井下水力脉动纳米降压增注实验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于石油水井降压增注技术领域，提供了一种井下水力脉动纳米降压增注实验装置及方法，实验装置包括通过管线依次连通的驱替泵、中间容器、脉动载荷发生装置、岩心夹持器和分层计量系统，所述岩心夹持器连接有围压加载系统和电阻率测量系统，所述岩心夹持器外设有恒温箱，所述中间容器内设有纳米材料。本发明专利技术是针对目前致密油水井降压增注技术措施有效期短，效果不显著等问题，将井下水力脉动技术与纳米降压增注技术集成创新，利用物理‑化学协同作用，提高水井处理半径，改善近井带孔、渗条件，从而提高水井降压增注效果、延长措施有效期。

Underground Hydraulic Pulsation Nanometer Pressure Reducing and Injection Increasing Device and Method

The invention belongs to the technical field of depressurization and injection enhancement in oil and water wells, and provides an experimental device and method for downhole hydraulic pulsation nano-depressurization and injection enhancement. The experimental device includes a displacement pump, an intermediate container, a pulsating load generating device, a core clamp and a stratified metering system connected by pipelines in turn. The core clamp is connected with a confining pressure loading system and a resistivity measuring system. A thermostat is arranged outside the core gripper, and nanometer materials are arranged inside the intermediate container. The invention aims at the problems of short validity period and no significant effect of the current pressure-reducing and injection-increasing technical measures in tight oil and water wells, integrates the downhole hydraulic pulsation technology with nano-pressure-reducing and injection-increasing technology, utilizes the physical and chemical synergistic effect, enhances the treatment radius of water wells, improves the borehole and seepage conditions near wells, thereby improves the pressure-reducing and injection-increasing effect of water wells and prolongs the validity period of the measures.

【技术实现步骤摘要】
井下水力脉动纳米降压增注实验装置及方法
本专利技术属于石油水井降压增注
；具体涉及一种井下水力脉动纳米降压增注实验装置及方法。
技术介绍
致密油水井降压增注技术主要包括酸化、表面活性剂、水力振动、活性纳米材料、循环脉冲法等解堵技术。酸化是油气井增产、注入井增注的一项有强化采油效的技术措施。其原理是通过酸液对岩石胶结物或地层孔隙、裂缝内塞物等的溶解和溶蚀作用，恢复或提高地层孔隙和裂缝的渗透性。用于因储层结垢以及注入水中的悬浮固体颗粒堵塞造成的欠注井或深部污染、多次增注无效井。由于酸化工艺对酸液的一些特殊要求，需要在酸液中加入添加剂，防止酸液在储层中产生有害影响。酸化或化学解堵可有效地处理近井地带，作为辅助的增产措施。此外，对于不同的岩性采用的酸化工艺也不同。表面活性剂可有效降低低渗透油田注水启动压力和注水井注入压力，从而达到降压增注的目的，是一种适应低渗透油田降压增注的新技术，在大庆油田应用取得较好效果。近年来，提出了在绝对渗透率改变困难的条件下，试图通过改变油、岩石和水之间的界面张力，来改善油水的渗流性，提高水相的渗透率，降低油层注入压力的新思路。在这种思路的指导下，国内一些低渗透油田陆续开展了低浓度表面活性剂体系降压增注试验研究，并取得了一定的成果。室内试验研究结果表明，把表面活性剂体系注入岩心中，可以大幅降低注入压力，效果最佳可以达到40%～60%。近几年，低浓度表面活性剂体系降压增注技术已应用于国内很多油田，如大庆、胜利和中原油田的一些低渗透区块进行了现场试验。水井长期间注、停注或不能正常配注，井底亏空严重、油井产液量小、油层压力低、产液量递减速度快，这些问题普遍存在于这些区块筛选的试验井，而其他增产措施又很难适合于这些井。由于以上情况，低渗透特低渗透油田迫切需要采取新的降压增注技术来提高的水驱开发效果和原油采收率。水力振动解堵增注技术，通过井下振动工具将循环能量转化为机械振动，产生压力波在孔隙通道中传播，并自动调整振动频率直到与地层本身频率相同，发生共振，使孔隙壁上的盐、垢和蜡被剥落或疲劳破碎，打通被堵塞的喉道，增加孔隙之间的连通性，产生解堵和降压增注的目的，常用于固相颗粒堵塞的地层降压增注。现场施工表明，水力振动解堵技术特别是井壁解堵方面具有较好的解堵效果。水力振动解堵作为增注措施可单独应用，也能同其他解堵一起使用，如先酸化后振动。活性纳米材料降压增注技术，活性纳米材料具有极强的憎水亲油能力。活性纳米材料通过携带介质进入地层，吸附在地层岩石表面，使岩石发生润湿翻转，由亲水性变为亲油性地层，则其油相渗透率呈下降趋势，水相渗透率则呈上升趋势。已应用与中原文东油田，结果表明：活性纳米材料能有效提高注水井吸水能力、降低注水压力，且无二次堵塞。循环脉冲法是把工作液注入油层，使井内压力提高并迅速降低，在油层形成脉冲作用，使岩层的结构强度降低，形成微裂缝，使岩层内部孔隙空间扩大，并使孔隙通道的堵塞物质得以清除，从而使地层的渗透率提高。注入液体时分级提高压力，但不能大于地层破裂压力。在每级压力上进行10~15次循环，为大大提高循环脉冲处理效果可使用气液混合物作工作液。提高循环脉冲处理效果的另一种方法是使用气举管柱进行作业。每级压力进行次循环后反洗，可携带出处理地层带的堵塞颗粒。应用循环脉冲法处理近井底地层，需要花费较长的时间和大量的工作液，但效果很好。将以上单项技术集成创新是提高水井降压增注效果、延长措施有效期的发展方向之一。据文献调研结果，水力脉冲辅助酸化技术有所报道，但所用酸液为常规酸，水力脉冲辅助纳米降压增注技术未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种井下水力脉动纳米降压增注实验装置，克服目前致密油水井降压增注技术措施有效期短，效果不显著等问题。本专利技术的另一个目的在于提供井下水力脉动纳米降压增注实验方法。本专利技术提供的技术方案如下：井下水力脉动纳米降压增注实验装置，包括通过管线依次连通的驱替泵、中间容器、脉动载荷发生装置、岩心夹持器和分层计量系统，所述岩心夹持器连接有围压加载系统和电阻率测量系统，所述岩心夹持器外设有恒温箱，所述中间容器内设有纳米材料。所述岩心夹持器为立方体，所述岩心夹持器包括模拟注入井筒、胶套、围压加载空腔和模拟采出井筒，所述胶套用于包裹模拟岩心，所述围压加载空腔设于胶套外，所述岩心夹持器的每个侧面由多个围压加载空腔由内向外叠制而成，每个围压加载空腔分别与围压加载系统相连；所述模拟注入井筒和模拟采出井筒沿立方体的对角线竖直设置且均与模拟岩心相通，所述模拟注入井筒和模拟采出井筒均包括模拟井筒内层和模拟井筒外层，所述模拟井筒内层设于模拟井筒外层内且两者可周向相对运动，所述模拟井筒内层和模拟井筒外层上均设有多个炮眼，所述模拟井筒内层的不同相位上设有不同数量的炮眼。所述脉动载荷发生装置包括高频脉冲伺服阀和三通壳体，所述三通壳体包括水平向活塞插装口、第一竖向进液孔和第二竖向进液孔，所述水平向活塞插装口设于三通壳体的中部侧壁且后部密封，所述第一竖向进液孔和第二竖向进液孔分别由上至下设置和由下至上设置，所述第一竖向进液孔和第二竖向进液孔均与水平向活塞插装口内部相通且两者错开设置，所述第二竖向进液孔与中间容器相通，所述第一竖向进液孔与岩心夹持器相通；所述高频脉冲伺服阀包括密封外壳和设于密封外壳内的T字形活塞，所述T字形活塞端部伸出至水平向活塞插装口内，所述T字形活塞包括水平向活塞杆和安装在水平向活塞杆正前方的活塞头，所述水平向活塞杆上套装有复位弹簧，复位弹簧卡装在活塞头与密封外壳的后部内壁之间，所述密封外壳前部开有进油口，该进油口通过液压油输送管道依次连接有储能管、计量柱塞泵和液压储油罐，所述密封外壳的中后部侧壁上开有出油口，所述出油口通过回流管道与液压油储罐的进油口相接。所述围压加载系统包括围压泵和控制柜，所述控制柜与围压泵电连接，所述采出流体计量系统的出口处设有回压泵。井下水力脉动纳米降压增注实验方法，使用井下水力脉动纳米降压增注实验装置，包括以下步骤：步骤1）制作模拟纵向多层非均质岩心，然后装入岩心夹持器；步骤2）打开围压加载系统中的围压泵，给岩心夹持器加围压至实验设定压力并保持恒定；步骤3）将模拟纵向多层非均质岩心抽真空注入饱和地层水；步骤4）开启恒温箱将岩心夹持器加热至实验设定温度并保持恒定；步骤5）开启驱替泵加驱替压力，根据实验设计的注入速度调节驱替泵的注入速度，记录驱替压力一；步骤6）打开脉动载荷发生装置，使中间容器排出的纳米材料产生脉动载荷后注入岩心夹持器中的模拟纵向多层非均质岩心，注入完成后，再次进行水驱，记录驱替压力二；步骤7）得到驱替压力一与驱替压力二的差值，差值越大，则降压增注效果好，对应的纳米材料或注入速度为该模拟岩心对应的非均质多层油层施工时的优选工艺参数。所述模拟纵向多层非均质岩心通过天然岩心或人造岩心制作，所述模拟纵向多层非均质岩心制作时首先根据实际油藏储层展布、高低起伏情况制作模型底座，之后根据储层纵向层数，逐层加工，底层与模型底座契合。使用人造岩心制作非均质多层模拟岩心的过程如下：根据实际储层物性使用环氧树脂和不同粒径石英砂混合制造，混合完成后置于模型底座，加压成型，逐层加工；在环氧树脂和不同粒径石英砂混合后尚未胶结前，将电阻率测量系统8的探头本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.井下水力脉动纳米降压增注实验装置，其特征在于：包括通过管线依次连通的驱替泵（1）、中间容器（2）、脉动载荷发生装置（3）、岩心夹持器（7）和分层计量系统（10），所述岩心夹持器（7）连接有围压加载系统（6）和电阻率测量系统（8），所述岩心夹持器（7）外设有恒温箱（9），所述中间容器（2）内设有纳米材料。

【技术特征摘要】
1.井下水力脉动纳米降压增注实验装置，其特征在于：包括通过管线依次连通的驱替泵（1）、中间容器（2）、脉动载荷发生装置（3）、岩心夹持器（7）和分层计量系统（10），所述岩心夹持器（7）连接有围压加载系统（6）和电阻率测量系统（8），所述岩心夹持器（7）外设有恒温箱（9），所述中间容器（2）内设有纳米材料。2.根据权利要求1所述的井下水力脉动纳米降压增注实验装置，其特征在于：所述岩心夹持器（7）为立方体，所述岩心夹持器（7）包括模拟注入井筒（4）、胶套（14）、围压加载空腔（15）和模拟采出井筒（5），所述胶套（14）用于包裹模拟岩心，所述围压加载空腔（15）设于胶套（14）外，所述岩心夹持器（7）的每个侧面由多个围压加载空腔（15）由内向外叠制而成，每个围压加载空腔（15）分别与围压加载系统（6）相连；所述模拟注入井筒（4）和模拟采出井筒（5）沿立方体的对角线竖直设置且均与模拟岩心相通，所述模拟注入井筒（4）和模拟采出井筒（5）均包括模拟井筒内层（13）和模拟井筒外层（12），所述模拟井筒内层（13）设于模拟井筒外层（12）内且两者可周向相对运动，所述模拟井筒内层（13）和模拟井筒外层（12）上均设有多个炮眼，所述模拟井筒内层（13）的不同相位上设有不同数量的炮眼。3.根据权利要求1所述的井下水力脉动纳米降压增注实验装置，其特征在于：所述脉动载荷发生装置（3）包括高频脉冲伺服阀（22）和三通壳体（23），所述三通壳体（23）包括水平向活塞插装口（24）、第一竖向进液孔（25）和第二竖向进液孔（26），所述水平向活塞插装口（24）设于三通壳体（23）的中部侧壁且后部密封，所述第一竖向进液孔（25）和第二竖向进液孔（26）分别由上至下设置和由下至上设置，所述第一竖向进液孔（25）和第二竖向进液孔（26）均与水平向活塞插装口（24）内部相通且两者错开设置，所述第二竖向进液孔（26）与中间容器（2）相通，所述第一竖向进液孔（25）与岩心夹持器（7）相通；所述高频脉冲伺服阀（22）包括密封外壳和设于密封外壳内的T字形活塞（27），所述T字形活塞（27）端部伸出至水平向活塞插装口（24）内，所述T字形活塞（27）包括水平向活塞杆和安装在水平向活塞杆正前方的活塞头，所述水平向活塞杆上套装有复位弹簧（29），复位弹簧（29）卡装在活塞头与密封外壳的后部内壁之间，所述密封外壳前部开有进油口（28），该进油口（28）通过液压油输送管道（21）依次连接有储能管、计量柱塞泵（17）和液压储油罐（16），所述密封外壳的中后部侧壁上开有出油口（30），所述出油口（30）通过回流管道与液压油储罐的进油口（28）相接。4.根据权利要求1所述的井下水力脉动纳米降压增注实验装置，其特征在于：所述围压加载系统（6）包括围压泵和控制柜，所述控制柜与围压泵电连接，所述采出流体计量系统的出口处设有回...

【专利技术属性】
技术研发人员：许洪星，王祖文，张冕，刘国良，兰建平，池晓明，温亚魁，姬随波，段腾龙，纪冬冬，杨敏，尹国勇，高宇，刘小会，高红平，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司，中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司，
类型：发明
国别省市：四川,51