中国石油大学(华东)郑超获国家专利权
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龙图腾网获悉中国石油大学(华东)申请的专利水平井返排砾石运移模拟实验系统及方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121027479B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-10发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511555647.5,技术领域涉及:G01N33/24;该发明授权水平井返排砾石运移模拟实验系统及方法是由郑超;王梦腾;杨子豪;王志远;何世刚;赵俊奇;刘永红;李秋实设计研发完成,并于2025-10-29向国家知识产权局提交的专利申请。
本水平井返排砾石运移模拟实验系统及方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种水平井返排砾石运移模拟实验系统及方法,属于石油工程与油气田开发技术领域,包括可视化滞砂单元、输送泵、返排液体汇集箱、自动加砂机构以及数据采集系统;数据采集系统包括设置电磁流量计、第一压力表、第二压力表、微波固体流量传感器、布设在可视化滞砂单元一侧的高清摄像头;可视化滞砂单元上设置有能够测量内部砾石沉积高度的刻度标尺。本发明通过可视化的可视化滞砂单元可以观察砾石的运移和堵塞情况,方便实验人员直观观测到不同工况下的携砂效果;本发明基于砾石返排效率、井筒压力损失、砾石床稳定性,建立评价返排效果的综合无量纲因子综合判断返排效果,并进行返排效果的等级划分。
本发明授权水平井返排砾石运移模拟实验系统及方法在权利要求书中公布了:1.水平井返排砾石运移模拟实验方法,基于水平井返排砾石运移模拟实验系统进行实施,其特征在于,水平井返排砾石运移模拟实验系统包括用来模拟水平井筒的可视化滞砂单元、输送泵、返排液体汇集箱、自动加砂机构以及数据采集系统; 所述可视化滞砂单元的入口端与输送泵的出口端通过进液管相连,所述可视化滞砂单元的出口端与返排液体汇集箱之间通过出液管相连,所述出液管与返排液体汇集箱内的过滤机构相连,所述输送泵的入口端与返排液体汇集箱之间通过进液支管相连; 所述自动加砂机构的出料口与可视化滞砂单元的入口端相连通; 所述数据采集系统包括设置在进液管上的电磁流量计、设置在进液管与可视化滞砂单元相接处的第一压力表、设置在出液管与可视化滞砂单元相接处的第二压力表、设置在自动加砂机构出料口处的微波固体流量传感器、布设在可视化滞砂单元一侧的高清摄像头; 所述可视化滞砂单元上设置有能够测量内部砾石沉积高度的刻度标尺; 所述实验方法包括以下步骤: 步骤1,确定实验核心参数; 实验核心参数包括返排液流量、返排液黏度、返排液密度、砾石粒径、砾石基准体积分数、加砂速率; 其中,砾石基准体积分数为实验过程中加入到可视化滞砂单元内的砾石体积与可视化滞砂单元内部流通总体积的比值; 步骤2,各个实验核心参数形成变量组合,确定每一个实验变量组合中各个变量的具体数值作为实验输入数据,并对每组实验输入数据进行编号,其中实验输入数据的总数为N; 步骤3,令i=1,i表示实验输入数据的序号; 步骤4,配置与第i组实验输入数据中返排液黏度、返排液密度数值一致的实验返排液;准备与第i组实验输入数据中砾石粒径、砾石基准体积分数数值一致的石英砂作为实验砾石; 步骤5,准备与实验砾石粒径一致的石英砂,通过实验获取砾石临界启动流速 步骤6,根据实验砾石的砾石基准体积分数数值、可视化滞砂单元内部流通总体积,得到实验砾石的体积,量取相应体积的实验砾石倒入自动加砂机构内; 在返排液体汇集箱中注入实验返排液; 启动输送泵,向可视化滞砂单元内持续通入实验返排液,调整输送泵的排量,使电磁流量计的测量数据达到第i组实验输入数据中返排液流量数值; 当可视化滞砂单元内无气泡后,启动自动加砂机构,向可视化滞砂单元内注入实验砾石,微波固体流量传感器的测量数据达到第i组实验输入数据中加砂速率数值; 从自动加砂机构启动之初开始计时,到可视化滞砂单元内砾石沉积稳定之时计时结束,记录砾石床达到稳定状态的时间; 记录计时结束时刻第一压力表的测量数值、第二压力表的测量数值; 步骤7,基于砾石返排效率、井筒压力损失、砾石床稳定性,综合判断对应第i组实验输入数据的返排效果; 步骤8,将实验系统内的实验返排液与实验砾石清理干净; 步骤9,若i<N,令i=i+1,进入步骤4;否则,实验结束; 所述步骤7包括以下子步骤: 步骤71,确定砾石返排效率无量纲因子: ; 其中,其中为实验后返排液体汇集箱内回收的实验砾石体积流量,,为实验后返排液体汇集箱内回收的实验砾石烘干后的体积;为自动加砂机构注入的实验砾石的体积流量,;为返排液密度,为砾石密度;为返排液体实际速度,=,为返排液流量,为可视化滞砂单元的内径; 确定井筒压力损失无量纲因子: ; 其中,为可视化滞砂单元实际沿程压力损失,为每个实验计时结束时刻第一压力表测量数值与第二压力表测量数值的差值;为纯液相压力损失理论值,由公式计算得到,为实验返排液黏度,为可视化滞砂单元水平长度,为可视化滞砂单元的内径;为水的黏度;为砾石体积分数,; 确定砾石床稳定性无量纲因子: ; 其中,为砾石沉积稳定时砾石床最大高度,为可视化滞砂单元的内径,为实验标定时间; 步骤72,建立评价返排效果的综合无量纲因子: ; ;;; 其中,砾石返排效率无量纲因子为正向因子,且在范围[0.3,0.8]之间,;井筒压力损失无量纲因子为负向因子,且在范围[1,3]之间,;砾石床稳定性无量纲因子为负向因子,且在范围[0.3,1]之间,; 步骤73,根据无量纲因子的数值范围,综合判断返排效果。
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