一种水合物储层可视化砾石充填模拟实验系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种水合物储层可视化砾石充填模拟实验系统及方法，包括固液供给系统、反应釜、起升系统和储液罐，固液供给系统顶端通过管路与所述固液供给系统相连接；所述反应釜用于模拟井筒轴向不同位置的砾石充填与地层损伤情况；所述反应釜固定于所述起升系统上，且所述起升系统适于控制所述反应釜的倾角，以进行不同倾角下的砾石充填实验；所述储液罐通过所述管路与所述反应釜的侧壁相连通，所述储液罐用于储存自所述反应釜中返回的携砾液。本发明专利技术可以模拟开展不同井筒倾角条件下的砾石充填实验，可视化观测砾石运移、堆积、充填全流程，以及携砾液运移对水合物储层的损伤情况，从而为现场的砾石充填防砂工艺提供帮助与指导。与指导。与指导。

【技术实现步骤摘要】
一种水合物储层可视化砾石充填模拟实验系统及方法


[0001]本专利技术涉及砾石充填实验
，尤其涉及一种水合物储层可视化砾石充填模拟实验系统及其方法。

技术介绍

[0002]砾石充填防砂是将砾石、陶砾等固相颗粒充填到井筒或地层中的一种防砂工艺，它具有挡砂效果好、有效期长等优点，在传统油气完井工艺中被证明是行之有效的防砂方法，已成为国内外疏松砂岩油气田的主流防砂工艺。
[0003]中国南海神狐海域水合物储层属于未固结超细粉砂储层，但水合物的相变特性与储层的未固结性，令砾石充填工艺的应用遇到了新的问题。具体表现在如下几个方面：
[0004]一方面，需要通过选取合适的砾石充填工艺参数，令砾石随携砾液充填到需要防护的特定地层位置，并达到一定密实度，以起到防砂效果；另一方面，也需要防止砾石充填过程中由于携砾液温度效应、冲刷效应等造成地层内水合物的分解，乃至千固结泥质粉砂地层的损伤。
[0005]由于此类防砂工艺施工相对复杂、成本较高，加上现阶段对于水合物储层砾石充填施工经验缺乏等原因，目前相关研究均处于起步阶段，对于水合物储层的砾石充填工艺参数优化、充填过程对地层损伤评价等缺乏较为有效的实验手段。
[0006]现阶段的水平井砾石充填机理研究，大部分装置均针对常规油气储层而不涉及水合物储层，相关仪器的功能也多关注砾石充填效果评价，而较少涉及储层损伤评价，观测手段方面多采用局部区域观测与充填参数监测，而较少采用全流程可视化监测。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供一种水合物储层可视化砾石充填模拟实验系统及方法，以用来解决现有装置无法开展不同井型、不同筛套管组合、不同砾石充填工艺参数、不同水合物地层情况下的砾石充填效果优选评价实验的技术问题。
[0008]为解决上述问题，本专利技术提供一种水合物储层可视化砾石充填模拟实验系统，包括：
[0009]固液供给系统；
[0010]反应釜，其顶端通过管路与所述固液供给系统1相连接，所述反应釜用于模拟井筒轴向不同位置的砾石充填与地层损伤情况；
[0011]所述反应釜包括同轴设置的反应釜釜体和填砂管柱，所述填砂管柱的一端适于插入到所述反应釜釜体内，且所述填砂管柱与所述反应釜釜体的内壁之间具有环形空隙，所述反应釜釜体的内壁面涂有模拟地层填充物；
[0012]起升系统，所述反应釜固定于所述起升系统上，且所述起升系统适于控制所述反应釜的倾角，以进行不同倾角下的砾石充填实验；
[0013]储液罐，所述储液罐通过所述管路与所述反应釜的侧壁相连通，所述储液罐用于
储存自所述反应釜中返回的携砾液。
[0014]进一步的，所述反应釜釜体包括弧形釜底和盖设在所述弧形釜底上的透明玻璃窗，所述弧形釜底与所述透明玻璃窗之间形成一端封闭、另一端开口的容纳空间，且所述容纳空间的开口上盖设有釜盖。
[0015]进一步的，所述填砂管柱包括同轴顺次连接的上管柱和筛管，所述上管柱靠近所述筛管的一侧适于插入到所述筛管的底部，且所述上管柱与所述筛管之间处于封堵状态。
[0016]进一步的，所述上管柱包括外管柱和三通管，所述外管柱的顶端开设有携砾液进口，侧壁开设有两个对称设置的携砾液出口，所述三通管的第一端口携砾液适于从所述携砾液进口进入到所述上管柱内，并适于从所述携砾液出口流出。
[0017]进一步的，所述筛管的外圆周表面开设有均匀分布的筛孔，以适于将所述反应釜釜体和所述填砂管柱之间多余的携砾液进行过滤，以使液体进入所述所述筛管内。
[0018]进一步的，所述釜盖的中心开设有圆孔，所述填砂管柱的一端适于通过所述圆孔插入到所述反应釜釜体内。
[0019]进一步的，所述固液供给系统包括通过管路依次连接的泵、压力流量计和搅拌装置，所述泵适于将所述搅拌装置内预先混合的携砾液泵入到所述反应釜内进行砾石填充实验。
[0020]进一步的，所述起升系统包括水平导轨、与所述水平导轨一端垂直连接的竖直导轨、卷扬机和与所述反应釜两端固定连接的滑轮，所述卷扬机适于驱动所述反应釜的滑轮分别在所述水平导轨和所述竖直导轨内滑移。
[0021]进一步的，所述弧形釜底上沿轴线方向均布有若干组返液口，若干组所述返液口通过管路与所述储液罐连接。
[0022]本专利技术还提供了一种水合物储层可视化砾石充填模拟实验方法，采用上述所述的水合物储层可视化砾石充填模拟实验系统，包括以下步骤：
[0023]S1:样品装填：
[0024]将骨架材料与一定量的THF溶液和胶结剂均匀混合后，均匀涂抹于反应釜釜体的内壁，在形成一定厚度的同时，与填砂管柱的外壁留有一定间隙，以留出砾石充填环空；
[0025]S2:水合物合成：
[0026]安装所述填砂管柱并封闭反应釜，降低环境温度，令THF水合物合成得到模拟地层填充物；
[0027]S3:管路连接与倾角设置：
[0028]将固液供给系统与所述反应釜通过管路连接，接入所需压力传感器，通过起升系统调整所述反应釜的倾角；
[0029]S4:携砾液混合：
[0030]预先将砾石与介质流体加入所述固液供给系统中进行均匀搅拌待用；
[0031]S5:砾石充填实验：
[0032]设定所述固液供给系统、所述反应釜和所述起升系统的充填参数，将携砾液泵入所述反应釜中，令携砾液通过所述填砂管柱进入所述反应釜釜体与所述填砂管柱之间的充填环空中充填，多余携砾液通过所述反应釜的周围返液口及所述填砂管柱的内部通道返回储液罐中，连续拍摄所述反应釜内的砾石运移堆积与地层损伤影像。
[0033]本专利技术与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：
[0034]1、固液供给系统用于制作合成水合物，为后续的反应釜2模拟井筒的砾石充填与地层损伤情况提供物质技术基础，起升系统3控制反应釜2的倾角，以进行不同倾角下的砾石充填实验，通过调整反应釜的轴向倾角与内部填砂管柱的偏置度，实现模拟不同井型的砾石充填评价实验，研究不同井型对应的最优砾石充填工艺参数，反应釜主体采用透明有机玻璃且在截面位置留有观察窗，可以直观实时监测砾石充填全过程的砾石运移、堆积过程与地层损伤状态，为评价砾石充填工艺参数的有效性与合理性提供依据。
[0035]2、通过更换填砂管柱的通道段、筛管段配件，开展对于不同筛管形式、尺寸组合下的砾石充填效果评价与工艺参数优化实验，可为填砂管柱设计优化提供实验支撑。
[0036]3、通过更换模拟地层的骨架材料、水合物合成基质，可实现对于不同类型水合物储层的近似模拟，用于开展针对不同水合物储层的砾石充填实验，优选对应的充填工艺参数。
附图说明
[0037]图1是本专利技术实施例中水合物储层可视化砾石充填模拟实验系统的结构示意图；
[0038]图2是本专利技术实施例中反应釜的剖面结构示意图；
[0039]图3是本专利技术实施例中反应釜横截面的结构示意图；
[0040]图4是本专利技术实施例中砾石填砂管柱的结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水合物储层可视化砾石充填模拟实验系统，其特征在于，包括：固液供给系统(1)；反应釜(2)，其顶端通过管路与所述固液供给系统1相连接，所述反应釜(2)用于模拟井筒轴向不同位置的砾石充填与地层损伤情况；所述反应釜(2)包括同轴设置的反应釜釜体(21)和填砂管柱(22)，所述填砂管柱(22)的一端适于插入到所述反应釜釜体(21)内，且所述填砂管柱(22)与所述反应釜釜体(21)的内壁之间具有环形空隙(23)，所述反应釜釜体(21)的内壁面涂有模拟地层填充物(5)；起升系统(3)，所述反应釜(2)固定于所述起升系统(3)上，且所述起升系统(3)适于控制所述反应釜(2)的倾角，以进行不同倾角下的砾石充填实验；储液罐(4)，所述储液罐(4)通过所述管路与所述反应釜(2)的侧壁相连通，所述储液罐(4)用于储存自所述反应釜(2)中返回的携砾液。2.根据权利要求1所述的水合物储层可视化砾石充填模拟实验系统，其特征在于，所述反应釜釜体(21)包括弧形釜底(211)和盖设在所述弧形釜底(211)上的透明玻璃窗(212)，所述弧形釜底(211)与所述透明玻璃窗(212)之间形成一端封闭、另一端开口的容纳空间，且所述容纳空间的开口上盖设有釜盖(213)。3.根据权利要求1所述的水合物储层可视化砾石充填模拟实验系统，其特征在于，所述填砂管柱(22)包括同轴顺次连接的上管柱(221)和筛管(222)，所述上管柱(221)靠近所述筛管(222)的一侧适于插入到所述筛管(222)的底部，且所述上管柱(221)与所述筛管(222)之间处于封堵状态。4.根据权利要求3所述的水合物储层可视化砾石充填模拟实验系统，其特征在于，所述上管柱(221)包括外管柱(2211)和三通管(2212)，所述外管柱(2211)的顶端开设有携砾液进口(2211)，侧壁开设有两个对称设置的携砾液出口(2212)，所述三通管(2212)的第一端口携砾液适于从所述携砾液进口(2211)进入到所述上管柱(221)内，并适于从所述携砾液出口(2212)流出。5.根据权利要求3所述的水合物储层可视化砾石充填模拟实验系统，其特征在于，所述筛管(222)的外圆周表面开设有均匀分布的筛孔，以适于将所述反应釜釜体(21)和所述填砂管柱(22)之间多余的携砾液进行过滤，以使液体进入所述所述筛管(222)内。6.根据权利要求2所述的水合物储层可视化砾石充填模拟实验系统，其特征在于，所述釜盖...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵颖杰，宁伏龙，刘志超，窦晓峰，徐猛，于彦江，史浩贤，陆红锋，萨日娜，
申请(专利权)人：广州海洋地质调查局，
类型：发明
国别省市：