层出水封堵用固体颗粒(有机类、无机类、固体态的)的相关性能模拟评价分析，可以全面的模拟出现场油气井不同井段油气储层出水段的压力、温度的不同共存条件和渗透流变条件，找到实现对不同油气井油气储层出水最有效封堵时所需的压力、温度共存条件和固体颗粒凝聚条件和渗透流变条件，为固体颗粒在油田油气井现场储层出水段能凝聚固化有效封堵技术成效方面找到了很好的实现路径，对沉剂产品不断出新打下了良好的研发模拟运用基础。利于研制出适合油田油气井水层封堵最有效的固体颗粒系列产品，具有很好的现场实际运用价值。有十分重要的桥接纽带作用，其模拟配套试验效果成效显著。本实用新型抓住了井下深度无论如何变化，都是主要由压力和温度共存条件的双重共同作用下的环境工况这个核心前提，其模拟试验所有性能评价依此为基础，性能评价的结果更能真实地反映油田现场油气井井下共同作用条件的工况；本实用新型在核心前提下的模拟试验性能评价功能，对油田油气井水层成功堵水，提高油气产量作用巨大，其意义重大深远。二、本实用新型的工作原理(I)对单个压力模拟试验来讲，不用安装加热套装置，压力是作用在装好的加压装置顶部柱塞上，对加压室内部装入的细目数固体颗粒样品进行预定加压、预定时间的操作，完成固体颗粒在一定时间的压力持续作用动作，对形成的受压样品进行下一阶段的逐个单项性能评价测试。(2)对单个加温模拟试验平讲，把加热套装置和加压装置进行合成组装，把细目数固体颗粒样品装入加压室，但不实施加压动作，用智能温度控制仪把加热棒和加热传感器探头插入加热套装置圆孔中，用温控仪设定好所需温度和时间参数，对细目数固体颗粒样品进行预定时间的持续加热动作，对形成的受热样品进行下一阶段的逐个逐个单项性能评价测试。(3)对双重同步作用模拟试验来讲，把加热套装置和加压装置进行合成组装，把细目数固体颗粒样品装入加压室，并作用在装好的加压装置顶部柱塞上，对装入的细目数固体颗粒样品用电脑进行预定加压、预定时间设置，然后，用智能温度控制仪把加热棒和加热传感器探头插入加热套装置圆孔中，用温控仪设定好所需温度和时间参数，两者同步对细目数固体颗粒样品实施加压和加温动作，至到试验结束，形成固体颗粒的凝聚固化样品，再进入下一阶段的凝聚固化样品的性能评价测试。三、对比前(1)、(2)项的对固体颗粒的性能评价测试模拟试验结果与实际油田现场运用有很大差距，其评价的结果并不能真实的反映油气井井下水层工况，在现场实际运用中必将受到限制，效果必大打折扣。但还是有一定的可取作用。第(3)项的对固体颗粒的性能评价测试模拟试验表明随着压力、温度的不断提高，时间的不断延长，其测试的固体颗粒凝聚固化程度会越来越高，固化强度不断增高，渗透性能逐步降低，达到措施要求的结果。固体颗粒凝聚固化样品性能评价的结果更能真实地反映油田现场油气井井下共同作用条件的工况。实际运用效果更优于前二者。四、运用固体颗粒的模拟试验所得到的储层出水有效封堵的相关成果，在油田现场水层堵水施工中运用所取得的实际效果，油气产量。2011年，采用化学固化固体颗粒对鄂37井进行堵水压裂施工，措施后测试日产气20606m3，产水6m3。该井单位气层厚度产气量最高(2512. 9m3/d);单位水层厚度产水量最低(O. 7m3/d),比其他四口井的平均值降低了 72. 3%，堵水效果十分明显。堵水施工后，五个月左右累计产气量达到三百多万立方米以上，按最保守预测累计年产气量可达到六百多万立方米以上，现石油天然气价格每方2. 05—2. 35元，年产值在千万元以上。五、采用上述方案所达到的技术效果如下1、具有独特的创新性，结构简单，使用方便，固体颗粒固化模拟装置模拟范围很大，应用前景广阔，为固体颗粒在油田油气井现场储层出水段能凝聚固化有效封堵技术成效方面找到了很好的实现路径。2、加热套装置由铝合金材料加工而成，加压装置由不锈钢材料加工而成，把加热套装置和加压装置可进行不合成的和合成的组装。3、得到模拟试验评价结果需要液动压力机、超低渗透驱替液流变机、电源稳压器、智能温度控制仪配合作业才能完成固体颗粒模拟试验性能评价测试。4、即可单独模拟完成固体颗粒压力条件下的试验结果性能评价，不用安装加热套装置，压力是作用在装好的加压装置顶部柱塞上，对加压室内部装入的细目数固体颗粒样品进行预定加压、预定时间的操作，完成固体颗粒在一定时间的压力持续作用动作，对形成的受压样品进行下一阶段的逐个单项性能评价测试。[0041]5、可单独模拟完成固体颗粒温度条件下的试验结果性能评价，把加热套装置和加压装置进行合成组装，把细目数固体颗粒样品装入加压室，但不实施加压动作，用智能温度控制仪把加热棒和加热传感器探头插入加热套装置圆孔中，用温控仪设定好所需温度和时间参数，对细目数固体颗粒样品进行预定时间的持续加热动作，对形成的受热样品进行下一阶段的逐个单项性能评价测试。6、可模拟出固体颗粒在压力、温度共同作用条件下的固体颗粒试验结果性能评价，把加热套装置和加压装置进行合成组装完成后，把细目数固体颗粒样品装入加压室，压力作用在装好的加压装置顶部柱塞上，对装入的细目数固体颗粒样品用电脑进行预定加压、预定时间设置，然后，用智能温度控制仪把加热棒和加热传感器探头插入加热套装置圆孔中，用温控仪设定好所需温度和时间参数(通过加热棒和加热传感器探头实现温控)，两者同步作用对细目数固体颗粒样品实施加压和加温动作，至到试验结束，形成固体颗粒的凝聚固化样品，再进入下一阶段的凝聚固化样品的性能评价测试。7、可以模拟出压力60MPa、温度400°C以内的任何压力、温度共同作用条件下的固体颗粒试验性能评价结果。8、适用于任何油气井的不同井深储层出水封堵用固体颗粒(有机类、无机类、固体态的)的相关性能模拟评价分析，可以全面的模拟出现场油气井不同井段油气储层出水段的压力、温度的不同共存条件和渗透流变条件，找到实现对不同油气井油气储层出水最有效封堵时所需的压力、温度共存条件和固体颗粒凝聚条件和渗透流变条件。9、固体颗粒凝聚固化样品性能评价的结果更能真实地反映油田现场油气井井下共同作用条件的工况。为沉剂产品不断出新打下了良好的研发模拟运用基础。利于研制出适合油田油气井水层封堵最有效的固体颗粒系列产品，具有很好的现场实际运用价值。有十分重要的桥接纽带作用，对油田油气井水层成功堵水，提高油气产量意义深远。
权利要求1.一种固体颗粒模拟装置，其特征在于:包括加压室，套于加压室外的加热套壳体(5)和位于加热室下方并与加热室下部连接的加热室底座(7)，在所述加热套壳体(5)上开有多个插孔。
2.根据权利要求1所述的一种固体颗粒模拟装置，其特征在于:所述多个插孔包括加热棒插孔、温度控制仪接入口、加热传感器探头插孔和温度传感器接口。
3.根据权利要求1所述的一种固体颗粒模拟装置，其特征在于:在加压室上方设置有作为加压负荷部件的加压室柱塞(I)。
4.根据权利要求1所述的一种固体颗粒模拟装置，其特征在于:所述加压室由两个带V型结合面的半圆加压室壳件(6)合扣后形成。
5.根据权利要求1所述的一种固体颗粒模拟装置，其特征在于:在加压室方上部设置有加压室卡箍(2),加压室卡箍(2)通过紧固件(3)卡紧。
6.根据权利要求1所述的一种固体颗粒模拟装置，其特征在于:在加热套壳体(5)上还设置有加热棒插孔保护套(9 ) 和加热传感器探头插孔保护套(10 )。
专利摘要本实用新型公开了一种固体颗粒固化模拟装置，包括加压室，套于加压室外的加热套壳体和位于加热室下方并与加热室下部连接的加热室底座，在所述加热套壳体上开有多个插孔。本实用新型解决了“现有固体颗粒堵水技术对固体颗粒堵水效果的模拟评价，仅限于单个性能一项一项地逐一展开试验评价，不能进行共同作用条件下的综合性能试验评价”的技术问题，且结构简单，使用方便，固体颗粒固化模拟装置模拟范围大，可以模拟出压力60MPa、温度400℃以内的任何压力、温度共同作用条件下的固体颗粒试验性能评价结果。
文档编号E21B33/13GK202914085SQ201220567148
公开日2013年5月1日 申请日期2012年10月31日 优先权日2012年10月31日
发明者王季鹏, 马托, 任雁鹏, 李勇, 蒋文学, 王小文, 汪小宇, 陈迎花, 荆建春, 王玉功, 王兴建, 柴巧玲, 苏伟东 申请人:中国石油集团川庆钻探工程有限公司