研究储气库交变工况下临界出砂压差的实验装置及方法

本发明属于气藏工程，涉及一种研究储气库交变工况下临界出砂压差的实验装置及方法。

背景技术：

1、在气藏开发过程中，或者地下储气库注采过程中，储层可能会出现出砂现象，这将严重影响生产的正常运行。特别是地下储气库的生产方式特殊，要求短期高速地注入和采出大量气体，这要求在满足季节性应急调峰的同时，储气库也必须安全、平稳、可持续地开发。储气库的生产特点会加剧储层出砂风险，高效长效出砂防控是储气库长期安全运行的重要技术保障。因此明确储集层出砂临界生产压差尤为关键。

2、通过大量的调研发现，针对以往储气库储层岩石出砂的实验设计都是单项驱替，通过单向流的气体来探索储层岩石的出砂规律，这并不符合储气库“往复注采、强注强采”这一生产特性，并没有模拟实际储气库中多周期注采、交变工况的特征。该类型的实验手段只能在单一方面对储气库储层岩石出砂规律进行认识。

技术实现思路

1、本发明通过对实验装置加以改进，设计了一种可以模拟实际储气库交变工况的实验装置及其方法，针对于储层岩石模型设计两条进气通路，分别用来模拟储气库产气调峰以及注气两个过程。

2、研究储气库交变工况下临界出砂压差的实验装置，包括模拟地下储层的填砂模型，所述的填砂模型包括容器壳体，容器壳体内部设有套筒，砂岩模型放置套筒内，容器壳体与套筒的环形空间设有压力表和恒速恒压泵，恒速恒压泵用于对填砂模型施加围压；

3、填砂模型设有进口和出口；

4、进口通过第二六通阀连接第二高压气瓶；

5、出口连接第一六通阀，第一六通阀还分别连接第一高压气瓶和回压阀；所述的回压阀设有手摇泵，通过手摇泵来控制回压阀压力，与进口压力产生压差；

6、填砂模型的出口还设有电子天平，用于测量填砂模型出砂量；

7、第二高压气瓶由计算机控制。

8、研究储气库交变工况下临界出砂压差的实验方法，采用所述的研究储气库交变工况下临界出砂压差的实验装置，所述的方法包括储气库调峰过程以及注气过程；

9、在进行驱替实验之前，将烘干的砂岩模型放入容器壳体内部的套筒内，启动恒速恒压泵，将加压水流泵入填砂模型的容器壳体与套筒的环形空间内。

10、计算机控制的第二高压气瓶、填砂模型、回压阀、电子天平构成驱替路线，模拟储气库调峰生产动态，通过电子天平读出填砂模型出砂量。

11、在模拟储气库调峰过程中，关闭第一六通阀，避免第一高压气瓶干扰调峰产气过程。

12、在模拟储气库注气过程中，关闭第二六通阀，关闭第一六通阀、填砂模型与回压阀这一通路，打开第一六通阀、第一高压气瓶与填砂模型这一通路。

13、在实验过程中，全程开启恒速恒压泵，以模拟储气库生产时的储层压力条件。

14、本发明具有的技术效果为：

15、第一方面，将传统的砂岩岩心替换为填砂模型。

16、填砂模型体积比较大，可以通过更多的注气口，更好的模拟地层条件下天然气从多个方向进入井筒的复杂流动，而不是单一方向穿过岩心。

17、第二方面，精确模拟储气库调峰产气的储层出砂过程

18、利用高压气瓶对填砂模型进行驱替实验，并通过计算机程序精确调整驱替压力，双通道驱替更好的模拟天然气在地层条件下的复杂流动，通过手压泵加回压阀精确的控制进、出口两端的压差，探究不同压差对砂岩的出砂的影响程度，通过出气口末端的电子天平观察填砂模型的出砂情况

19、第三方面，充分模拟储气库注采过程

20、关闭采气通路，利用高压气瓶对填砂模型进行注气加压，通过调节高压气瓶上的加压阀控制注气压力，模拟储气库的注气过程，并可以结合采气过程，分析不同的注气压力对填砂模型的出砂影响。

21、多次重复采气与注气过程，通过电子天平观察填砂模型的出砂情况来探究填砂模型出砂的的临界压差，并通过设置不同的注气压力来分析注气压力对储气库交变工况下临近出砂压差的影响。

技术特征：

1.研究储气库交变工况下临界出砂压差的实验装置，其特征在于，包括模拟地下储层的填砂模型(4)，所述的填砂模型(4)包括容器壳体，容器壳体内部设有套筒，砂岩模型放置套筒内，容器壳体与套筒的环形空间设有压力表和恒速恒压泵(10)，恒速恒压泵(10)用于对填砂模型(4)施加围压；

2.研究储气库交变工况下临界出砂压差的实验方法，其特征在于，采用权利要求1所述的研究储气库交变工况下临界出砂压差的实验装置，所述的方法包括储气库调峰过程以及注气过程；

3.根据权利要求2所述的研究储气库交变工况下临界出砂压差的实验方法，其特征在于，在实验过程中，全程开启恒速恒压泵(10)，以模拟储气库生产时的储层压力条件。

技术总结本发明提供一种研究储气库交变工况下临界出砂压差的实验装置及方法，包括模拟地下储层的填砂模型，填砂模型包括容器壳体，容器壳体内部设有套筒，砂岩模型放置套筒内，容器壳体与套筒的环形空间设有压力表和恒速恒压泵；填砂模型设有进口和出口；进口通过第二六通阀连接第二高压气瓶；出口连接第一六通阀，第一六通阀还分别连接第一高压气瓶和回压阀；填砂模型的出口还设有电子天平。本发明针对于储层岩石模型设计两条进气通路，分别用来模拟储气库产气调峰以及注气两个过程。技术研发人员：胡书勇,杨小辰,刘涵,陈世纪受保护的技术使用者：西南石油大学技术研发日：技术公布日：2024/7/4