焦化防砂试验装置
阅读：368发布：2023-02-20
专利汇可以提供焦化防砂试验装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型提供了一种焦化防砂试验装置，包括 岩心 管、保温套筒和点火器，所述岩心管设于所述保温套筒内，所述点火器设于所述岩心管内；所述岩心管包括管本体和设置在所述管本体两端的上堵头、下堵头；所述保温套筒包括 真空 保温筒和能密封所述真空保温筒两端的上 法兰 盖、下法兰盖；所述上堵头设有能延伸至所述上法兰盖外部的进气管，所述下堵头设有能延伸至所述下法兰盖外部的出油管。本实用新型能够解决该试验过程中的保温问题，试验后在不破坏岩心管的情况下观察岩心管内燃烧后的状况、对 焦炭 层进行取样。，下面是焦化防砂试验装置专利的具体信息内容。
1.一种焦化防砂试验装置，包括岩心管、保温套筒和点火器，所述岩心管设于所述保温套筒内，所述点火器设于所述岩心管内；其特征在于：所述岩心管包括管本体和设置在所述管本体两端的上堵头、下堵头；所述保温套筒包括真空保温筒和能密封所述真空保温筒两端的上法兰盖、下法兰盖；所述上堵头设有能延伸至所述上法兰盖外部的进气管，所述下堵头设有能延伸至所述下法兰盖外部的出油管。
2.根据权利要求1所述的焦化防砂试验装置，其特征在于，所述管本体和所述真空保温筒之间的环空内设有铝箔隔热筒。
3.根据权利要求1所述的焦化防砂试验装置，其特征在于，所述管本体的外部设有至少一个环空加热管。
4.根据权利要求1所述的焦化防砂试验装置，其特征在于，所述管本体沿轴向均布有多个管体测温探头和至少3个管体测压探头，相邻两所述管体测温探头的间隔小于5cm；一环空测温探头延伸至所述管本体的外部环空。
5.根据权利要求4所述的焦化防砂试验装置，其特征在于，相邻两所述管体测温探头的间隔为3cm。
6.根据权利要求1所述的焦化防砂试验装置，其特征在于，一保温套能拆卸地套设在所述真空保温筒的外壁。
7.根据权利要求1-6任一项所述的焦化防砂试验装置，其特征在于，所述岩心管的管本体是由第一半体和第二半体能拆卸地对接构成的剖分式结构；所述上堵头和所述下堵头分别能拆卸地密封套设在所述管本体的两端。
8.根据权利要求7所述的焦化防砂试验装置，其特征在于，所述上堵头、所述下堵头与所述管本体的外壁面之间分别设有密封圈，所述密封圈的两端分别设有垫圈，所述管本体的两端套置有分别与所述上堵头、所述下堵头能拆卸连接的压盖，所述压盖具有一能延伸至所述上堵头或下堵头与所述管本体之间、并顶抵于所述密封圈一端垫圈的延伸部。
9.根据权利要求7所述的焦化防砂试验装置，其特征在于，所述第一半体和第二半体对接处的管壁分别向外延伸形成连接边，所述连接边沿所述管本体的长度方向凸设于所述管本体的外壁面，所述上堵头和所述下堵头分别位于所述连接边的两端。
10.根据权利要求9所述的焦化防砂试验装置，其特征在于，所述连接边与所述第一半体或所述第二半体的外壁面之间设有一个以上的补强块；所述第一半体与所述第二半体其中之一对接处的管壁上沿管本体长度方向设有密封槽，所述密封槽内设置有密封条。
焦化防砂试验装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及火烧油层模拟试验装置，特别是一种焦化防砂试验装置。
背景技术
[0002] 我国疏松砂岩油藏分布范围较广、储量大，产量占有重要的地位。此类油藏出砂的主要原因是因为油藏储层为疏松胶结砂岩。另外，在油田开发中后期，由于长期注水或注气开采也会极大的破坏储层骨架，造成油井出砂。油井出砂的危害主要表现在三个方面：一、砂埋产层，造成油井减产或停产；二、高速的砂粒，造成地面及井下设备加剧磨蚀；三、出砂导致地层亏空并坍塌，造成套管损坏使油井报废等。油井出砂，造成油井产量大减，作业成本激增，经济损失严重。油井出砂是油田开发急需解决的难题之一。
[0003] 焦化防砂技术的优点在于适用于超稠油疏松砂岩、井内无残留物且成功率高。另外，用该技术处理的近井地带仍然具有相当高的渗透率，经过焦化后，砂岩的渗透率约比原始渗透率仅降低30%。目前，常用的防砂方法之一的化学防砂方法，采用合成树脂加固井壁时，渗透率会降低90%。
[0004] 焦化防砂技术是向地层下的油层提供热能，促使原油在砂粒表面焦化，形成具有胶结力的焦化薄层。主要有注热空气固砂和短期火烧油层固砂两种方法。由于是直接向油层提供热能，因此，对影响焦化防砂效果的因素，例如焦化温度、焦化时间、空气注入速度、适应的油藏条件等参数，需要通过大量的试验来进行深入研究分析。现有的试验装置在进行焦化防砂试验过程中存在以下两个问题：
[0006] 2、现有的试验装置在完成试验后，需要破坏岩心管才能观察到燃烧后岩心管内的状况，而在这个过程中，焦炭层也会随之被破坏，使得无法获取焦炭层的部分参数，影响了试验数据的准确性。另外，每次试验都需要破坏岩心管，导致试验成本较高。实用新型内容
[0007] 针对上述现有技术的问题，本实用新型的目的是提供一种焦化防砂试验装置，能够解决该试验过程中的保温问题，试验后在不破坏岩心管的情况下观察岩心管内燃烧后的状况、对焦炭层进行取样。
[0008] 为了达到上述目的，本实用新型提出了一种焦化防砂试验装置，包括岩心管、保温套筒和点火器，所述岩心管设于所述保温套筒内，所述点火器设于所述岩心管内；所述岩心管包括管本体和设置在所述管本体两端的上堵头、下堵头；所述保温套筒包括真空保温筒和能密封所述真空保温筒两端的上法兰盖、下法兰盖；所述上堵头设有能延伸至所述上法兰盖外部的进气管，所述下堵头设有能延伸至所述下法兰盖外部的出油管。
[0010] 进一步地，所述管本体的外部设有至少一个环空加热管。
[0011] 进一步地，所述管本体沿轴向均布有多个管体测温探头和至少3个管体测压探头，相邻两所述管体测温探头的间隔小于5cm；一环空测温探头延伸至所述管本体的外部环空。
[0012] 进一步地，相邻两所述管体测温探头的间隔为3cm。
[0013] 进一步地，一保温套能拆卸地套设在所述真空保温筒的外壁。
[0014] 进一步地，所述岩心管的管本体是由第一半体和第二半体能拆卸地对接构成的剖分式结构；所述上堵头和所述下堵头分别能拆卸地密封套设在所述管本体的两端。
[0015] 进一步地，所述上堵头、所述下堵头与所述管本体的外壁面之间分别设有密封圈，所述密封圈的两端分别设有垫圈，所述管本体的两端套置有分别与所述上堵头、所述下堵头能拆卸连接的压盖，所述压盖具有一能延伸至所述上堵头或下堵头与所述管本体之间、并顶抵于所述密封圈一端垫圈的延伸部。
[0016] 进一步地，所述第一半体和第二半体对接处的管壁分别向外延伸形成连接边，所述连接边沿所述管本体的长度方向凸设于所述管本体的外壁面，所述上堵头和所述下堵头分别位于所述连接边的两端。
[0017] 进一步地，所述连接边与所述第一半体或所述第二半体的外壁面之间设有一个以上的补强块；所述第一半体与所述第二半体其中之一对接处的管壁上沿管本体长度方向设有密封槽，所述密封槽内设置有密封条。
[0018] 与现有技术相比，本实用新型的焦化防砂试验装置具有以下有益效果：
[0019] （1）本实用新型采用真空保温筒，从而对岩心管进行保温，保温效果好且操作简单；在真空保温筒与岩心管之间的环空内，本实用新型还设置了铝箔隔热筒，对管本体的热辐射能够实现有效反射；本实用新型还在该真空保温筒外增设了能拆卸的保温套，有效降低了真空保温筒向外界进行热传导。
[0020] 通过上述的真空保温筒、铝箔隔热筒和能拆卸的保温套，本实用新型实现了对岩心管的综合保温，从而有效地阻止了对流传热和辐射传热，并大幅度减小了热传导传热，具有良好的保温效果，且结构简单，易于实现。
[0021] （2）本实用新型是将配制好的油砂填入岩心管后再使用环空加热管对油砂进行预热，相较于现有技术将加热后的原油与砂拌和后再填入岩心管，不仅操作简单，还能够使油砂在进行焦化防砂试验时的温度更为精准，使试验结果更接近真实。
[0022] （3）本实用新型采用的是剖分式岩心管，试验结束后，只需拆开由两个半体构成的管本体，即可观察到岩心管内燃烧后的实际状况，并且能够很方便地取出燃烧产生的焦炭层，以测取焦炭层的强度、孔隙度、渗透率等参数。
[0023] （4）由于本实用新型的岩心管可以重复使用，在进行下次试验时，重新组装岩心管即可，有效地降低了试验成本；此外，试验过程中，不用填充保温介质以及管外补偿热电偶来实现保温，操作更为简单，试验准备的时间减少，提高了试验效率。附图说明
[0024] 图1是本实用新型的结构示意图；
[0025] 图2是本实用新型岩心管的结构示意图；
[0026] 图3是本实用新型岩心管下端部的局部放大示意图；
[0027] 图4是本实用新型岩心管剖分式结构管本体的俯视图；
[0028] 图5是本实用新型岩心管剖分式结构管本体的侧视图；
[0029] 图6是本实用新型另一实施例的结构示意图。
[0030] 附图标记说明：
[0031] 1-岩心管， 10-管本体， 11-上堵头， 110-进气管，[0032] 12-下堵头， 120-出油管， 101-第一半体， 1001-连接边，[0033] 102-第二半体， 1002-连接边， 1003-补强块， 1004-密封槽，[0034] 1005-密封条， 1006-螺栓， 103-压盖， 1031-延伸部，[0035] 104-密封圈， 1040-垫圈， 105-挡砂网, 161-管体测温探头，[0036] 162-管体测压探头； 2-保温套筒， 20-真空保温筒， 21-上法兰盖，[0037] 22-下法兰盖， 23-铝箔隔热筒， 24-环空加热管， 25-保温套,[0038] 26-环空测温探头； 3-点火器。
具体实施方式
[0039] 为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。
[0040] 如图1-图5所示，本实用新型提出了一种焦化防砂试验装置，包括岩心管1、保温套筒2和点火器3，岩心管1设于保温套筒2内，点火器3设于岩心管1内且可在岩心管1的外部点火。岩心管1包括管本体10和设置在管本体10两端的上堵头11和下堵头12，上堵头11设有能延伸至上法兰盖21外部的进气管110，下堵头12设有能延伸至下法兰盖22外部的出油管120（参看图2）。保温套筒2包括真空保温筒20和设置在真空保温筒20两端的上法兰盖21、下法兰盖22。上堵头11和下堵头12的开口能延伸至上法兰盖21、下法兰盖22的外部。真空保温筒20套在岩心管1的外部，利用其真空保温的性能，有效阻止了岩心管1与外界的对流传热，从而保证了本实用新型焦化防砂试验装置对岩心管1的保温作用。
[0041] 在如图1所示的一个具体实施例中，下法兰盖22顶抵盖合于下堵头12，上堵头11顶抵盖合于上法兰盖21，使岩心管1能够紧密设置于保温套筒2内；在如图6所示的另一具体实施例中，是将组装好的岩心管1整体紧密置入保温套筒2内，即，上法兰盖21和下法兰盖22分别顶抵盖合于上堵头11和下堵头12；为了提高岩心管1和保温套筒2连接的密封性，在上堵头11与上法兰盖21相连接的一侧或两侧连接面上、在下堵头12与下法兰盖22的一侧或两侧连接面上可以开设密封槽并置入密封条。点火器3设置在岩心管内，并与上堵头11固定连接，点火器3的电缆自上堵头11引出。
[0042] 为了减少岩心管1的热量流失，在管本体10和真空保温筒20之间的环空内设有铝箔隔热筒23，该铝箔隔热筒23的外径略小于真空保温筒20的内径，利用铝箔隔热筒23反射热辐射的作用，阻止岩心管1的热量通过辐射的方式散发，进一步提高了本实用新型焦化防砂试验装置的保温性能。在一个优选的实施方式中，铝箔隔热筒23的长度与真空保温筒20的长度相同，即铝箔隔热筒23的两端能分别顶抵于上法兰盖21与下法兰盖22。
[0043] 在真空保温筒20外壁还套设有能拆卸的保温套25，从而进一步降低了管本体10向外界的热传导作用。该保温套25，可以是内设有保温材料（例如玻璃纤维）的布套，通过尼龙搭扣、拉链、绑带等包裹在真空保温筒20的外壁，在试验过程中，能够根据保温的需要，较为便利地拆卸或安装保温套25。
[0044] 由上述可知，通过真空保温筒20、铝箔隔热筒23和能拆卸的保温套25的综合保温，本实用新型的焦化防砂试验装置可有效阻止对流传热和辐射传热，大幅度减小了热传导传热，对岩心管1具有良好的保温效果。
[0045] 本实用新型采用将配置好的油砂填入岩心管1后再对油砂进行预热，以使试验时油砂的温度更为精准，试验结果更接近真实。一个可行的技术方案是，在管本体10和真空保温筒20之间的环空内，至少设置一个用于预热岩心管1中填充的油砂的环空加热管24。在设置有铝箔隔热筒23的情况下，环空加热管24设于管本体10和铝箔隔热筒23之间的环空内。
[0046] 管本体10上均布有多个管体测温探头161和至少3个管体测压探头162，以测试并记录岩心管1内部的温度和压力。管体测温探头和管体测压探头的个数越多，采集的数据越全面，根据需要，相邻两测温探头161的间隔可为3-5cm。在一个较佳的实施例中，相邻两测温探头161的间隔为3cm。此外，为了测试并记录岩心管1外部的温度，在管本体10和真空保温筒20之间的环空内，设置环空测温探头26；在设置有铝箔隔热筒23的情况下，环空测温探头26设于管本体10和铝箔隔热筒23之间的环空内。
[0047] 如图2-图5所示，本实用新型的焦化防砂试验装置的岩心管1所采用的管本体10，可以是由第一半体101和第二半体102能拆卸地对接构成的剖分式结构，由上堵头11和下堵头12能拆卸地密封套设在管本体10的两端。试验完成后，拆卸上堵头11和下堵头
12，打开第一半体101和第二半体102，即可观察到管本体10内燃烧后的实际状况，并且能够很方便地取出燃烧产生的焦炭层，从而测取焦炭层的强度、孔隙度、渗透率等参数，以更为准确得评估焦化防砂的效果。由于此过程中并未破坏岩心管1，下次试验时，重新组装岩心管即可重复使用。
12，打开第一半体101和第二半体102，即可观察到管本体10内燃烧后的实际状况，并且能够很方便地取出燃烧产生的焦炭层，从而测取焦炭层的强度、孔隙度、渗透率等参数，以更为准确得评估焦化防砂的效果。由于此过程中并未破坏岩心管1，下次试验时，重新组装岩心管即可重复使用。
[0048] 为了提高拆分式结构的管本体10在试验中的密封性，上堵头11、下堵头12与管本体10的外壁面之间分别设有密封圈104，并且管本体10的两端还套设有压盖103以对剖分式结构的管本体10的两端进行密封。具体是，在管本体10的两端分别套设有压盖103，两个压盖103分别能拆卸地与上堵头11、下堵头12连接，每个压盖103均具有一能延伸至上堵头11或下堵头12与管本体10之间、并顶抵于密封圈104的延伸部1031。压盖103的延伸部1031顶抵于密封圈104，使其充满并密封上堵头11与管本体10之间或下堵头12与管本体10之间所形成的的环空，通过压盖103对密封圈104产生的挤压作用使上堵头11、下堵头12能够与管本体10密封连接。为了分担密封圈104承受的挤压力、提高密封圈104的寿命，在密封圈104的两端还可以设置垫圈1040，使得压盖103的延伸部1031能顶抵于设置在密封圈104与压盖103对应端的垫圈（参看图3）。
[0049] 在一个具体实施例中，管本体10的第一半体101、第二半体102的对接处的管壁分别向外延伸形成连接边1001、连接边1002，连接边1001和连接边1002沿管本体10的轴向凸设于管本体10的外壁面。第一半体101的连接边1001与所述第二半体102的连接边1002可以通过均匀设置的螺栓1006连接在一起（参见图4），以方便试验后进行拆卸。上堵头11、下堵头12分别位于连接边1001、1002的两端，并尽可能靠近连接边1001和连接边
1002的端部，以提高剖分式结构管本体10连接边处的密封性能。
1002的端部，以提高剖分式结构管本体10连接边处的密封性能。
[0050] 为了增强连接边1001和连接边1002的连接强度，在连接边1001与第一半体101的外壁面，或者连接边1002与第二半体102的外壁面之间至少焊接有一个补强块1003。补强块1003不限于仅适用焊接的方式，也可以与第一半体101或第二半体102一体成型；当连接边1001和连接边1002均设置有补强块1003时，设置在连接边1001的补强块和设置在连接边1002的补强块的位置可以一一对应，当补强块1003多于一个时（参见图4），则均匀分布在整个连接边与管本体10外壁面之间。
[0051] 如图5所示，为了进一步提高管本体10的密封性，在第一半体101、第二半体102相对应连接的其中一侧或两侧管壁上、沿管本体10长度方向设有贯通的密封槽1004，密封槽1004内设置有密封条1005。
[0052] 在一个可行的技术方案中，本实用新型的焦化防砂试验装置的下堵头12与管本体10的端部连接处还设置有挡砂网105，用以支撑管本体10内的砂粒并起到挡砂作用。下堵头12的内凹面则形成利于流体流出的倒圆锥面。
[0053] 下面，结合附图进一步说明本实用新型的焦化防砂试验装置的工作原理：
[0054] 先连接第一半体101和第二半体102组成管本体10，用下堵头12密封管本体10的底部；再将配制好的油砂自岩心管1的上端填入压实，用上堵头11密封管本体10的顶部；沿管本体10外管壁均布管体测温探头161和管体测压探头162；将安装好的岩心管1放入已连接下法兰盖22的真空保温筒20内，置入铝箔隔热筒23，安装上法兰盖21；自下法兰盖22向岩心管1外的环空内插入环空加热管24和环空测温探头26。
[0055] 然后，开始试验。启动环空加热管24，将岩心管1的温度加热到地层原始温度；按照试验要求的流速，从进气管110注入空气；启动已设定焦化温度的点火器3，将注入的空气加热到具有设定焦化温度的热空气；连续注入热空气一段时间后，停止加热和注入空气，注入热空气的总时间即为焦化时间（试验过程属公知技术，不再赘述）。
[0056] 试验结束，待岩心管1降温冷却后，拆开本装置，打开岩心管1，观察油砂焦化后的状况，采用岩心取样器从不同位置钻取焦化成焦炭层后的岩心，测量该岩心的强度和渗透率，从而评价焦化固砂效果。
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