一种考虑层间干扰暂堵分流效果实验装置及其测试方法
技术领域
本发明涉及油气田储层改造领域，特别涉及一种考虑层间干扰暂堵分流效果实验装置及其测试方法。
背景技术
压裂酸化技术是一种在油气田储层改造方面广泛应用的增产措施。由于储层非均质性严重、层间渗透率变异系数大等原因，根据最小流动阻力原理，压裂液或者酸液会优先进入高渗透储层，只能改善高渗层的物性，而低渗透储层物性仍然较差。解决问题的关键是控制压裂液、酸液等工作液的转向分流。暂堵转向技术，即通过向地层内注入暂堵剂形成致密暂堵层，增加高渗区域渗流阻力，实现压裂液或者酸液转向改造低渗层的技术。但是，如果高、低渗层间在暂堵半径范围外存在微通道时，会发生层间干扰现象，导致工作液“转弯”回流进入高渗层，影响暂堵分流效果。由上述可知，暂堵体系的暂堵半径设计直接影响压裂酸化工艺改造成功与否，如何通过室内实验评价优化考虑层间干扰暂堵体系注入量，优选暂堵体系、优化暂堵半径对暂堵分流效果及后续安全生产至关重要。
目前，常规暂堵分流实验装置为非均质平行双管装置，结构简单、计量方便；但是，该装置注入的流体在入口管线处发生分流，不能真实体现注入液同时接触相邻地层的特征。专利CN201510617167.7公开的一种非均质单填砂管岩心模型，通过管内圆柱形铜网分隔高低渗透区域，真实反映层间绕流特征；专利CN202010117355.4公开的一种单管隔板非均质模型装置，通过管内隔板分隔高低渗透区域，可对模拟隔层胶结差窜槽的封堵状况直观观察；但是两个非均质填砂管模型都不能对层间干扰位置和程度进行控制，无法对考虑层间干扰的暂堵体系注入量进行优化设计。
发明内容
本发明目的在于：提供一种考虑层间干扰暂堵分流效果测试装置及其测试方法，两个填砂管共用注入端，可通过控制填砂管间调节阀进行不同暂堵体系用量分流效果评价实验，解决上述背景技术中对两相邻层不同位置存在层间干扰时暂堵体系设计与用量优化问题。
本发明采用的技术方案是：
一种考虑层间干扰暂堵分流效果实验装置，包括注入系统、填砂管装置、计量控制系统，具体的：
所述注入系统包括清水罐、注入泵、注入管线、放空阀、控制阀、基液罐、工作液罐；所述清水罐与注入泵通过螺纹管线连接；所述基液罐和工作液罐与注入泵通过管线连通；所述注入管线上设置有放空阀；所述基液罐和工作液罐均包括液罐盖、液罐体、液罐活塞和液罐底座；液罐体中均设置液罐活塞，液罐活塞可在液罐体内部上下移动，液罐体与液罐盖通过螺纹连接；清水通过注入泵注入基液罐或工作液罐后，顶替液罐活塞向上移动，使基液或暂堵体系流出液罐；
所述填砂管装置包括固定支座、入口盖帽、入口接头、入口密封垫圈、入口筛网堵头、填砂管、恒温加热套、调节阀、筛管、出口筛网堵头、出口密封垫圈、出口盖帽、出口接头；所述入口盖帽与入口接头通过螺纹连接，入口盖帽与注入管线通过螺纹连接；所述入口接头内侧存在凹槽，圆柱形入口筛网堵头放置于入口接头内侧圆柱形凹槽空间内；所述入口密封垫圈安装在入口盖帽内，入口盖帽内侧通过入口密封垫圈与入口接头密封连接；所述填砂管均与入口接头连接，两根填砂管通过中间多根管道连通，管道上均设置有调节阀；所述固定支座放置于两根填砂管下，两根填砂管放置于固定支座上半圆形凹槽内；所述筛管通过入口接头安装于填砂管内；所述恒温加热套包覆在填砂管外壁；所述出口盖帽与出口接头通过螺纹连接，出口盖帽通过螺纹与流出管线连通；所述出口接头内侧存在凹槽，圆柱形出口筛网堵头放置于出口接头内侧凹槽内；所述出口密封垫圈安装在出口盖帽内，出口盖帽内侧通过出口密封垫圈与出口接头密封连接；
所述计量控制系统包括压力表、温度传感器、流出管线和量筒；所述压力表安装在填砂管装置入口处；所述温度传感器安装在恒温加热套内；所述流出管线上设置有阀门，流出管线内的流体流入量筒计量。
优选的，所述基液罐与工作液罐通过注入管线连接，且在出入口均设置有控制阀，且根据实验需要可以设置多个并联的工作液罐。
优选的，所述入口盖帽上设置三个圆柱形凸棒，用于旋紧入口盖帽与入口接头和出口盖帽与出口接头的螺纹连接。
一种考虑层间干扰暂堵分流效果测试方法，包括以下步骤：
S1.准备实验材料、组装实验装置。用不同目数的筛网制备两种不同粒径的石英砂，将目数较低的石英砂命名为石英砂A，目数较高的石英砂命名为石英砂B；配置好暂堵体系和基液，将配置好的暂堵体系注入工作液罐，配置好的基液注入基液罐；组装装置时，先将两根填砂管间的调节阀全部闭合，安装填砂管装置出口端，将出口筛网堵头放入出口接头内部凹槽，出口密封垫圈放置于出口筛网堵头上，出口盖帽旋紧出口接头，然后竖直放置填砂管，组装好的一端在下，入口端在上，将圆柱形筛网放置于填砂管体内。
S2.充填石英砂、装配好填砂管。将筛选好石英砂A和石英砂B分别充填于填砂管A和填砂管B内，并不断轻轻拍打填砂管，使石英砂在填砂管体内均匀、密实填充，直至石英砂填满至填砂管入口端两个相邻凹槽。石英砂充填结束后，组装填砂管入口端，将入口筛网堵头放进入口接头内部凹槽，充分接触填充好的石英砂，将入口密封垫圈放置于入口筛网堵头上，入口盖帽旋紧入口接头；将装配好的填砂管放置于固定支座上，将两个恒温加热套包覆到两根填砂管外壁上，完成注入管线和流出管线连接。
S3.注入基液，测试各填砂管初始渗透率。打开流出管线阀门A和阀门B，打开恒温加热套开关，加热至实验所需温度；关闭控制阀A和控制阀B，开启控制阀C和控制阀D，开启注入泵，基液被顶替至两根填砂管内；当填砂管A和填砂管B对应的流出管线出液稳定后，记录单位时间内各量筒中流体增量，计算出填砂管A和填砂管B初始渗透率，结束注入基液。
S4.注入暂堵体系，测试暂堵分流效果。关闭控制阀C和控制阀D，开启控制阀A和控制阀B，开启注入泵，暂堵体系被驱入填砂管中，注完暂堵体系结束，再次注入基液，测试实验后各填砂管渗透率。
S5.控制调节阀开合，测试在层间干扰下暂堵分流效果。重复S1至S3，打开调节阀A，关闭调节阀B、调节阀C、调节阀D、调节阀E和调节阀F，重复S4，得到调节阀A位置存在层间干扰条件下的暂堵分流效果。增加暂堵体系用量，重复S1至S3，打开调节阀B，关闭调节阀A、调节阀C、调节阀D、调节阀E和调节阀F，重复S4，得到调节阀B位置存在层间干扰条件下的暂堵分流效果，开合不同位置的调节阀，便可得到在不同位置处存在层间干扰时的暂堵分流效果。
S6.采用不同类型暂堵体系，重复S1至S5，可得不同类型暂堵体系处理后的多组实验数据。
本发明的有益效果：本发明通过控制填砂管间的调节阀开合状态，控制层间干扰存在位置，从而克服了单管隔板非均质装置和单管铜网分隔非均质装置不能控制层间干扰位置和层间干扰程度的缺陷；本发明中两填砂管共用注入端，克服了非均质平行双管装置不能真实体现注入液同时接触相邻地层的缺点；本发明结构简单、装配方便，实验装置中可以通过在填砂管内充填不同粒径的石英砂来匹配具有不同渗透率级差的相邻地层，实用性强，可以重复充填使用。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明中一种考虑层间干扰暂堵分流效果实验装置整体结构示意图；
图2是填砂管装置分解图；
图3是填砂管装置结构剖面图；
图4是液罐剖面图。
图中标号：1、清水罐；2、注入泵；3、基液罐；4、工作液罐；5-1、控制阀A；5-2、控制阀B；5-3、控制阀C；5-4、控制阀D；6、注入管线；7、压力表；8、放空阀；9、入口盖帽；10、旋紧凸棒；11-1、恒温加热套A；11-2、恒温加热套B；12-1、温度传感器A；12-2、温度传感器B；13-1、填砂管A；13-2、填砂管B；14-1、调节阀A；14-2、调节阀B；14-3、调节阀C；14-4、调节阀D；14-5、调节阀E；14-6、调节阀F；15-1、出口盖帽A；15-2、出口盖帽B；16-1、流出管线A；16-2流出管线B；17-1、阀门A；17-2、阀门B；18-1、量筒A；18-2、量筒B；19、固定支座；20、入口密封垫圈；21、入口筛网堵头；22、入口接头；23-1、出口接头A；23-2、出口接头B；24-1、筛网A；24-2、筛网B；25-1、出口筛网堵头A；25-2、出口筛网堵头B；26-1、出口密封垫圈A；26-2、出口密封垫圈B；27、液罐盖；28、液罐体；29、液罐活塞；30、液罐底座。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，此处所描述的优选实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明所述的一种考虑层间干扰暂堵分流效果实验装置，如图1-4所示，包括注入系统、填砂管装置、计量控制系统。注入系统通过注入管线6与填砂管装置连通，填砂管装置与计量控制系统通过注入管线6以及流出管线5连接。
如图1和图4所示，所述注入系统包括清水罐1、注入泵2、注入管线6、放空阀8、控制阀A5-1、控制阀B5-2、控制阀C5-3、控制阀D5-4、基液罐3、工作液罐4；所述清水罐1与注入泵2通过螺纹管线连接；所述基液罐3和工作液罐4与注入泵2通过管线连通；所述注入管线6上设置有放空阀8；所述基液罐3和工作液罐4均包括液罐盖27、液罐体28、液罐活塞29和液罐底座30；液罐体28中均设置液罐活塞29，液罐活塞29可在液罐体28内部上下移动，液罐体28与液罐盖27通过螺纹连接；清水通过注入泵2注入基液罐3或工作液罐4后，顶替液罐活塞29向上移动，使基液或暂堵体系流出液罐；
如图1-3所示，所述填砂管装置包括固定支座19、入口盖帽9、入口接头22、入口密封垫圈20、入口筛网堵头21、填砂管A13-1、填砂管B13-2、恒温加热套A11-1、恒温加热套B11-2、调节阀A14-1、调节阀B14-2、调节阀C14-3、调节阀D14-4、调节阀E14-5、调节阀F14-6、筛管A24-1、筛管B24-2、出口筛网堵头A25-1、出口筛网堵头B25-2、出口密封垫圈A26-1、出口密封垫圈B26-2、出口盖帽A15-1、出口盖帽B15-2、出口接头A23-1、出口接头B23-2；所述入口盖帽9与入口接头22通过螺纹连接，入口盖帽9与注入管线6通过螺纹连接；所述入口接头22内侧存在凹槽，圆柱形入口筛网堵头21放置于入口接头22内侧圆柱形凹槽空间内；所述入口密封垫圈20安装在入口盖帽9内，入口盖帽9内侧通过入口密封垫圈20与入口接头22密封连接；所述填砂管A13-1和填砂管B13-2均与入口接头22连接，填砂管A13-1和填砂管B13-2通过中间多根管道连通，管道上设置有调节阀A14-1、调节阀B14-2、调节阀C14-3、调节阀D14-4、调节阀E14-5、调节阀F14-6；所述固定支座19放置于填砂管A13-1和填砂管B13-2下，填砂管A13-1和填砂管B13-2放置于固定支座19上半圆形凹槽内；所述筛管A24-1、筛管B24-2分别通过入口接头22安装于填砂管A13-1和填砂管B13-2内；所述恒温加热套A11-1和恒温加热套B11-2分别包覆在填砂管A13-1和填砂管B13-2外壁；所述出口盖帽A15-1和出口盖帽B15-2分别与出口接头A23-1和出口接头B23-2通过螺纹连接，出口盖帽A15-1和出口盖帽B15-2通过螺纹分别与流出管线A16-1和流出管线B16-2连通；所述出口接头A23-1和出口接头B23-2内侧存在凹槽，圆柱形出口筛网堵头A25-1和出口筛网堵头B25-2分别放置于出口接头A23-1和出口接头B23-2内侧凹槽内；所述出口密封垫圈A26-1和出口密封垫圈B26-2分别安装在出口盖帽A15-1和出口盖帽B15-2内，出口盖帽内侧通过出口密封垫圈与出口接头密封连接；
所述计量控制系统包括压力表7、温度传感器A12-1、温度传感器B12-2、流出管线A16-1、流出管线B16-2、量筒A18-1、量筒B18-2；所述压力表7安装在填砂管装置入口处；所述温度传感器A12-1和温度传感器B12-2分别安装在恒温加热套A11-1和恒温加热套B11-2内；所述流出管线A16-1和流出管线B16-2上对应设置有阀门A17-1和阀门B17-2，流出管线A16-1和流出管线B16-2内的流体分别流入量筒A18-1和量筒B18-2计量。
优选的，所述基液罐3与工作液罐4通过注入管线6连接，且在出入口均设置有控制阀，且根据实验需要可以设置多个并联的工作液罐。
优选的，所述入口盖帽9上设置三个圆柱形凸棒10，用于旋紧入口盖帽9与入口接头22的螺纹连接。
一种考虑层间干扰暂堵分流效果测试方法，包括以下步骤：
S1.准备实验材料、组装实验装置。用不同目数的筛网制备两种不同粒径的石英砂，将目数较低的石英砂命名为石英砂A，目数较高的石英砂命名为石英砂B；配置好暂堵体系和基液，将配置好的暂堵体系注入工作液罐4，配置好的基液注入基液罐3；组装装置时，先将填砂管A13-1和填砂管B13-2间的调节阀A14-1、调节阀B14-2、调节阀C14-3、调节阀D14-4、调节阀E14-5、调节阀F14-6全部闭合，安装填砂管装置出口端，将出口筛网堵头A25-1和出口筛网堵头B25-2分别放入出口接头A23-1和出口接头B23-2内部凹槽，出口密封垫圈A26-1和出口密封垫圈B26-2放置于出口筛网堵头A25-1和出口筛网堵头B25-2上，出口盖帽A15-1和出口盖帽B15-2分别旋紧出口接头A23-1和出口接头B23-2，然后竖直放置填砂管，组装好的一端在下，入口端在上，将圆柱形筛网A24-1和筛网B24-2分别放置于填砂管A13-1和填砂管B13-2内。
S2.充填石英砂、装配好填砂管。将筛选好石英砂A和石英砂B分别充填于填砂管A13-1和填砂管B13-2内，并不断轻轻拍打填砂管，使石英砂在填砂管体内均匀、密实填充，直至石英砂填满至填砂管入口端两个相邻凹槽。石英砂充填结束后，组装填砂管入口端，将入口筛网堵头21放进入口接头22内部凹槽，充分接触填充好的石英砂，将入口密封垫圈20放置于入口筛网堵头21上，入口盖帽9旋紧入口接头22；将装配好的填砂管放置于固定支座19上，将恒温加热套A11-1和恒温加热套B11-2分别包覆到填砂管A13-1和填砂管B13-2外壁上，完成注入管线6、流出管线A16-1和流出管线B16-2的连接。
S3.注入基液，测试各填砂管初始渗透率。打开流出管线阀门A17-1和阀门B17-2，打开恒温加热套A11-1和恒温加热套B11-2开关，加热至实验所需温度；关闭控制阀A5-1和控制阀B5-2，开启控制阀C5-3和控制阀D5-4，开启注入泵2，基液被顶替至填砂管A13-1和填砂管B13-2内；当填砂管A13-1和填砂管B13-2对应的流出管线A16-1和流出管线B16-2出液稳定后，记录单位时间内各量筒中流体增量，计算出填砂管A13-1和填砂管B13-2初始渗透率，结束注入基液。
S4.注入暂堵体系，测试暂堵分流效果。关闭控制阀C5-3和控制阀D5-4，开启控制阀A5-1和控制阀B5-2，开启注入泵2，暂堵体系被驱入填砂管A13-1和填砂管B13-2中，注完暂堵体系结束，再次注入基液，测试实验后填砂管A13-1和填砂管B13-2渗透率。
S5.控制调节阀开合，测试在层间干扰下暂堵分流效果。重复S1至S3，打开调节阀A14-1，关闭调节阀B14-2、调节阀C14-3、调节阀D14-4、调节阀E14-5和调节阀F14-6，重复S4，得到调节阀A14-1位置存在层间干扰条件下的暂堵分流效果。增加暂堵体系用量，重复S1至S3，打开调节阀B14-2，关闭调节阀A14-1、调节阀C14-3、调节阀D14-4、调节阀E14-5和调节阀F14-6，重复S4，得到调节阀B14-2位置存在层间干扰条件下的暂堵分流效果，开合不同位置的调节阀，便可得到在不同位置处存在层间干扰时的暂堵分流效果。
S6.采用不同类型暂堵体系，重复S1至S5，可得不同类型暂堵体系处理后的多组实验数据。
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
