一种油气开采过程井筒出砂模拟可视化试验装置的制作方法

本发明属于油气开采实验，涉及一种油气开采过程井筒出砂模拟可视化试验装置。

背景技术：

1、油气混合物是一种由天然气和石油在高温和高压条件下形成的粘稠流体化合物，是一种生活能源的重要来源。油气混合物储层岩石骨架通常属于未固结、弱固结或裂隙发育地层，油气混合物人为开采将引起地层胶结强度、孔隙度、有效应力的改变，胶结作用变弱引起井壁稳定性变差造成井塌，引起生产井出砂，严重影响油气混合物资源的有效开发利用，增加其开采成本，影响其商业化进程。因此，地层出砂与防砂是油气混合物分解过程中面临的关键问题之一。如何解决油气混合物开采过程中井筒出砂及其治理，需要充分考虑油气混合物赋存的特殊条件，揭示开采过程出砂机理，分析影响油气混合物地层出砂的深层原因，因此进行气开采过程井筒出砂模拟可视化试验对研究油气混合物开采过程中的出砂与防砂问题进而保证经济高效地开发油气混合物资源有重要现实意义，但是现有的油气开采过程井筒出砂模拟实验装置对油气开采时地底的环境模拟效果差，导致模拟实验得到的数据误差大。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中油气开采过程井筒出砂模拟实验装置对油气开采时地底的环境模拟效果差的技术问题，提供一种油气开采过程井筒出砂模拟可视化试验装置。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、第一方面，本发明提供一种油气开采过程井筒出砂模拟可视化试验装置，包括模拟单元和控制及数据采集单元；

4、所述模拟单元包括设置有供液接头的压力箱；所述压力箱套设有与其滑动连接的升降承板；所述升降承板上设置有废液接头；所述升降承板连接有动力装置，用于为升降承板在压力箱内壁滑动提供动力；所述升降承板上表面固定设置有井筒出沙模拟机构；所述井筒出砂模拟机构包括填砂盒，用于放置砂石样品；所述填砂盒顶部固定设置有加压盖，与填砂盒形成封闭空间；所述加压盖上设置有若干出砂孔，用于砂石样品流出；

5、所述控制及数据采集单元包括计算机可视控制终端、设置于模拟单元中的各传感器和与压力箱连接的温压信息处理模块；所述计算机可视控制终端与压力箱动力装置连接，并对来自所述传感器和温压信息处理模块的信息进行处理分析。

6、本发明的进一步改进在于：

7、所述传感器包括设置于压力箱内壁面的外界压力传感器、温度传感器和抗压摄像头，还包括贯穿设置于填砂盒壁面上的压力传感器；所述抗压摄像头收集到的信息传递到计算机可视控制终端进行处理分析。

8、所述压力箱内部顶面位置固定设置有电热板。

9、所述升降承板下表面贯穿嵌入设置有水气供应接头。

10、还包括储油单元；所述储油单元包括与计算机可视控制终端连接的液压油罐和废液收集罐；所述液压油罐连接有供液油管，供液油管与供液接头连接；所述废液收集罐连接有废液管，废液管与废液接头连接。

11、所述水气供应管和供液油管上均设置有增压泵、单向防逆阀和流量器，且供液油管上设置有增压器；所述压力箱和温压信息处理模块之间设置有计时器。

12、还包括支撑单元；所述支撑单元包括上顶板、下顶板和立柱；所述立柱用于将上顶板支撑在下顶板上；；所述压力箱嵌入固定设置在上顶板中。

13、第二方面，本发明还提供一种油气开采过程井筒出砂模拟可视化试验装置，所述动力装置为液压油缸；所述液压油缸固定设置在下顶板的上表面；所述液压油缸输出端固定设置有上部承板，所述上部承板上表面固定设置有若干个支撑柱，所述支撑柱上端固定支撑在升降承板下表面；

14、所述液压油缸输入端连接有液压控制器，所述液压控制器与计算机可视控制终端连接。

15、所述上顶板和下顶板之间固定设置有贯穿上部承板的若干个限位杆，用于支撑上部承板及对其限位；所述上部承板与限位杆滑动连接。

16、所述液压油罐内部设置有搅拌机构。

17、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

18、本发明公开了一种油气开采过程井筒出砂模拟可视化试验装置，通过试验模拟单元的设置，将砂石样品放置于井筒出沙模拟机构的填砂盒内部，对压力箱内部注入油，动力装置将升降承板向上顶起，产生的气压差对填砂盒内部的砂石样品施加压力，砂石样品被挤压从出沙孔排出，模拟了油气混合物开采过程中地底的出砂与防砂的环境；通过控制及数据采集单元的设置，计算机可视控制终端控制压力箱和控制装置，并对来自传感器的数据进行采集分析，可视化的方式对油气开采过程井筒出砂模拟进行监测，可以检测整个沙土岩样出砂的位置和程度，实现了出砂研究的可视化，对于出砂研究具有重要的现实意义。

19、进一步地，压力箱内设置有电热板、升降承板下表面贯穿嵌入设置有水气供应接头，通过在样品周围模拟地底高温高压的环境，使试验结果更加贴合实际情况，为油井出砂和防砂的研究提供了更加丰富的研究手段，对于实现常规油气藏的安全高效开采具有指导意义，为后续研究和工程应用提供参考。

技术特征：

1.一种油气开采过程井筒出砂模拟可视化试验装置，其特征在于，包括模拟单元和控制及数据采集单元；

2.根据权利要求1所述的一种油气开采过程井筒出砂模拟可视化试验装置，其特征在于，所述传感器包括设置于压力箱(2)内壁面的外界压力传感器(4)、温度传感器(28)和抗压摄像头(27)，还包括贯穿设置于填砂盒(24)壁面上的压力传感器(30)；所述抗压摄像头(27)收集到的信息传递到计算机可视控制终端(1)进行处理分析。

3.根据权利要求1所述的一种油气开采过程井筒出砂模拟可视化试验装置，其特征在于，所述压力箱(2)内部顶面位置固定设置有电热板(29)。

4.根据权利要求3所述的一种油气开采过程井筒出砂模拟可视化试验装置，其特征在于，所述升降承板(35)下表面贯穿嵌入设置有水气供应接头(33)。

5.根据权利要求4所述的一种油气开采过程井筒出砂模拟可视化试验装置，其特征在于，还包括储油单元；所述储油单元包括与计算机可视控制终端(1)连接的液压油罐(9)和废液收集罐(10)；所述液压油罐(9)连接有供液油管(23)，供液油管(23)与供液接头(22)连接；所述废液收集罐(10)连接有废液管(21)，废液管(21)与废液接头(17)连接。

6.根据权利要求4所述的一种油气开采过程井筒出砂模拟可视化试验装置，其特征在于，所述水气供应管(34)和供液油管(23)上均设置有增压泵(8)、单向防逆阀(7)和流量器(6)，且供液油管(23)上设置有增压器(13)；所述压力箱(2)和温压信息处理模块(32)之间设置有计时器(5)。

7.根据权利要求4所述的一种油气开采过程井筒出砂模拟可视化试验装置，其特征在于，还包括支撑单元；所述支撑单元包括上顶板(14)、下顶板(15)和立柱(18)；所述立柱(18)用于将上顶板(14)支撑在下顶板(15)上；；所述压力箱(2)嵌入固定设置在上顶板(14)中。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种油气开采过程井筒出砂模拟可视化试验装置，其特征在于，所述动力装置为液压油缸(16)；所述液压油缸(16)固定设置在下顶板(15)的上表面；所述液压油缸(16)输出端固定设置有上部承板(19)，所述上部承板(19)上表面固定设置有若干个支撑柱(31)，所述支撑柱(31)上端固定支撑在升降承板(35)下表面；

9.根据权利要求8所述的一种油气开采过程井筒出砂模拟可视化试验装置，其特征在于，所述上顶板(14)和下顶板(15)之间固定设置有贯穿上部承板(19)的若干个限位杆(20)，用于支撑上部承板(19)及对其限位；所述上部承板(19)与限位杆(20)滑动连接。

10.根据权利要求8所述的一种油气开采过程井筒出砂模拟可视化试验装置，其特征在于，所述液压油罐(9)内部设置有搅拌机构(12)。

技术总结
本发明公开了一种油气开采过程井筒出砂模拟可视化试验装置，其特征在于，包括模拟单元和控制及数据采集单元；将砂石样品放置于井筒出沙模拟机构的填砂盒内部，对压力箱内部注入油，动力装置控制升降承板向上运动，产生的气压差对填砂盒内部的砂石样品施加压力，砂石样品被挤压从出沙孔排出，模拟了油气混合物开采过程中的出砂与防砂的环境；计算机可视控制终端控制压力箱和控制装置，并对外界压力传感器、内部压力传感器、温压信息处理模块、抗压摄像头和温度传感器的数据进行采集分析，可视化的方式对油气开采过程井筒出砂模拟进行监测，可以检测整个沙土岩样出砂的位置和程度，实现了出砂研究的可视化，对于出砂研究具有重要的现实意义。

技术研发人员：牟易升,林书祺,张楠,王峰,韩礼红,杨尚谕,王建军
受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23