一种封堵球机械封堵实验装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种封堵球机械封堵实验装置及方法，属于对油藏投球分层改造工艺中的封堵球封堵套管技术领域。
【背景技术】
[0002]完井时对储层进行分层压裂作业，可以增加储量的动用程度，提高单井产量，获得良好的经济和社会效益。采用封堵球进行分层压裂具有使用简单、配套设备少、成本低，对井筒的影响小等优点，因而得到较为广泛的应用；封堵球分层压裂是一种机械封堵逐层压裂技术，适用于储层层间间隔小、储层地应力差明显的多层段射孔油气层分层压裂施工，该项技术工艺原理是:在地应力差的控制下，首先压开破裂压力低的储层层段，实现该层段的改造；之后投放一定数量的封堵球，利用压开层段吸液量大的特点，通过压裂液将封堵球带入已压开层段的套管射孔孔眼处，封堵该层套管射孔孔眼，迫使压裂液进入未压开层段，实现分层改造。由于对封堵球作业参数缺少相关的实验评价手段，在使用封堵球进行分层改造作业时，存在一定的不确定性，造成分层不完善，影响改造效果。封堵球能否进入欲封堵层位套管的射孔孔眼实现封堵是决定分层压裂施工能否成功的关键。压裂液的液体排量大小及不同层位的吸液能力差异是决定封堵球能否准确封堵欲封堵层位套管射孔孔眼的重要因素；目前缺少用于测试实现封堵球封堵孔眼的最低液体排量、评价不同层位的吸液能力差异对封堵球准确封堵预封堵层位套管孔眼的影响规律的实验装置。
【发明内容】
[0003]为了克服现有技术的不足，本发明提供一种封堵球机械封堵实验装置及方法，解决目前缺乏测试封堵球机械封堵所需的流体最低排量的问题。
[0004]一种封堵球机械封堵实验装置，包括:
[0005]水箱，用于容纳压裂液；
[0006]柱塞泵，与水箱通过管路连接；
[0007]实验管柱，与柱塞泵通过管路连接；所述实验管柱包括依次连接的接头、套管管柱和套管堵头，其中
[0008]接头，通过管路与柱塞泵连通；
[0009]套管管柱，由多个开孔套管依次连接而成，所述套管管柱的上端与接头连接，下端通过套管堵头密封；其中，每一开孔套管包括:具有外螺纹的第一连接端和具有内螺纹的第二连接端，所述第一连接端与第二连接端相适配；所述开孔套管的管壁由内侧壁和外侧壁构成，内侧壁和外侧壁之间形成环形空腔，其中内侧壁上开有连通环形空腔的测试孔，所述外侧壁上具有连通环形空腔的出液口 ；
[0010]吸水量控制管，连通所述出液口和水箱，所述吸水量控制管上一侧设有启闭阀门、流量计及节流阀门；
[0011]压力表，设于柱塞泵与实验管柱之间的管路上；
[0012]泄压管，设于柱塞泵与实验管柱之间的管路上；
[0013]泄压阀，设于泄压管上。
[0014]作为优选，所述环形空腔内填充有滤料。
[0015]作为优选，所述滤料由金属颗粒烧结而成。
[0016]作为优选，所述测试孔在所述内侧壁上呈螺旋形分布。
[0017]作为优选，所述测试孔在螺旋角为60°的螺旋线上分布。
[0018]作为优选，所述测试孔在轴向上I米的长度内分布有16个。
[0019]作为优选，所述柱塞泵为电动柱塞泵，所述电动柱塞泵的电机连接有变频器。
[0020]作为优选，所述套管管柱由4个开孔套管连接而成。
[0021]作为优选，所述接头包括第一端和第二端，所述第一端通过管路与柱塞泵连接，所述第一端具有对称环形吊耳。
[0022]一种封堵球机械封堵实验方法，采用上述的一种封堵球机械封堵实验装置，含有以下步骤；
[0023]I)准备待测试的封堵球，水箱内装有实验用压裂液，进行密封性试压，封堵球直径应不小于测试孔直径；
[0024]2)开启不同数量的吸水量控制管，按如下步骤测定连通不同测试孔数量下实现封堵球封堵测试孔的压裂液最低临界排量:
[0025](2a)关闭泄压阀，开启柱塞泵，通过变频器调节电动柱塞泵的液体排量Q从0.1立方/分钟逐级增加至1.5立方/分钟，每级增加幅度为0.1立方，在每级排量下稳定注入I分钟后，记录每级排量下压力表的压力值PQ ；
[0026](2b)在排量Q为0.1立方/分钟情况下向水箱中投入数量为连通的测试孔数量的I?L 5倍的封堵球，观察压力表的压力值的变化情况，若出现投球后压力表压力值高于投球前压力表压力值的情况，说明测试孔发生封堵，记录此时排量，进行步骤(2c);反之，按照每级为0.1立方的幅度逐级增加泵入排量，每增加一次排量投球一次，投球数量不变，直至出现投球后压力表压力值高于投球前压力表压力值的情况，记录此时排量，进行步骤(2c)。
[0027](2c)停泵，开启泄压阀泄压，旋开套管堵头，关闭泄压阀，将管路与接头连接处旋开，将测试后的开孔套管的出液口与柱塞泵连接，开启柱塞泵反向注液，清除测试孔内的封堵球。
[0028]作为优选，所述封堵球直径为测试孔直径的1.1?1.5倍。
[0029]本发明的另一目的为提供一种测试储层吸水量差异对封堵球封堵层位影响的方法，解决目前缺乏测试封堵球机械封堵中不同层位的吸水能力差异对小球封堵层位影响规律的实验设备的问题。实现上述目的技术方案如下:
[0030]测试储层吸水量差异对封堵球封堵层位影响的方法，采用上述装置，包括如下步骤:
[0031]a.只开启套管管柱中两端的开孔套管与水箱连接的上的吸水量控制管上的启闭阀，开启柱塞泵，并设定液体排量为实现封堵所需最低临界排量，调节与最上端开孔套管连接的吸水量控制管上的节流阀和与最下端开孔套管连接的吸水量控制管上的节流阀的开度，使两者的流量比实现1:9、2:8、3:7、4:6、1:1这五种工况，并分别在这五种工况下按照步骤b进行测试；
[0032]b.向水箱内投入数量为连通的测试孔数量的0.5?I倍的封堵球，待封堵球全部进入管路后，记录两个吸水量控制管的流量值变化用于实验分析，停泵，分别清除两个开孔套管测试孔内的封堵球，并分别收集查验个数；通过综合在投球前后流量值变化情况、对比封堵球在开孔套管内的分布情况，分析储层吸水量差异对封堵球封堵层位的影响。
[0033]与现有技术相比，本发明的有益效果在于:
[0034]1、本发明提供了封堵球机械封堵实验装置及实验方法。实现了测试封堵球封堵测试孔的最低临界排量；实现测试孔眼数量对实现封堵球封堵孔眼的最低液体排量的影响；实现了测试层位间吸水量差异对封堵球封堵层位的影响；为确定输送封堵球的液体施工排量提供指导。
[0035]2、本发明中的开孔套管的内侧壁布有的穿透性圆孔(测试孔)模拟施工井套管射孔孔眼，为封堵球提供封堵空间；开孔套管管壁内的环形空腔填充金属滤芯，能够稳定空腔内液体流场，使之更接近孔隙性储层吸液特征。
[0036]3、本发明中的吸水量控制管通过调整节流阀的开度模拟储层吸水能力；同时可以通过吸水量控制管上启闭阀的开启与关闭实现增加与减少测试孔的联通数量，更为方便在实验过程中调整测试孔的连通数量。
【附图说明】
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