专利名称：防砂材料高温高压检验检测评价试验装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种油田采油工程试验用的防砂材料高温高压检验检测评价试验装置。
背景技术：
为了提高油井防砂效果，国外各大公司和大学建立了多套防砂模拟试验装置。以水平井砾石充填防砂研究工作为例，从80年代初开始，美国斯伦贝谢、哈利伯顿、雪佛龙、 贝克休斯等公司和英国黑瑞特-瓦特尔大学利用大型实尺寸水平井砾石充填模拟试验装置，开展水平井砾石充填机理试验研究，并建立水平井砾石充填数学模型，进行水平井砾石充填数值模拟、参数优选和防砂效果预测等研究，取得了理想的成果。但针对高温高压状态下对防砂材料进行检验检测和评价，却没有类似的试验装置的报道。国内胜利油田采油工艺研究院建立了一套适宜于水平井砾石充填的物理模拟试验装置，但也只能在常温下进行防砂模拟试验，并不能满足稠油热采高温高压状态下对防砂材料检验检测和评价的要求。 本发明是一套针对机械和化学防砂材料进行检验检测评价的试验装置。所发明的试验装置既能检验检测和评价化学防砂试块，又能检验检测和评价机械防砂材料过滤单元、机械防砂样件，以确定出其在高温高压状态下的物理性能变化。从而有效地指导现场的防砂设计和防砂施工作业，对防砂材料的筛选，防砂方法的选择，提供科学依据。
发明内容
本发明的目的是提供一种防砂材料高温高压检验检测评价试验装置，该装置解决了现有技术中存在的没有类似的试验装置，胜利油田的模拟试验装置只能在常温下进行防砂模拟试验，不能满足高温高压状态下的试验的问题。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是防砂材料高温高压检验检测评价试验装置，主要由蒸汽供给系统、高温整体试验模型、高温样件试验模型、安全控制、温度控制、回压控制、冷却、回收系统、数据采集处理部分构成；即由储水罐、水处理设备、高压柱塞泵、蒸汽锅炉、高温机构样件模型、高温化学样件模型、高温整体模型、热交换器、泵、储水池、动力源、回压控制单元、压力、温度传感器及保护单元、计算机与数据处理单元、控制单元、保温层、螺栓、垫圈、平盖、八角垫密封圈、筒体、加热圈、支架、进气管、压环、压帽、垫环、 堵头、螺母、防砂网、密封圈组成；防砂材料高温高压检验检测评价试验装置平面颁及控制示意图把水源井来的水装入储水罐以后，先经水处理设备对水进行处理，去除水中的钙、 镁成分，然后用高压柱塞泵将处理后的纯净水输入蒸汽锅炉中，锅炉出来的高温高压水蒸汽经地面管汇进入需要试验的高温整体模型和高温样件模型(机械和化学的两种)。从模型另一端出来的水蒸汽经过热交换器进行冷却，若压力较低，可直接排入储水池中，若压力较高，需经过回压控制单元进行减压后排入储水池中。泵的作用是为热交换器提供冷却水。动力源的作用为回压控制单元提供动力。系统的温度、压力由温度传感器和压力传感器进行采集，并由计算机对所采集的数据进行处理，再根据数据由计算机对锅炉、泵等进行控制，对系统进行自动控制和保护。高温高压整体模型装配示意图中保温层由两个半圆形筒构成，外表面为不锈钢板，里面的保温材料为硅酸铝保温棉，平盖与筒体之间用八角垫密封圈密封，用螺栓加垫圈固定；筒体材质为不锈钢，两块半圆形加热板组成，固定在模型筒体外侧。平盖封堵筒体两侧，支架焊接在模型筒体的外侧中部。高温高压样件模型装配示意图中高温高压样件模型左端在进气管的右端装好密封圈，防砂网后套进垫圈用压环紧，再用压帽和压环用螺栓固定在筒体上，筒体外设有加热圈，高温高压样件模型右端，首先在垫环与堵头之间装好密封圈，再安装防砂网和垫圈，用压环压紧后，用压帽和螺母固定在长条形堵头上，在筒体内侧中间设有垫环，支架与筒体焊接，另外在加热圈外设有保温层。所发明的防砂材料高温高压检验检测评价装置适用于蒸汽温度彡374°C，蒸汽压力彡21. 9MPa，蒸汽排量150kg/h，蒸汽干度彡75%的防砂整体模型和防砂样件模型的检验检测，即可满足整体防砂筛管的检验检测的需求，又可满足机械防砂材料过滤单元、化学防砂样件检验检测的需求，从而完成防砂材料在高温高压下的试验效果评价，达到有效指导防砂施工设计和现场的防砂施工的目的。蒸汽供给系统，通过蒸汽发生器、供液泵为检测评价装置提供高温高压水蒸汽；高温整体样件试验模型用于对机械防砂工具(包括各种类型的防砂筛管等)检验检测评价。 检验检测其在高温高压流体冲刷作用后的抗拉、抗压、抗弯、抗扭的变化情况；高温样件试验模型用于化学防砂试块、机械防砂材料过滤单元的检验检测评价。针对化学防砂试块，检验检测其在高温流体冲刷作用下，试块的强度、渗透率变化情况，试块的溶蚀情况、防砂材料的老化情况等，从而推算防砂有效期；针对机械防砂材料过滤单元，检验检测其在高温流动蒸汽作用下，过滤单元的变形量，过滤单元的强度、性能变化情况。安全控制系统由不同种类的安全阀及防爆片等控制试验过程中的温度、压力；温度控制系统由计算机控制加热开关的通和断；温度传感器处设置加热开关，加热电源可以手动控制。回压控制系统用于对模型的压力进行控制，以便确定整个试验过程在高压状态下进行。冷却系统用于对试验模型出来的蒸汽进行冷却，以便进行相应的处理。回收系统用于对经过冷却处理的液体进行回收。数据采集处理系统用于对试验过程中的各项测量参数进行采集处理，以满足试验的最终要求。本发明的有益效果是，该装置结构紧凑，功能多，使用操作方便，该装置可有效地指导稠油热采井防砂施工设计和现场施工，对于防砂方法及防砂材料、防砂工具的筛选，评价及应用提供科学依据。
图1是防砂材料高温高压试验装置平面分布及控制示意图。图2是高温高压整体模型装配示意图。图3是高温高压样件模型装配示意图。图中1、储水罐，2、水处理设备，3、高压柱塞泵，4、蒸汽锅炉，5、高温机构样件模型，6、高温化学样件模型，7、高温整体模型，8、热交换器，9、泵，10、储水池，11、动力源，12、 回压控制单元，13、压力、温度传感器及保护单元，14、计算机与数据处理单元，15、控制单元，16、保温层，17、螺栓，18、垫圈，19、平盖，20、八角垫密封圈，21、筒体，22、加热圈，23、支架，24、进气管，25、压环，26、压帽，27、垫环，28、堵头，29、螺母，30、防砂网，31、密封圈。
具体实施例方式在附图中，防砂材料高温高压检验检测评价试验装置，主要由蒸汽供给系统、高温整体试验模型、高温样件试验模型、安全控制、温度控制、回压控制、冷却、回收系统、数据采集处理部分构成；在图1中，防砂材料高温高压试验装置平面分布及控制，由储水罐1、水处理设备 2、高压柱塞泵3、蒸汽锅炉4、高温机构样件模型5、高温化学样件模型6、高温整体模型7、热交换器8、泵9、储水池10、动力源11、回压控制单元12、压力、温度传感器及保护单元13、计算机与数据处理单元14、控制单元15组成；在图2中，高温高压整体模型装配，由保温层16、螺栓17、垫圈18、平盖19、八角垫密封圈20、筒体21、加热圈22、支架23组成，保温层16由两个半圆形筒构成，外表面为不锈钢板，里面的保温材料为硅酸铝保温棉，平盖19与筒体21之间用八角垫密封圈20密封，用螺栓17加垫圈18固定；筒体21材质为不锈钢圆管，两个半圆形加热板组成，将其固定在筒体21外侧。平盖19封堵筒体21两侧，支架23焊接在筒体21的外侧中部。在图3中，高温高压样件模型装配由高温高压样件模型左端即在进气管M的右端装好密封圈31，防砂网30后套进垫圈18用压环25压紧，再用压帽沈和压环25用螺栓17 固定在筒体21上，筒体21外设有加热圈22，高温高压样件模型右端先在垫环27与堵头 28之间装好密封圈31，再安装防砂网30和垫圈18，用压环25压紧后，用压帽沈和螺母四固定在长条形堵头观上，在筒体21内侧中间设有垫环27，支架23与筒体21焊接，加热圈 22外设有保温层16。
权利要求
1. 一种防砂材料高温高压检验检测评价试验装置主要由蒸汽供给系统、高温整体试验模型、高温样件试验模型、安全控制、温度控制、回压控制、冷却、回收系统、数据采集处理部分构成；由储水罐(1)、水处理设备O)、高压柱塞泵(3)、蒸汽锅炉G)、高温机构样件模型(5)、高温化学样件模型(6)、高温整体模型(7)、热交换器(8)、泵(9)、储水池(10)、动力源(11)、回压控制单元(12)、压力、温度传感器及保护单元(13)、计算机与数据处理单元 (14)、控制单元(15)、保温层(16)、螺栓(17)、垫圈(18)、平盖(19)、八角垫密封圈(20)、筒体(21)、加热圈(22)、支架(23)、进气管(M)、压环(25)、压帽( )、垫环(27)、堵头(28), 螺母(四)、防砂网(30)、密封圈(31)组成；其特征在于将井水装入储水罐(1)以后，先经水处理设备( 对水进行处理，去除水中的钙、镁离子，然后用高压柱塞泵C3)将处理后的水输入蒸汽锅炉(4)中，锅炉(4)出来的高温高压水蒸汽经地面管汇进入高温整体模型(7) 和高温样件模型(5)、化学(6)中；从模型另端出来的水蒸汽经过热交换器(8)进行冷却， 若压力较低，可直接排入储水池(10)中，若压力较高，需经过回压控制单元(1 进行减压后排入储水池中；泵(9)为热交换器(8)提供冷却水。动力源(11)为回压控制单元(12)提供动力；系统的温度、压力由温度传感器和压力、进行采集，并由计算机对所采集的数据进行处理，再根据数据由计算机对锅炉、泵等进行控制，对系统进行自动控制和保护；用不锈钢板和硅酸铝保温棉制成保温层(16)，平盖(19)与筒体之间用八角垫密封圈00)密封，用螺栓(17)加垫圈(18)固定，筒体材质为不锈钢圆管，用加热板制成两个半圆形加热圈(22)，将其固定在筒体外侧，用平盖(19)封堵筒体两端，支架焊接在筒体的外侧中部；高温高压样件模型左端在进气管的右端装好密封圈(31)，防砂网(30) 后套进垫圈(18)用压环05)压紧，再用压帽06)和压环05)螺栓(17)固定在筒体上，筒体外设有加热圈0 ；高温高压样件模型右端先在垫环(XT)与堵头08)之间装好密封圈(31)，再安装防砂网(30)和垫圈(18)，用压环(25)压紧后，用压帽(26)和螺母09)固定在长条形堵头08)上，在筒体内侧中间设有垫环(27)，支架与筒体(21)外侧中部焊接，加热圈(22)外设有保温层(16)。
全文摘要
一种油田采油工程试验用的防砂材料高温高压检验检测评价试验装置，主要由蒸汽供给系统、高温整体试验模型、高温样件试验模型、安全、温度、回压控制、冷却、回收系统、数据采集处理部分、防砂材料高温高压试验装置、高温高压整体模型、高温高压样件模型组成将井水装入储水罐经水处理设备水处理，去除钙、镁离子，用高压柱塞泵将水送进蒸汽锅炉，经锅炉高温高压水蒸汽经地面管汇进入高温整体模型和高温样件中，从模型另端出来的水蒸汽经过热交换器进行冷却，排入储水池中，系统的温度、压力由温度压力传感器进行采集，由计算机对所采集的数据进行处理，再根据数据由计算机对锅炉、泵等进行控制，对系统进行自动控制和保护。该发明解决了现有技术中存在的只能在常温下进行防砂模拟试验问题，它可广泛用于油田采油工程防砂试验中。
文档编号G01N25/00GK102243190SQ20101017477
公开日2011年11月16日 申请日期2010年5月12日 优先权日2010年5月12日
发明者付宁, 仲景儒, 刘德铸, 吕民, 孙加元, 孙厚利, 孙守国, 张建军, 王宝权, 田富, 苏振东, 阚新伟 申请人:中国石油天然气股份有限公司