水平井段连续油管冲砂洗井实验模拟装置及方法

本发明涉及石油与天然气开采，特别涉及一种水平井段连续油管冲砂洗井实验模拟装置及方法。

背景技术：

1、水平井技术对常规油藏增产及非常规油藏开采具有良好的效果，近年来水平井的应用规模也在迅速扩大。但由于水平井身结构的特殊性，水平井的出砂问题要比直井更为严重。若不及时清理出堆积在水平井内的砂砾，砂砾在水平井内容易堆积形成砂床，随着砂床增高从而堵塞水平井内的环空通道，造成油层砂埋、油管砂堵、井下设备磨蚀等问题。

2、水平井在使用过程中，可将连续油管穿入水平井内以进行冲砂洗井作业，从而清理水平井内堆积的砂砾。但现有技术中的冲砂洗井实验装置多用于对直井的冲砂效果进行研究，无法直接运用在水平井上。因此，通过现有技术中的冲砂洗井实验装置无法量化出连续油管在水平井内运动过程、以及连续油管在水平井内的设置偏心度等因素对冲砂洗井效果的影响。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明实施例所要解决的技术问题是提供了一种水平井段连续油管冲砂洗井实验模拟装置及方法，用于研究不同因素对水平井的冲砂洗井效果的影响。

2、本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现，本发明提供了一种水平井段连续油管冲砂洗井实验模拟装置，包括：

3、砂砾运移模块，所述砂砾运移模块包括第一水平管体，所述第一水平管体上设有注液口和出砂口；

4、射流模拟模块，所述射流模拟模块包括可活动地设置在所述第一水平管体内的射流喷头、以及与所述射流喷头相接的连续油管；

5、以及洗井液泵送模块，所述洗井液泵送模块包括输液管路，所述输液管路分别连通所述连续油管和所述出砂口。

6、在本发明的一较佳实施方式中，所述水平井段连续油管冲砂洗井实验模拟装置还包括气体供给模块，所述气体供给模块包括第二水平管体、输气管路以及空气压缩机，所述第二水平管体套设在至少部分的所述第一水平管体上，所述第二水平管体的两端与所述第一水平管体密封相接，所述第二水平管体和所述第一水平管体夹持形成气腔，所述第一水平管体上设有与所述气腔相连通的气孔结构，所述空气压缩机通过所述输气管路与所述气腔相连通。

7、在本发明的一较佳实施方式中，所述第一水平管体的一端插装有偏心块，所述连续油管通过所述偏心块可运动地穿设在所述第一水平管体内，所述连续油管与所述第一水平管体之间设有管间密封圈。

8、在本发明的一较佳实施方式中，所述偏心块包括偏心基体、以及设置在所述偏心基体上的弧形槽，所述弧形槽的轴线与所述第一水平管体的轴线间错并平行设置，所述连续油管可滑动地设置在所述弧形槽内。

9、在本发明的一较佳实施方式中，所述第一水平管体的另一端设有可开启的密封盖，所述管间密封圈与所述密封盖夹持形成冲砂洗井实验段，所述注液口靠近所述密封盖设置，所述出砂口靠近所述管间密封圈设置。

10、在本发明的一较佳实施方式中，沿所述出砂口至所述连续油管方向，所述输液管路上依次设有第一控制阀、沉沙池、供液池、泥浆泵以及第一单向阀。

11、在本发明的一较佳实施方式中，所述沉沙池内设有滤网结构，所述沉沙池被所述滤网结构划分为待过滤区和已过滤区，所述供液池通过所述输液管路与所述已过滤区相连通。

12、在本发明的一较佳实施方式中，位于所述第一单向阀与所述连续油管之间的所述输液管路上还设有液体流量计和第一压力表。

13、在本发明的一较佳实施方式中，所述第二水平管体的两端均设有端部密封圈，所述第二水平管体的两端均通过所述端部密封圈与所述第一水平管体密封相接。

14、在本发明的一较佳实施方式中，沿所述空气压缩机至所述气腔，所述输气管路上依次设有气罐和第二单向阀。

15、在本发明的一较佳实施方式中，位于所述第二单向阀和所述气腔之间的所述输气管路上还设有气体流量计和第二压力表。

16、在本发明的一较佳实施方式中，所述注液口上设有第二控制阀。

17、在本发明的一较佳实施方式中，所述第一水平管体和所述第二水平管体均由透明材料成型。

18、本发明中还提供了一种应用水平井段连续油管冲砂洗井实验模拟装置的实验方法，包括如下步骤：

19、安装并检查水平井段连续油管冲砂洗井实验模拟装置；

20、在所述水平井段连续油管冲砂洗井实验模拟装置内铺设砂床，利用所述水平井段连续油管冲砂洗井实验模拟装置测量并记录实验数据，其中，所述实验数据至少包括砂砾的原始质量、连续油管的第一偏心位置、砂床的两端的起止位置坐标、砂床的高度、气体流量计的第一气量预设值、液体流量计的读数、第一压力表的读数、射流喷头的运动时间、射流喷头的最终位置坐标以及返出的砂砾的总重量；

21、基于所述实验数据建立水平井的冲砂洗井影响公式。

22、在本发明的一较佳实施方式中，在所述水平井段连续油管冲砂洗井实验模拟装置内铺设砂床，利用所述水平井段连续油管冲砂洗井实验模拟装置测量并记录实验数据具体包括如下步骤：

23、将砂砾浸入洗井液中，控干所述砂砾中液体，记录所述砂砾的原始质量；

24、打开密封盖将射流喷头移动至所述第一水平管体的一端；

25、将所述砂砾铺设在所述第一水平管体内形成砂床，记录所述砂床的两端的起止位置坐标、以及所述砂床的高度；

26、将所述连续油管设置在所述第一水平管体内的第一偏心位置，通过连续油管带动所述射流喷头移动至所述第一水平管体的另一端，关闭所述密封盖；

27、将第一控制阀开启至第一开度、打开第二控制阀、启动空气压缩机，调节所述空气压缩机的出口压力至气体流量计读数为第一气量预设值，记气体流量计的读数、第二压力表的读数；

28、将洗井液从注液口注满所述第一水平管体，关闭第二控制阀；

29、启动泥浆泵，将所述泥浆泵切换至第一泵送状态，将洗井液泵入输液管路，排出输液管路内的气泡；

30、将所述第一控制阀切换至第二开度，将所述泥浆泵切换至第二泵送状态，记录液体流量计的读数和第一压力表的读数；

31、通过所述连续油管以第一速度带动所述射流喷头由所述第一水平管体的另一端移动至所述第一水平管体的一端；

32、当所述射流喷头脱离所述砂床时，关闭所述泥浆泵、所述空气压缩机、所述第一控制阀，开启第二控制阀，记录所述射流喷头的运动时间、所述射流喷头的最终位置坐标；

33、将进入沉沙池的砂砾控干洗井液并称重，获取返出的砂砾的总重量。

34、本发明的技术方案具有以下显著有益效果：

35、本发明所述水平井段连续油管冲砂洗井实验模拟装置使用时，将砂砾堆积在第一水平管体内形成砂床，从而能够模拟水平井的堵塞问题。通过设置在第一水平管体上的注液口和出砂口，能够将洗井液注入第一水平管体内，从而能够模拟水平井的洗井液返排出井室的过程。通过连续油管与射流喷头相配合，能够向第一水平管体内注入洗井液，从而模拟水平井的洗井过程。并且连续油管偏心地设置在第一水平管体内，能够用于模拟连续油管在水平井中的实际使用环境。使得水平井段连续油管冲砂洗井实验模拟装置能够模拟真实环境下水平井的冲砂洗井过程，从而便于量化研究水平井的冲砂洗井的影响因素，具有更好的实验结果准确性。

36、本发明能够通过利用连续油管、射流喷头与第一水平管体能够模拟冲砂洗井过程，从而通过记录单位时间内砂床的移动距离和砂砾的总返排量，能够定量出冲砂洗井的效果，并且通过利用该水平井段连续油管冲砂洗井实验模拟装置还能够进一步探究射流排量、气体流量、连续油管偏心度、连续油管上提速度、连续油管下放速度在内的等多种因素对冲砂洗井的影响，该水平井段连续油管冲砂洗井实验模拟装置具有结构简单可靠、实验操作方便、制造成本低等优点。