测定气井出砂临界气体流速的装置及方法

测定气井出砂临界气体流速的装置及方法
【专利摘要】本发明提供一种测定气井出砂临界气体流速的装置及方法。本发明提供的测定气井出砂临界气体流速的装置，包括：岩心夹持装置，气体供给装置、进口压力调节装置、砂处理装置、测量及数据采集系统。本发明提供的测定气井出砂临界气体流速的装置及方法，较真实的模拟了气藏气体通过采气井的过程，能够用来测定气井出砂临界气体流速，准确性较高。此外，本发明提供的测定气井出砂临界气体流速的装置及方法，还能够用来测定高压状态下的气井出砂临界气体流速，适用性较广。
【专利说明】
测定气井出砂临界气体流速的装置及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及油气井开采技术，尤其涉及一种测定气井出砂临界气体流速的装置及 方法。
【背景技术】
[0002] 疏松砂岩气藏在开采过程中容易出砂。气井出砂之后易造成井壁坍塌、套管破损、 地层伤害，甚至砂埋产层等问题；同时，气井出砂还会对地面设备，生产管线造成磨损和堵 塞。影响气井出砂的因素有很多，其中，气体的流速是影响出砂的关键因素。对于砂岩气藏， 一般存在气井出砂临界气体流速，即当气体流速大于临界气体流速时，砂岩结构发生破坏， 导致出砂。因此，测定气井出砂临界气体流速，对于制定合理的工作制度、选择合适的完井 方式和防砂方法等工作都十分重要。
[0003] 目前，一般通过数学模型来计算临界气体流速。然而，采用数学模型计算的临界气 体流速，准确性得不到保证。

【发明内容】

[0004] 本发明提供一种测定气井出砂临界气体流速的装置及方法，以解决采用数学模型 计算气井出砂临界气体流速时，准确性不高的问题。
[0005] 本发明一方面提供一种测定气井出砂临界气体流速的装置。本发明提供的测定气 井出砂临界气体流速的装置，包括:岩心夹持装置、气体供给装置、进口压力调节装置、砂处 理装置、测量及数据采集系统;其中：
[0006] 上述岩心夹持装置，包括围压栗和压紧装置，上述围压栗，用于向上述压紧装置提 供围压，以使上述压紧装置将取自于待测气井储层的岩心压紧；
[0007] 上述气体供给系统，用于向上述岩心提供气源；
[0008] 上述进口压力调节装置，设置在上述气体供给装置和上述岩心夹持装置之间，用 于调节上述岩心进口处的气体压力；
[0009] 上述砂处理装置，设置在上述岩心夹持装置之后，用于收集上述岩心产出的砂，并 对上述产出的砂进行清洗、烘干处理；
[0010] 上述测量及数据采集系统，用于测量上述岩心进口处的气体压力、出口处的气体 压力、岩心出口端气体的气流量以及岩心产出砂的质量，采集进口压力值、出口压力值、气 流量值以及产出砂的质量值，并根据产出砂的质量与岩心出口端气体的气流量的比值大于 预设阈值时的岩心出口端气体的气流量值，得到待测气井出砂的临界气体流速。
[0011] 进一步地，本发明一实施例提供的测定气井出砂临界气体流速的装置，还包括：出 口压力调节装置，
[0012] 上述出口压力调节装置，设置在上述砂处理装置之后，用于调节上述岩心出口处 的气体压力。
[0013] 进一步地，本发明一实施例提供的测定气井出砂临界气体流速的装置，上述出口 压力调节装置，包括：回压阀和回压栗；
[0014] 上述回压栗与上述回压阀连接，上述回压阀与上述砂处理装置连接。
[0015] 进一步地，本发明一实施例提供的测定气井出砂临界气体流速的装置，上述气体 供给装置为气瓶。
[0016] 进一步地，本发明一实施例提供的测定气井出砂临界气体流速的装置，上述进口 压力调节装置，包括:调节阀和增压栗；
[0017] 上述调节阀和上述增压栗连接，上述调节阀的一端与上述气体供给装置连接，上 述增压栗的一端与上述岩心夹持装置连接。
[0018] 进一步地，本发明一实施例提供的测定气井出砂临界气体流速的装置，上述砂处 理装置，包括:过滤器、清洗器、烘干器；
[0019] 上述过滤器，与上述岩心夹持装置连接，用于收集上述岩心产出的砂；
[0020] 上述清洗器和上述烘干器，分别用于对上述产出的砂进行清洗、烘干处理。
[0021] 进一步地，本发明一实施例提供的测定气井出砂临界气体流速的装置，上述测量 与数据采集系统包括:进口压力传感器、出口压力传感器、流量计、质量测量计、数据采集 器；
[0022] 上述进口压力传感器设置在上述压紧装置进口端，用于测量岩心进口处的气体压 力；
[0023] 上述出口压力传感器设置在上述压紧装置出口端，用于测量岩心出口处的压力； [0024] 上述流量计设置在上述砂处理装置之后，用于测量上述岩心出口端气体的气流 量；
[0025 ] 上述质量测量计，用于测量上述岩心产出砂的质量；
[0026] 上述数据采集器，分别与上述进口压力传感器、上述出口压力传感器、上述流量 计、上述质量测量计连接，用于采集进口压力值、出口压力值、气流量值以及产出砂的质量 值，并根据产出砂的质量与岩心出口端气体的气流量的比值大于预设阈值时的岩心出口端 气体的气流量值，得到待测气井出砂的临界气体流速。
[0027] 进一步地，本发明一实施例提供的气井出砂临界气体流速的装置，上述进口压力 调节装置，还包括:缓冲装置；
[0028] 上述缓冲装置，设置在上述增压栗之后，用于稳定岩心进口处的气体压力。
[0029] 本发明另一方面提供一种测定气井出砂临界气体流速的方法。本发明提供的测定 气井出砂临界气体流速的方法，包括以下步骤：
[0030] 步骤一:利用围压将取自于待测气井储层的岩心在压紧装置中夹紧；
[0031] 步骤二：向上述岩心提供气源;将上述岩心进口处的气体压力调节至设定值；
[0032] 步骤三:测量上述岩心进口处的气体压力、出口处的气体压力以及上述岩心出口 端气体的气流量，并采集进口压力值、出口压力值、气流量值；
[0033] 步骤四：经过预设时间后，停止向上述岩心提供气源，收集上述岩心产出的砂，并 对上述产出的砂进行清洗、烘干处理，测量上述岩心产出砂的质量，并采集上述产出砂的质 量值；
[0034] 步骤五:增大岩心进口处气体压力的设定值，重复步骤二至步骤四，直至产出砂的 质量与岩心出口端气体的气流量的比值大于预设阈值时，停止实验；
[0035] 步骤六:根据产出砂的质量与岩心出口端气体的气流量的比值大于预设阈值时的 岩心出口端气体的气流量值，计算上述岩心出砂的临界气体流速，上述岩心出砂的临界气 体流速与待测气井出砂临界气体流速相等，得到待测气井出砂的临界气体流速。
[0036] 进一步地，本发明一实施例提供的测定气井出砂临界气体流速的方法，上述步骤 三之前，还包括：
[0037]将上述岩心出口处的气体压力调节至设定值；
[0038] 上述步骤五包括:在增大岩心进口处气体压力的设定值时，增大岩心出口处气体 压力的设定值，使岩心压差维持在预设范围内。
[0039] 本发明提供的测定气井出砂临界气体流速的装置及方法，较真实的模拟了气藏气 体通过采气井的过程，能够用来测定气井出砂临界气体流速，并且准确性较高。此外，本发 明提供的测定气井出砂临界气体流速的装置及方法，还能够用来测定高压状态下的气井出 砂临界气体流速，适用性较广。
【附图说明】
[0040] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发 明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0041] 图1为本发明测定气井出砂临界气体流速的装置实施例一的结构示意图；
[0042] 图2为本发明测定气井出砂临界气体流速的方法实施例一的流程图；
[0043] 图3为本发明测定气井出砂临界气体流速的装置实施例二的结构示意图；
[0044] 图4为本发明测定气井出砂临界气体流速的方法实施例二的流程图。
[0045] 附图标记说明：
[0046] 1:岩心夹持装置；
[0047] 2:气体供给装置；
[0048] 3:进口压力调节装置；
[0049] 4:砂处理装置；
[0050] 5:测量及数据采集系统；
[0051 ] 6:出口压力调节装置；
[0052] 11:围压栗；
[0053] 12:压紧装置；
[0054] 31:调压阀；
[0055] 32:增压栗；
[0056] 33:缓冲装置；
[0057] 41:过滤器；
[0058] 42:清洗器及烘干器；
[0059] 51:进口压力传感器；
[0060] 52:出口压力传感器；
[0061] 53:流量计；
[0062] 54:质量测量计；
[0063] 55:数据采集器；
[0064] 61:回压阀；
[0065] 62:回压栗。
【具体实施方式】
[0066] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0067] 本发明提供一种测定气井出砂临界气体流速的装置及方法，用以解决现有技术中 采用数学模型计算气井出砂临界气体流速时，准确性不高的问题。
[0068] 实施例一
[0069] 图1为本发明测定气井出砂临界气体流速的装置实施例一的结构示意图。请参照 图1，本实施例提供的测定气井出砂临界气体流速的装置，包括:岩心夹持装置1、气体供给 装置2、进口压力调节装置3、砂处理装置4、测量及数据采集系统5;其中：
[0070] 岩心夹持装置1，包括围压栗11和压紧装置12,围压栗11，用于向压紧装置12提供 围压，以使压紧装置12将取自于待测气井储层的岩心压紧。
[0071] 具体地，取自于待测气井储层的岩心为标准岩心，该岩心轴向方向上具有气体通 道。
[0072] 更具体地，压紧装置12可以为与岩心长度相等的环形橡胶套管;或者是，与岩心长 度相等的环形铜管。橡胶套管或铜管的直径略大于岩心的直径。将岩心置于压紧装置12内 时，岩心外壁与压紧装置12之间存在间隙。此时，围压栗11能够向橡胶套管或铜管提供围 压，以使橡胶套管或铜管与岩心外壁紧密接触，进而将岩心压紧。需要说明的是，此处不对 围压栗提供的围压值进行限定，围压栗提供的围压值以该围压值能够将岩心紧密夹紧在压 紧装置中为准。
[0073] 气体供给系统2,用于向岩心提供气源。
[0074] 具体地，气体供给系统2,用于向岩心提供气源，这样，气体通过岩心轴向方向上的 气体通道穿过岩心。以模拟气井中，气藏气体穿过采气井筒的过程。更具体地，气体供给系 统可以是储气罐、气瓶等，优选为气瓶。
[0075] 进口压力调节装置3,设置在气体供给装置2和岩心夹持装置1之间，用于调节岩心 进口处的气体压力。
[0076] 具体地，在测定气井出砂临界气体流速的过程中，可以通过进口压力调节装置来 调节岩心进口处的气体压力，以让具体不同压力的气体通过岩心，更准确的测定气井出砂 的临界气体流速。例如，在测定过程中，先将岩心进口处的气体压力调节的足够小，通过砂 处理装置观察岩心是否出砂，再逐渐增大岩心进口处的气体压力，以测定出气井出砂时的 临界气体流速。
[0077] 更具体地，进口压力调节装置3,包括:调压阀31和增压栗32,调节阀31和增压栗32 连接，调节阀31的一端与气体供给装置2连接，增压栗32的一端与岩心夹持装置1连接。其 中，更具体地，增压栗32的一端与压紧装置12连接。
[0078] 进一步地，本实施例提供的测定气井出砂临界气体流速的装置，进口压力调节装 置3，还包括:缓冲装置33，缓冲装置33，设置在增压栗32之后，用于稳定岩心进口处的气体 压力。具体地，缓冲装置33可以为一个缓冲容器。
[0079] 砂处理装置4,设置在岩心夹持装置1之后，用于收集岩心产出的砂，并对产出的砂 进行清洗、烘干处理；
[0080] 具体地，当气体供给装置2提供的气源的流速达到气井出砂临界气体流速时，岩心 将会出砂。此时，采用设置在岩心夹持装置1之后的砂处理装置4收集岩心产出的砂，并对砂 进行清洗、烘干处理。
[0081] 更具体地，砂处理装置4，包括:过滤器41、清洗器及烘干器42，过滤器41具体设置 在压紧装置12之后，用于收集岩心产出的砂;清洗器和烘干器42,则分别用于对产出的砂进 行清洗、烘干处理。
[0082]测量及数据采集系统5，用于测量岩心进口处的气体压力、出口处的气体压力、岩 心出口端气体的气流量以及岩心产出砂的质量，采集进口压力值、出口压力值、气流量值以 及产出砂的质量值，并根据产出砂的质量与岩心出口端气体的气流量的比值大于预设阈值 时的岩心出口端气体的气流量值，得到待测气井出砂的临界气体流速。
[0083]具体地，预设阈值为0.001g/m3，规定产出砂的质量与岩心出口端气体的气流量的 比值大于〇. 〇〇 1 g/m3时，对应的气流量值即为岩心出砂的临界气流量值。此时，根据气流量 值，结合岩心的尺寸参数，可得出对应的临界出砂气体流速。
[0084]更为具体地，测量及数据采集系统5，包括:进口压力传感器51、出口压力传感器 52、流量计53、质量测量计54、数据采集器55。其中，进口压力传感器51设置在压紧装置12进 口端，用于测量岩心进口处的气体压力；出口压力传感器52设置在压紧装置12出口端，用于 测定岩心出口处的气体压力;流量计53设置在砂处理装置4之后，用于测量岩心出口端气体 的气流量；质量测量计54,则用于测量岩心产出砂的质量。需要说明的是，质量测量计优选 为电子天平。
[0085] 数据采集器55，分别与进口压力传感器51、出口压力传感器52、流量计53、质量测 量计54连接，用于采集进口压力传感器51测量的岩心进口处气体压力值，出口压力传感器 52测量的岩心出口处的气体压力值，流量计53测量的岩心出口端气体的气流量值，质量测 量计54测量的产出砂的质量。
[0086]需要说明的是，数据采集器55,还用于根据产出砂的质量与岩心出口端气体的气 流量的比值大于预设阈值时的岩心出口端气体的气流量值，得到待测气井出砂的临界气体 流速。
[0087]本实施例提供的测定气井出砂临界气体流速的装置，较真实的模拟了气藏通过采 气井的过程，能够用来测定气井出砂临界气体流速，并且准确性较高。
[0088] 下面结合本实施提供的测定气井出砂临界气体流速的装置，具体说明采用该装置 来测定气井出砂临界气体流速的对应方法。图2本发明测定气井出砂临界气体流速的方法 实施例一的流程图。如图2所示，本实施例提供的测定气井出砂临界气体流速的方法，包括 以下步骤：
[0089] S101、利用围压将取自于待测气井储层的岩心在压紧装置中夹紧。
[0090] 具体地，该步骤中，围压的值可以根据实验需要具体设定，此处不对围压的值进行 限定，围压具体的值，以能够将岩心夹紧为参考。此外，如何利用围压将岩心在压紧装置中 夹紧，已经在对应的装置实施例中详细介绍，此处不再赘述。
[0091] 需要说明的是，在步骤S201之前，还可以包括，制备岩心的过程。
[0092] S102:向上述岩心提供气源;将上述岩心进口处的气体压力调节至设定值。
[0093] 具体地，设定值是根据岩心性质设定的，例如可以为lOMPa。在该步骤中，通过调压 阀和增压栗来调节岩心进口处的压力。调节过后，气体以一定的流速通过岩心。此时，气体 的流速一般较小，岩心不会出砂。
[0094] S103:测量上述岩心进口处的气体压力、出口处的气体压力以及上述岩心出口端 气体的气流量，并采集进口压力值、出口压力值、气流量值。
[0095] S104:经过预设时间后，停止向上述岩心提供气源，收集上述岩心产出的砂，并对 上述产出的砂进行清洗、烘干处理，测量上述岩心产出砂的质量，并采集上述产出砂的质量 值。
[0096] 需要说明的是，此处不对预设时间进行具体限定。
[0097] S105:增大岩心进口处气体压力的设定值，重复步骤S102至S104,直至产出砂的质 量与岩心出口端气体的气流量的比值大于预设阈值时，停止实验；
[0098]具体地，当岩心进口处气体压力的设定值增大至某一值时，在重复步骤S102至 S104的过程中，气体的流速达到气井出砂的临界气体流速，气井出砂。
[0099] S10 6:根据产出砂的质量与岩心出口端气体的气流量的比值大于预设阈值时的岩 心出口端气体的气流量值，计算上述岩心出砂的临界气体流速，上述岩心出砂的临界气体 流速与待测气井出砂临界气体流速相等，得到待测气井出砂的临界气体流速。
[0100] 具体地，该步骤中，当产生砂的质量与岩心出口端气体的气流量值的比值大于 0.00lg/m3时，此时的气流量值对应的气体流速即为测试岩心临界出砂气体流速。相应地， 得到待测气井的临界出砂气体流速。
[0101] 实施例二
[0102] 实施例一提供的测定气井出砂临界气体流速的装置，虽然能够用来测定气井出砂 的临界气体流速，但是，上述实施例提供的测定气井出砂临界气体流速的装置，在测定气井 出砂的临界气体流速时，岩心出口处的气体压力为标准大气压，岩心进口处的气体压力较 低，整个岩心内的气体压力较低，不能够用来测定高压状态下气井出砂临界气体流速。本实 施例提供的气井出砂临界气体流速测试装置，能够测试高压状态下，气井出砂的临界气体 流速。
[0103] 图3为本发明测定气井出砂临界气体流速的装置实施例二的结构示意图。参照图 3，本实施例与上一实施例的区别在于，本实施例提供的测定气井出砂临界气体流速的装 置，还包括：出口压力调节装置6，
[0104] 出口压力调节装置6,设置在砂处理装置4之后，具体的设置在过滤器41与流量计 53之间，用于调节岩心出口处的气体压力。
[0105] 本实施例中，通过设置出口压力调节装置，可以调节岩心出口处的气体压力，进而 可以使整个岩心处于高压状态，利用本实施例提供的装置，可以测定高压状态下的气井出 砂临界气体流速。
[0106] 具体地，出口压力调节装置6，包括：回压阀61和回压栗62，回压栗62与回压阀61连 接，回压阀61与砂处理装置4连接。更具体地，回压阀61设置在过滤器41和流量计53之间，回 压栗62与回压阀61连接。
[0107]本实施例提供的测定气井出砂临界气体流速的装置，能够测定高压状态下的气井 出砂临界气体流速，以更好的指导生产实践。
[0108] 下面结合本实施例提供的测定气井出砂临界气体流速的装置，详细说明，采用该 装置测定气井出砂临界气体流速的方法。图4为本发明测定气井出砂临界气体流速的方法 实施例二的流程图，请参照图4,本实施例提供的测定气井出砂临界气体流速的方法，包括 以下步骤：
[0109] S201、利用围压将取自于待测气井储层的岩心在压紧装置中夹紧；
[0110] S202、向上述岩心提供气源;将上述岩心进口处的气体压力调节至设定值；
[0111] S203、将上述岩心出口处的气体压力调节至设定值；
[0112] S204:测量上述岩心进口处的气体压力、出口处的气体压力以及上述岩心出口端 气体的气流量，并采集进口压力值、出口压力值、气流量值；
[0113] S205:经过预设时间后，停止向上述岩心提供气源，收集上述岩心产出的砂，并对 上述产出的砂进行清洗、烘干处理，测量上述岩心产出砂的质量，并采集上述产出砂的质量 值；
[0114] S206:增大岩心进口处气体压力的设定值，在增大岩心进口处气体压力的设定值 时，增大岩心出口处气体压力的设定值，使岩心压差维持在预设范围内；重复步骤S202至 S205，直至产出砂的质量与岩心出口端气体的气流量的比值大于预设阈值时，停止实验；
[0115] 在该步骤中，例如，在一种可能的实现方式中，可以将岩心进口处气体压力的设定 值依次增加3MPa，在增大岩心进口处气体压力的设定值时，同时增大岩心出口处压力的设 定值，使岩心压差维持在3MPa。需要说明的是，进口处气体压力的设定值、出口处气体压力 的设定值以及岩心压差可以根据实际需要调整，此处不对其进行具体限定。例如，表1和表2 分别提供两种测定气井出砂临界气体流速的实验安排表，表中不仅对步骤S201中的围压、 S202中的岩心进口处气体压力的设定值、S203中的岩心出口处气体压力的设定值进行了设 定，还对步骤S206中的各项进行了设定，在测定气井出砂临界气体流速时，可以按照表1或 表2提供的实验安排表来进行实验，直至产出砂的质量与岩心出口端气体的气流量的比值 大于预设阈值时，停止实验。
[0116] 表1测定气井出砂临界气体流速的实验安排
[0117]
[0118] 表2测定气井出砂临界气体流速的实验安排
[0120] S207:根据产出砂的质量与岩心出口端气体的气流量的比值大于预设阈值时的岩 心出口端气体的气流量值，计算上述岩心出砂的临界气体流速，上述岩心出砂的临界气体 流速与待测气井出砂临界气体流速相等，得到待测气井出砂的临界气体流速。
[0121 ]例如，产出砂的质量与岩心出口端气体的气流量的比值大于0.001g/m3时，流量计 测定的气流量值记为qb。需要说明的是，该步骤中，在计算岩心出砂的临界气体流速时，由 于流量计设置在回压阀之后。因此，流量计此时测得的气流量值q b实际是气体在标准大气 压力下(压力为0 .lOlOMPa)的气流量值。此时，采用式（1)，得到气体在岩心出口压力(岩心 出口压力可以通过出口压力传感器测得）下的气流量值(记为qs)，该气流量值对应的气体 流速就为岩心出砂的临界气体流速。
(1.)
[0123]式(1)中各个量所表示的含义：
[0124] qb :流量计测量的岩心出口端气体的流量值(该流量值为气体为标准状态下的流 量值），单位:m3/min;
[0125] ?^标准状态下的压力值，单位:10^，取0.10110^;
[0126] Zs:实验条件下气体压缩因子(可以通过查表获得）；
[0127] Ts:实验温度，单位:K，其中，Ts = 273.15+t (t:实验温度，单位：°C );
[0128] Ta:标准状态下的温度值，单位:K，取273 · 15K;
[0129] Ps:岩心出口处的气体压力值(可以通过出口压力传感器测得），单位:MPa。
[0130] 这样，通过式（1)，即可以将流量计测量的气体在标准状态下的气流量值，转化为 气体在实验条件下的气流量值，根据气流量值，结合岩心的尺寸参数，即可以得到岩心在实 验条件下出砂的临界气体流速，又由于气井出砂的临界气体流速与取自于该气井的岩心出 砂的临界气体流速相等，因此，得到气井出砂的临界气体流速。
[0131]本实施例提供的测定气井出砂临界气体流速的装置及方法，通过在岩心夹持装置 出口处设置回压阀及回压栗，可以通过回压阀和回压栗来调节岩心出口处的气体压力值， 进而使整个岩心处于高压的状态，能够用来测定高压状态下岩心出砂的临界气体流速，适 用性较广，并且能够用来更好的指导生产实践。
[0132] 需要说明的是，在生产实践过程中，在利用本发明提供的测定气井出砂临界气体 流速的装置及方法，测定出气井出砂的临界气体流速之后，可以根据采气井的具体尺寸参 数，计算临界生产压差和临界产气量，以更好的指导生产实践。
[0133] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制;尽 管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依 然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进 行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术 方案的范围。
【主权项】
1. 一种测定气井出砂临界气体流速的装置，其特征在于，包括:岩心夹持装置、气体供 给装置、进口压力调节装置、砂处理装置、测量及数据采集系统;其中： 所述岩心夹持装置，包括：围压栗和压紧装置，所述围压栗，用于向所述压紧装置提供 围压，以使所述压紧装置将取自于待测气井储层的岩心压紧； 所述气体供给系统，用于向所述岩心提供气源； 所述进口压力调节装置，设置在所述气体供给装置和所述岩心夹持装置之间，用于调 节所述岩心进口处的气体压力； 所述砂处理装置，设置在所述岩心夹持装置之后，用于收集所述岩心产出的砂，并对所 述产出的砂进行清洗、烘干处理； 所述测量及数据采集系统，用于测量所述岩心进口处的气体压力、出口处的气体压力、 岩心出口端气体的气流量以及岩心产出砂的质量，采集进口压力值、出口压力值、气流量值 以及产出砂的质量值，并根据产出砂的质量与岩心出口端气体的气流量的比值大于预设阈 值时的岩心出口端气体的气流量值，得到待测气井出砂的临界气体流速。2. 根据权利要求1所述的测定气井出砂临界气体流速的装置，其特征在于，还包括：出 口压力调节装置， 所述出口压力调节装置，设置在所述砂处理装置之后，用于调节所述岩心出口处的气 体压力。3. 根据权利要求2所述的测定气井出砂临界气体流速的装置，其特征在于，所述出口压 力调节装置，包括：回压阀和回压栗； 所述回压栗与所述回压阀连接，所述回压阀与所述砂处理装置连接。4. 根据权利要求1~3任一项所述的测定气井出砂临界气体流速的装置，其特征在于， 所述气体供给装置为气瓶。5. 根据权利要求4所述的测定气井出砂临界气体流速的装置，其特征在于，所述进口压 力调节装置，包括:调节阀和增压栗； 所述调节阀和所述增压栗连接，所述调节阀的一端与所述气体供给装置连接，所述增 压栗的一端与所述岩心夹持装置连接。6. 根据权利要求5所述的测定气井出砂临界气体流速的装置，其特征在于，所述砂处理 装置，包括:过滤器、清洗器、烘干器； 所述过滤器，与所述岩心夹持装置连接，用于收集所述岩心产出的砂； 所述清洗器和所述烘干器，分别用于对所述产出的砂进行清洗、烘干处理。7. 根据权利要求6所述的测定气井出砂临界气体流速的装置，其特征在于，所述测量与 数据采集系统包括:进口压力传感器、出口压力传感器、流量计、质量测量计、数据采集器； 所述进口压力传感器设置在所述压紧装置进口端，用于测量岩心进口处的气体压力； 所述出口压力传感器设置在所述压紧装置出口端，用于测量岩心出口处的气体压力； 所述流量计设置在所述砂处理装置之后，用于测量所述岩心出口端气体的气流量； 所述质量测量计，用于测量所述岩心产出砂的质量； 所述数据采集器，分别与所述进口压力传感器、所述出口压力传感器、所述流量计、所 述质量测量计连接，用于采集进口压力值、出口压力值、气流量值以及产出砂的质量值，并 根据产出砂的质量与岩心出口端气体的气流量的比值大于预设阈值时的岩心出口端气体 的气流量值，得到待测气井出砂的临界气体流速。8. 根据权利要求5~7任一项所述的气井出砂临界气体流速的装置，其特征在于，所述 进口压力调节装置，还包括:缓冲装置； 所述缓冲装置，设置在所述增压栗之后，用于稳定岩心进口处的气体压力。9. 一种测定气井出砂临界气体流速的方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤一:利用围压将取自于待测气井储层的岩心在压紧装置中夹紧； 步骤二：向所述岩心提供气源;将所述岩心进口处的气体压力调节至设定值； 步骤三:测量所述岩心进口处的气体压力、出口处的气体压力以及所述岩心出口端气 体的气流量，并采集进口压力值、出口压力值、气流量值； 步骤四：经过预设时间后，停止向所述岩心提供气源，收集所述岩心产出的砂，并对所 述产出的砂进行清洗、烘干处理，测量所述岩心产出砂的质量，并采集所述产出砂的质量 值； 步骤五:增大岩心进口处气体压力的设定值，重复步骤二至步骤四，直至产出砂的质量 与岩心出口端气体的气流量的比值大于预设阈值时，停止实验； 步骤六:根据产出砂的质量与岩心出口端气体的气流量的比值大于预设阈值时的岩心 出口端气体的气流量值，计算所述岩心出砂的临界气体流速，所述岩心出砂的临界气体流 速与待测气井出砂临界气体流速相等，得到待测气井出砂的临界气体流速。10. 根据权利要求9所述的测定气井出砂临界气体流速的方法，其特征在于，所述步骤 三之前，还包括： 将所述岩心出口处的气体压力调节至设定值； 所述步骤五包括:在增大岩心进口处气体压力的设定值时，增大岩心出口处气体压力 的设定值，使岩心压差维持在预设范围内。
【文档编号】G01N33/24GK106018745SQ201610454775
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月21日
【发明人】杨向同, 孟祥娟, 宋文文, 王浩, 曹继红, 匡韶华, 郭韬, 周飞, 张利平, 李玮, 杨磊
【申请人】中国石油天然气股份有限公司