含蠟油井關(guān)井再開(kāi)井頂擠壓力的實(shí)驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種含蠟油井關(guān)井再開(kāi)井頂擠壓力的實(shí)驗(yàn)裝置，其包括：模擬井筒，其具有內(nèi)管及套設(shè)在內(nèi)管外的外管，內(nèi)管與外管之間形成有環(huán)形腔，外管的一端開(kāi)設(shè)有進(jìn)水口，其另一端開(kāi)設(shè)有出水口，進(jìn)水口、出水口分別與環(huán)形腔相連通；其中，模擬井筒的兩端分別密封設(shè)有盲板，模擬井筒一端的盲板上設(shè)有氣嘴；循環(huán)系統(tǒng)，其具有水浴箱，水浴箱分別與進(jìn)水口、出水口相連接；加載測(cè)試系統(tǒng)，其具有氣瓶，氣瓶與氣嘴相連。本實(shí)用新型的含蠟油井關(guān)井再開(kāi)井頂擠壓力的實(shí)驗(yàn)裝置，可測(cè)試油井關(guān)井后不同位置井筒內(nèi)相應(yīng)溫度頂擠膠凝原油所需的壓力，為后續(xù)判斷再開(kāi)井所需要的頂擠壓力提供重要的依據(jù)。
【專利說(shuō)明】含蠟油井關(guān)井再開(kāi)井頂擠壓力的實(shí)驗(yàn)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型有關(guān)于一種頂擠壓力的實(shí)驗(yàn)裝置，尤其有關(guān)于一種油井開(kāi)采領(lǐng)域中的含蠟油井關(guān)井再開(kāi)井頂擠壓力的實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]油井開(kāi)采出的原油大多數(shù)屬于高含蠟、高凝點(diǎn)原油。若遇異常情況，油井可能出現(xiàn)緊急關(guān)斷。生產(chǎn)井停產(chǎn)一段時(shí)間之后，井筒和地層內(nèi)的流體將不再流動(dòng)，逐漸達(dá)到靜止?fàn)顟B(tài)。井筒內(nèi)的原油溫度逐漸降低，蠟在原油中的溶解度大幅下降，當(dāng)油溫低于析蠟點(diǎn)時(shí)，蠟將不斷結(jié)晶析出，使得原油成為以蠟晶為主要分散相的膠體體系或固液懸浮體系。當(dāng)原油中蠟晶濃度增大到一定程度時(shí)，蠟晶之間形成復(fù)雜的三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使原油被包裹在結(jié)構(gòu)中，整體上失去流動(dòng)性，成為膠凝原油(也即，凝油段)，隨著停輸時(shí)間的增加，凝油段部分油溫甚至可低于凝點(diǎn)以下十幾度。再開(kāi)井時(shí)，若所需頂擠壓力超過(guò)泵能提供的壓力或鋼管所能承受的強(qiáng)度，則無(wú)法實(shí)現(xiàn)再開(kāi)井。
[0003]如何準(zhǔn)確判斷關(guān)井再開(kāi)井的安全性，一直是含蠟油井運(yùn)行的關(guān)鍵問(wèn)題。一方面用數(shù)學(xué)方法描述復(fù)雜的停井再開(kāi)井過(guò)程時(shí)，需要進(jìn)行較多的簡(jiǎn)化處理；另一方面影響停輸再啟動(dòng)的因素眾多，其中一些因素又具有一定的隨機(jī)性和模糊性，因此難以建立關(guān)井再開(kāi)井頂擠壓力的數(shù)學(xué)描述模型。受油井安全運(yùn)行條件的限制，也難以在現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展試驗(yàn)。
[0004]目前圍繞地面長(zhǎng)距離含蠟原油輸油管道的停輸再啟動(dòng)進(jìn)行了較多的研究。石油大學(xué)儲(chǔ)運(yùn)教研室在20世紀(jì)70年代曾建造小型模型管道；中國(guó)石油天然氣管道科學(xué)研究院于1985年開(kāi)始建造了一套管流試驗(yàn)裝置，該裝置測(cè)試管段長(zhǎng)66m，內(nèi)徑48.9mm,以螺桿泵為動(dòng)力源，采用套管控溫，實(shí)現(xiàn)了原油在管道中的循環(huán)流動(dòng)；1992年石油大學(xué)(北京)儲(chǔ)運(yùn)教研室研制一套小型管流試驗(yàn)裝置，該試驗(yàn)裝置以螺桿泵或空氣壓縮機(jī)作為動(dòng)力源，測(cè)試管段有兩套，通過(guò)閥門控制可實(shí)現(xiàn)測(cè)試管段長(zhǎng)度的變化，使用水浴控溫；新疆石油設(shè)計(jì)院也建造了一套管流試驗(yàn)裝置，仍采用螺桿泵作為動(dòng)力源，并利用水套控制油溫；艾慕陽(yáng)等人建造了小型圓環(huán)形的管流裝置并對(duì)原油進(jìn)行了管流模擬研究，該裝置利用磁場(chǎng)作用力以非接觸方式驅(qū)動(dòng)流體在環(huán)形管內(nèi)循環(huán)流動(dòng)；石油大學(xué)(華東)儲(chǔ)運(yùn)教研室于1995年建造了一套管流模擬試驗(yàn)裝置，可以模擬管道正常運(yùn)行、停輸和再啟動(dòng)過(guò)程。
[0005]盡管圍繞長(zhǎng)距離含蠟原油輸油管道的停輸再啟動(dòng)進(jìn)行了較多的研究，但長(zhǎng)距離輸油管道與油井油管及長(zhǎng)距離輸油管道停輸再啟動(dòng)與油井關(guān)井再開(kāi)井存在諸多不同之處，也導(dǎo)致二者出現(xiàn)以下不同的結(jié)果:
[0006]I)與垂直的油井油管相比，輸油管道基本屬水平管道；2)與長(zhǎng)距離輸油管道相比，油井的油管屬短管道；3)與使用于高壓環(huán)境的油井油管相比，長(zhǎng)距離輸油管道的許用壓力較低；4)與關(guān)井后油可接受管內(nèi)凝油溫度降至凝點(diǎn)十幾度以下相比，長(zhǎng)距離輸油管道停輸后只可接受原油溫度降至凝點(diǎn)附近；5)與長(zhǎng)距離輸油管道沿線地溫基本不變不同，沿井筒地層溫度隨著地層深度增加而上升。
[0007]由于沿井筒的地層溫度隨著地層深度增加而上升，因此油井關(guān)井后只有靠近地面的數(shù)百米油管內(nèi)的原油受低地溫影響可能出現(xiàn)凝油段，接近地面處凝油溫度可降到凝點(diǎn)以下十幾度，顯現(xiàn)出較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。因油管承壓能力較高，凝油長(zhǎng)度相對(duì)較短，依然還是有可能通過(guò)較大的頂擠壓力將其頂出的。但長(zhǎng)距離輸油管道的站間距為數(shù)十公里，且管道承壓能力相對(duì)較低，因此長(zhǎng)距離輸油管道停輸后管內(nèi)原油溫度只可接受降至凝點(diǎn)附近，具有較弱的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，否則導(dǎo)致管道無(wú)法再啟動(dòng)。
[0008]長(zhǎng)距離輸油管道停輸后管內(nèi)原油降溫收縮，導(dǎo)致原油并非充滿整個(gè)管道截面，管段內(nèi)原油存在孔隙，即冷卻作用產(chǎn)生了疏松性，油中孔隙降低了原油的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，對(duì)管道的整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程是有利的；但垂直的生產(chǎn)井停井后，管內(nèi)原油在自身重力的作用下不斷補(bǔ)償溫降收縮產(chǎn)生的空間，可認(rèn)為井筒內(nèi)膠凝原油連續(xù)無(wú)孔隙。故油井內(nèi)凝原油所處的狀態(tài)與長(zhǎng)距離輸油管內(nèi)凝原油所處的狀態(tài)不同。
[0009]因此無(wú)法用水平實(shí)驗(yàn)環(huán)道模擬井筒問(wèn)題，因此，有必要提供一種針對(duì)油井的實(shí)際情況設(shè)計(jì)的確定關(guān)井再開(kāi)井頂擠壓力的實(shí)驗(yàn)裝置，以解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0010]本實(shí)用新型的目的是提供一種含蠟油井關(guān)井再開(kāi)井頂擠壓力的實(shí)驗(yàn)裝置，通過(guò)該實(shí)驗(yàn)裝置可測(cè)試油井關(guān)井后不同位置井筒內(nèi)相應(yīng)溫度頂擠膠凝原油所需的壓力，為后續(xù)判斷再開(kāi)井所需要的頂擠壓力提供重要的依據(jù)，其可用于指導(dǎo)油井的安全生產(chǎn)。
[0011]本實(shí)用新型的上述目的可采用下列技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0012]本實(shí)用新型提供一種含蠟油井關(guān)井再開(kāi)井頂擠壓力的實(shí)驗(yàn)裝置，所述含蠟油井關(guān)井再開(kāi)井頂擠壓力的實(shí)驗(yàn)裝置包括:
[0013]模擬井筒，其具有內(nèi)管及套設(shè)在所述內(nèi)管外的外管，所述內(nèi)管與所述外管之間形成有環(huán)形腔，所述外管的一端開(kāi)設(shè)有進(jìn)水口，其另一端開(kāi)設(shè)有出水口，所述進(jìn)水口、所述出水口分別與所述環(huán)形腔相連通；其中，所述模擬井筒的兩端分別密封設(shè)有盲板，所述模擬井筒一端的所述盲板上設(shè)有氣嘴；
[0014]循環(huán)系統(tǒng)，其具有水浴箱，所述水浴箱分別與所述進(jìn)水口、所述出水口相連接；
[0015]加載測(cè)試系統(tǒng)，其具有氣瓶，所述氣瓶與所述氣嘴相連。
[0016]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述進(jìn)水口與所述出水口沿所述外管的管壁呈180度錯(cuò)開(kāi)設(shè)置。
[0017]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述氣瓶與所述氣嘴之間設(shè)有壓力表。
[0018]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述氣瓶上設(shè)有閥門。
[0019]本實(shí)用新型的含蠟油井關(guān)井再開(kāi)井頂擠壓力的實(shí)驗(yàn)裝置的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)是:本實(shí)用新型將實(shí)際井筒按膠凝含蠟原油溫度劃分成不同的井段，通過(guò)含蠟油井關(guān)井再開(kāi)井頂擠壓力的實(shí)驗(yàn)裝置的循環(huán)系統(tǒng)模擬實(shí)際井筒不同井段的溫度，并通過(guò)加載測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試油井關(guān)井后模擬井筒內(nèi)相應(yīng)溫度所對(duì)應(yīng)的頂擠膠凝原油所需的壓力。通過(guò)將測(cè)量的壓力值換算成單位長(zhǎng)度頂擠壓力，再將單位長(zhǎng)度頂擠壓力換算成該溫度下實(shí)際井筒的井段長(zhǎng)度所需的凝油頂擠壓力，最后，一段一段累計(jì)后即可確定自井口向下數(shù)百米的實(shí)際井筒內(nèi)凝油的頂擠壓力，為判斷再開(kāi)井所需要的頂擠壓力提供重要的依據(jù)。使用本實(shí)用新型確定的關(guān)井再開(kāi)井頂擠壓力的實(shí)驗(yàn)裝置，可以判斷再開(kāi)井所需要的頂擠壓力和可能性，對(duì)油井的安全生產(chǎn)有重要的指導(dǎo)意義?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0020]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1為本實(shí)用新型的含蠟油井關(guān)井再開(kāi)井頂擠壓力的實(shí)驗(yàn)裝置垂直放置的主視圖。
[0022]圖2為本實(shí)用新型的含蠟油井關(guān)井再開(kāi)井頂擠壓力的實(shí)驗(yàn)裝置水平放置的主視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0024]如圖1所示，本實(shí)用新型提供一種含蠟油井關(guān)井再開(kāi)井頂擠壓力的實(shí)驗(yàn)裝置，其包括模擬井筒1、循環(huán)系統(tǒng)2和加載測(cè)試系統(tǒng)3，其中:模擬井筒I具有內(nèi)管11及套設(shè)在所述內(nèi)管11外的外管12，所述內(nèi)管11與所述外管12之間形成有環(huán)形腔13，所述外管12的一端開(kāi)設(shè)有進(jìn)水口 121，其另一端開(kāi)設(shè)有出水口 122，所述進(jìn)水口 121、所述出水口 122分別與所述環(huán)形腔13相連通；其中，所述模擬井筒I的兩端分別密封設(shè)有盲板14，所述模擬井筒I 一端的所述盲板14上設(shè)有氣嘴141 ;循環(huán)系統(tǒng)2具有水浴箱21，所述水浴箱21分別與所述進(jìn)水口 121、所述出水口 122相連接；加載測(cè)試系統(tǒng)3具有氣瓶31，所述氣瓶31與所述氣嘴141相連。
[0025]具體是，模擬井筒I的內(nèi)管11大體呈圓柱筒形，其采用與實(shí)際油管尺寸相同的油管，套設(shè)在內(nèi)管11外的外管12大體呈圓柱筒形，其采用與實(shí)際套管尺寸相同的套管；外管12套設(shè)在內(nèi)管11外之后，二者之間形成有環(huán)形腔13。在本實(shí)用新型中，外管12的上端側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有進(jìn)水口 121，其下端側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有出水口 122，該進(jìn)水口 121與出水口 122分別與環(huán)形腔13相連通。該進(jìn)水口 121與出水口 122分別靠近模擬井筒I的上端和模擬井筒I的下端設(shè)置，這樣可以減少循環(huán)流通在環(huán)形腔13內(nèi)的“死”水區(qū)域。進(jìn)一步的，該進(jìn)水口121與出水口 122沿外管12的管壁呈180度錯(cuò)開(kāi)設(shè)置，也即，該進(jìn)水口 121與出水口 122沿外管12的環(huán)向錯(cuò)開(kāi)180度，這樣可以進(jìn)一步避免環(huán)形腔13內(nèi)出現(xiàn)“死”水區(qū)域。
[0026]在模擬井筒I的上端和下端分別設(shè)有連接法蘭15，該連接法蘭15上密封連接有盲板14，盲板14是通過(guò)螺栓等連接件固定連接在連接法蘭15上從而實(shí)現(xiàn)與模擬井筒I的連接。在本實(shí)用新型中，盲板14與連接法蘭15之間夾設(shè)有墊片16，該墊片16可進(jìn)一步保證盲板14與連接法蘭15之間連接的密封性。在本實(shí)施例中，連接在模擬井筒I上端的盲板14上設(shè)有氣嘴141，該氣嘴141由鋼管制成，其與模擬井筒I的內(nèi)管11相連通。
[0027]循環(huán)系統(tǒng)2的水浴箱21中盛裝有循環(huán)水，該水浴箱21的一端通過(guò)進(jìn)水管22與連接在外管12進(jìn)水口 121處的水嘴相連接，其另一端通過(guò)出水管23與連接在外管12出水口122處的水嘴相連接，在本實(shí)用新型中，連接在外管12進(jìn)水口 121處的水嘴、以及連接在外管12出水口 122處的水嘴由鋼管制成。該水浴箱21用于向外管12與內(nèi)管11之間的環(huán)形腔13內(nèi)通入循環(huán)水，其可保證穩(wěn)定的出水量和實(shí)驗(yàn)所需的設(shè)定溫度，并保證環(huán)形腔13內(nèi)的循環(huán)水維持較高的雷諾數(shù)和流速，起到控溫、維溫的作用。
[0028]加載測(cè)試系統(tǒng)3的氣瓶31通過(guò)連接管32與設(shè)置在模擬井筒I上端的盲板14上的氣嘴141相連接。該氣瓶31用于向模擬井筒I的內(nèi)管11中通入加載氣體。在本實(shí)用新型中，在氣瓶31與氣嘴141之間的連接管32上設(shè)有壓力表33，該壓力表33用于檢測(cè)氣瓶31通入內(nèi)管11中的加載氣體的壓力。進(jìn)一步的，該氣瓶31的出氣口處設(shè)有閥門34，該閥門34用于開(kāi)啟或關(guān)閉氣瓶31。該加載測(cè)試系統(tǒng)3是通過(guò)施加穩(wěn)定的外部加載氣體，以測(cè)試內(nèi)管11中的膠凝原油是否屈服流動(dòng)，其測(cè)試壓力誤差不大于0.005MPa。
[0029]該含蠟油井關(guān)井再開(kāi)井頂擠壓力的實(shí)驗(yàn)裝置的工作過(guò)程如下:首先組裝該實(shí)驗(yàn)裝置，先將外管12套設(shè)在內(nèi)管11的外部，內(nèi)管11與外管12之間形成的環(huán)形腔13在封閉前需進(jìn)行清掃工作，以免遺留雜質(zhì)而堵塞進(jìn)水口 121和出水口 122 ;在環(huán)形腔13清掃完畢之后，通過(guò)盲板14連接在模擬井筒I下端的連接法蘭15上從而實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬井筒I下端的密封，并確保盲板14與連接法蘭15之間的密封性，做好密閉、耐壓檢查；之后，由模擬井筒I的上端向內(nèi)管11中充入原油，待原油基本注滿后，將盲板14與模擬井筒I上端的連接法蘭15相連，以密封模擬井筒I的上端，并做好密閉、耐壓檢查；然后，將循環(huán)系統(tǒng)2的水浴箱21連接在模擬井筒I上，由水浴箱21向內(nèi)管11與外管12之間的環(huán)形腔13中注入循環(huán)水，該循環(huán)水的溫度可控，通過(guò)該循環(huán)水的溫度可以模擬實(shí)際井筒中不同位置處的地層溫度；待內(nèi)管11中的原油溫度達(dá)到預(yù)定的地層溫度后，即可進(jìn)行加壓頂擠測(cè)試，也即通過(guò)氣瓶31向內(nèi)管11中注入加載氣體，該加載氣體的壓力以滿足將內(nèi)管11中的膠凝原油頂?shù)殖鰞?nèi)管11即可。
[0030]本實(shí)用新型的含蠟油井關(guān)井再開(kāi)井頂擠壓力的實(shí)驗(yàn)裝置，請(qǐng)配合參閱圖2所示，該實(shí)驗(yàn)裝置可垂直放置或水平放置，由于該實(shí)驗(yàn)裝置整體較重，為保證實(shí)驗(yàn)裝置的穩(wěn)定性，在垂直放置或水平放置時(shí)，分別在實(shí)驗(yàn)裝置的下方安裝有支腿。例如，在圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置垂直放置的狀態(tài)下，在模擬井筒I下端的盲板14上連接有多個(gè)支腿17 ;在圖2所示的實(shí)驗(yàn)裝置水平放置的狀態(tài)下，在模擬井筒I的外管12的左右兩側(cè)的下方各連接有一個(gè)支腿17。
[0031]本實(shí)用新型將實(shí)際井筒按膠凝含蠟原油溫度劃分成不同的井段，通過(guò)該實(shí)驗(yàn)裝置的循環(huán)系統(tǒng)2模擬實(shí)際井筒不同井段的溫度，并通過(guò)加載測(cè)試系統(tǒng)3測(cè)試油井關(guān)井后模擬井筒I內(nèi)相應(yīng)溫度所對(duì)應(yīng)的頂擠膠凝原油所需的壓力。通過(guò)將測(cè)量的壓力值換算成單位長(zhǎng)度頂擠壓力，再將單位長(zhǎng)度頂擠壓力換算成該溫度下實(shí)際井筒的井段長(zhǎng)度所需的凝油頂擠壓力，最后，一段一段累計(jì)后即可確定自井口向下數(shù)百米的實(shí)際井筒內(nèi)凝油的頂擠壓力，為判斷再開(kāi)井所需要的頂擠壓力提供重要的依據(jù)，以用于指導(dǎo)實(shí)際油井的安全生產(chǎn)。
[0032]以上所述僅為本實(shí)用新型的幾個(gè)實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員依據(jù)申請(qǐng)文件公開(kāi)的內(nèi)容可以對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例進(jìn)行各種改動(dòng)或變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種含蠟油井關(guān)井再開(kāi)井頂擠壓力的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述含蠟油井關(guān)井再開(kāi)井頂擠壓力的實(shí)驗(yàn)裝置包括: 模擬井筒，其具有內(nèi)管及套設(shè)在所述內(nèi)管外的外管，所述內(nèi)管與所述外管之間形成有環(huán)形腔，所述外管的一端開(kāi)設(shè)有進(jìn)水口，其另一端開(kāi)設(shè)有出水口，所述進(jìn)水口、所述出水口分別與所述環(huán)形腔相連通；其中，所述模擬井筒的兩端分別密封設(shè)有盲板，所述模擬井筒一端的所述盲板上設(shè)有氣嘴； 循環(huán)系統(tǒng)，其具有水浴箱，所述水浴箱分別與所述進(jìn)水口、所述出水口相連接； 加載測(cè)試系統(tǒng)，其具有氣瓶，所述氣瓶與所述氣嘴相連。
2.如權(quán)利要求1所述的含蠟油井關(guān)井再開(kāi)井頂擠壓力的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述進(jìn)水口與所述出水口沿所述外管的管壁呈180度錯(cuò)開(kāi)設(shè)置。
3.如權(quán)利要求1所述的含蠟油井關(guān)井再開(kāi)井頂擠壓力的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述氣瓶與所述氣嘴之間設(shè)有壓力表。
4.如權(quán)利要求1所述的含蠟油井關(guān)井再開(kāi)井頂擠壓力的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述氣瓶上設(shè)有閥門。
【文檔編號(hào)】E21B47/06GK203702138SQ201420086735
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月27日
【發(fā)明者】張帆, 曾璐瑩, 周鵬飛, 李鵬濤, 徐青, 李芳 , 張海佳 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(北京)