本发明涉及油气井开采，尤其涉及一种筛管防砂性能测试方法、冲蚀寿命预测方法及装置。
背景技术：
1、疏松砂岩油藏在开采过程中普遍存在地层出砂问题。为了保证出砂井的正常开采，需要采用配套防砂措施。机械防砂是目前国内外应用最普遍的防砂技术。筛管是机械防砂的核心部分，其防砂性能直接影响防砂措施的防砂效果、有效期及经济效益。目前，市场上的筛管种类繁多，性能差异较大，适应条件不同，产品质量参差不齐。无论是筛管制造商或使用者，都必须对筛管的防砂性能进行定量的描述，从而做出正确的评价或选用。为了能够比较筛管的防砂性能，以便选择最合适的筛管，必须要有测试方法，并且测试方法应具有一定程度的重复性和再现性。
2、专利cn102353550a，公开了“一种防砂筛管综合性能检测实验装置及性能评价方法”，该装置将筛管试样安装在密闭罐体中，并在密闭罐体中填充地层砂，再采用液体进行驱替，测试驱替流量、筛管压降和出砂量等参数，通过计算相关指标，来评价不同筛管在相同条件下的流通性能、挡砂性能、堵塞压降和综合性能。这种实验装置和性能评价方法虽然为筛管的防砂性能评价提供了一种方案，但是都是针对特定砂样特征和油藏条件下开展的模拟试验，以评价筛管在具体条件下的适应性。而在实际过程中，人们更加关注筛管产品本身防砂性能中的单项性能测试，如过流能力(允许流体通过的能力)、挡砂能力(阻挡地层砂的能力)、抗堵塞能力(抵抗地层砂和其它物质堵塞的能力)、抗冲蚀能力(抵抗地层砂冲蚀破坏的能力)，这些性能能够综合反映出筛管在防砂方面的整体性能，是防砂筛管的设计加工、质量控制和选型应用的重要依据。但是，现有的试验评价方法中对于这些性能的测试存在缺失或者不合理的地方，如cn111551479a、cn107271344a、cn105547665a等专利文献中公开的关于筛管试验评价方法的内容，都不能满足筛管产品单项防砂性能测试评价的要求。
3、筛管的防砂性能主要包含六个方面的技术参数：过流指数、挡砂粒径、挡砂效率、挡砂容量、抗堵系数、冲蚀指数。这六个技术参数能够比较全面地反映出筛管的防砂性能，其中，过流指数反映筛管允许流体通过的能力；挡砂粒径反映筛管阻挡地层砂的最小粒径；挡砂效率反映筛管阻挡地层砂的能力；挡砂容量反映筛管承受的地层出砂量；抗堵系数反映筛管在防砂过程中抵抗堵塞的能力；冲蚀速率反映筛管抵抗地层砂冲蚀磨损的能力。在现有技术中，目前没有准确、全面的试验方法能够测试出这些技术参数。
技术实现思路
1、本发明目的在于提供一种筛管防砂性能测试方法、冲蚀寿命预测方法及装置，本发明的方法能够给出量化的测试参数，客观反映出筛管本身的防砂性能，具有操作简单、重现性和准确性好的优点；本发明的装置还可以满足筛管不同性能的测试需要。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、根据本公开的一个方面，提供一种筛管防砂性能测试和冲蚀寿命预测装置，所述装置包括：试验容器、筛管试样设备、注入泵、集砂器和配液罐；其中，
4、所述试验容器采用圆筒状结构，用于安装被试验的筛管试样设备；所述试验容器与筛管试样设备之间设有环形空间；所述注入泵的一端通过管线同时与试验容器底部和两侧均连接，另一端通过管线与配液罐连接；所述集砂器一端与试验容器底部连接，另一端通过管线与配液罐连接。
5、在一种可能的实施方式中，所述集砂器与配液罐之间还安装有流量计。
6、在一种可能的实施方式中，所述装置还设置有上游取样口和下游取样口；其中，
7、所述上游取样口设置在试验容器与注入泵之间；
8、所述下游取样口设置在试验容器与集砂器之间。
9、在一种可能的实施方式中，所述试验容器设置有第一进液口、第二进液口和出液口；
10、其中，
11、所述第一进液口设置在试验容器外壁；
12、所述第二进液口设置在试验容器底部；
13、所述出液口设置在试验容器底部，与筛管试样设备连通。
14、在一种可能的实施方式中，所述筛管试样设备上端设置有差压传感器，用于测量筛管试样设备内外压差；其中，
15、一个测量点设置在筛管试样设备内部；另一个测量点设置在筛管试样设备外部。
16、在一种可能的实施方式中，所述配液罐内设置有搅拌器，用于将模拟砂与模拟液混合均匀。
17、在一种可能的实施方式中，所述装置还包括第一阀门和第二阀门；其中，
18、所述第一阀门位于第一进液口与注入泵的连接管线上；
19、所述第二阀门位于第二进液口与注入泵的连接管线上。
20、根据本公开的一个方面，提供一种筛管防砂性能测试方法，包括：
21、过流指数测试、挡砂粒径测试、挡砂效率测试、挡砂容量测试、抗堵系数测试和冲蚀指数测试。
22、在一种可能的实施方式中，所述过流指数测试方法包括如下步骤：
23、s11、打开测试装置的第一阀门，关闭第二阀门；
24、s12、在测试装置的配液罐中加入洁净水，启动注入泵；
25、s13、通过注入泵调节试验流量，保持压差稳定，读取该压差对应的试验流量；
26、s14、将所述试验流量进行折算，作为测试筛管的过流指数。
27、在一种可能的实施方式中，所述挡砂粒径测试方法包括如下步骤：
28、s21、关闭测试装置的第一阀门，打开第二阀门；
29、s22、将玻璃微珠填充于测试装置中，填充量为环空体积的50％；
30、s23、启动注入泵，在测试装置中加入洁净水，对玻璃微珠进行冲击搅动，并随流体通过筛管试样设备；
31、s24、收集随流体通过筛管试样设备的玻璃微珠；
32、s25、确定通过筛管试样设备的最大玻璃微珠粒径，作为测试筛管的挡砂粒径。
33、在一种可能的实施方式中，所述挡砂效率测试方法包括如下步骤：
34、s31、将不同粒径的石英砂，配制成具有标准特征的测试砂样；
35、s32、采用胍胶粉与清水配制成粘度为200-300mpa.s的测试流体；
36、s33、将测试流体和测试砂样，混合搅拌均匀，配制砂浆，并加入测试装置；
37、s34、打开测试装置的第一阀门，关闭第二阀门；
38、s35、启动注入泵，往测试装置的试验容器中注入砂浆；
39、s36、累计注入砂浆中的石英砂量达到要求时，改用测试流体继续驱替4h；
40、s37、驱替实验结束后，收集砂浆中的测试砂样，烘干后，测量测试砂样体积；
41、s38、根据测试砂样体积，计算挡砂效率。
42、在一种可能的实施方式中，所述挡砂效率的计算公式为：
43、
44、式中，sd表示挡砂效率，无量纲；vi表示累计注入砂浆中的石英砂量，单位为升(l)；vo表示通过筛管测试砂样体积，单位为升(l)；s表示理论过砂比(注入砂中小于筛管挡砂精度的百分比)。
45、在一种可能的实施方式中，所述挡砂容量测试方法包括如下步骤：
46、s41、将不同粒径的石英砂，配制成具有标准特征的测试砂样；
47、s42、采用胍胶粉与清水配制成粘度200-300mpa.s的测试流体；
48、s43、将测试流体和测试砂样，混合搅拌均匀，配制砂浆，并加入测试装置；
49、s44、打开测试装置的第一阀门，关闭第二阀门。
50、s45、启动注入泵，往测试装置的试验容器中注入砂浆，当测试装置压降达到2mpa时，停止试验；
51、s46、将累计注入砂浆中的测试砂样体积进行折算，作为测试筛管的挡砂容量。
52、在一种可能的实施方式中，所述抗堵系数测试方法包括如下步骤：
53、s51、按照出砂井堵塞物来源，配制标准特征堵塞物；
54、s52、采用胍胶粉与清水配制成粘度200-300mpa.s的测试流体；
55、s53、将测试流体和标准特征堵塞物，混合搅拌均匀，配制堵塞物浆体；
56、s54、打开测试装置的第一阀门，关闭第二阀门；
57、s55、启动注入泵，往测试装置的试验容器中注入堵塞物浆体，记录筛管压降值随驱替时间变化，当累计注入堵塞物浆体中的标准特征堵塞物达到环空填充量时，停止试验；
58、s56、绘制筛管压降与驱替时间的变化曲线，计算测试筛管的抗堵系数。
59、在一种可能的实施方式中，所述抗堵系数的计算公式为：
60、
61、式中，sk表示筛管抗堵系数，无量纲；δp0表示筛管初始平均压降，单位为兆帕(mpa)；δp1表示筛管末了平均压降，单位为兆帕(mpa)。
62、在一种可能的实施方式中，所述冲蚀指数测试方法包括如下步骤：
63、s61、在测试装置的环空中加入设定体积的石英砂；
64、s62、关闭测试装置的第一阀门，打开第二阀门；
65、s63、启动注入泵，在测试装置中加入清水，对石英砂进行冲击搅动，并随流体通过筛管试样设备，对筛管过滤结构进行冲蚀；
66、s64、连续冲蚀设定时间t后，停止实验，计算筛管质量冲蚀速率；
67、s65、改变冲蚀速度或者石英砂量，重复上述步骤，至少测试5组不同冲蚀速度下的冲蚀磨损重量损失，计算冲蚀指数。
68、在一种可能的实施方式中，所述冲蚀指数的计算公式为：
69、em＝(m0－m1)/t；
70、em＝kvnm；
71、式中，m0表示筛管试样装置冲蚀前的重量；m1表示筛管试样装置冲蚀后的重量；em表示筛管质量冲蚀速率，单位为克/每分钟(g/min)；k表示筛管冲蚀指数，无量纲；n表示材料系数，无量纲；m表示出砂速率，单位为克/每分钟(g/min)；v表示筛管井下冲蚀速度，单位为米每分钟(m/min)；t表示时间，单位为分钟(min)。
72、根据本公开的一个方面，提供一种筛管冲蚀寿命预测方法，包括：
73、按照冲蚀指数测试方法的步骤进行筛管防砂后，通过实时监测出砂速率或者采用累计出砂量，计算筛管堵塞系数、井下冲蚀速度、筛管质量冲蚀速率和筛管厚度冲蚀速率，进而计算筛管冲蚀破坏时间。
74、在一种可能的实施方式中，所述筛管冲蚀破坏时间的计算公式为：
75、
76、式中，ms表示筛管冲蚀破坏时间，单位为天(d)；d表示筛管壁厚，单位为毫米(mm)；el表示筛管厚度冲蚀速率，单位为毫米/每天(mm/d)。
77、本发明的技术效果和优点：
78、第一，本发明创新提出利用过流指数、挡砂粒径、挡砂效率、挡砂容量和抗堵系数来表征筛管的防砂性能，从过流能力、挡砂能力和抗堵塞能力等防砂筛管最关键的几个方面性能来评价筛管的技术水平和产品质量。
79、第二，本发明提出的各项性能指标，能更加直观、更加客观地反映出筛管的防砂性能；其对应性能指标的测试方法，具有操作简单、重现性和准确性好的优点，不受具体油藏条件和出砂特征的限制，测试结果具有广泛地横向比较性。
80、第三，本发明提出的冲蚀寿命预测方法计算方法简单，涉及参数少，容易获取，实用性强。
81、第四，本发明提出的一套用于测试筛管防砂性能的试验装置，可以满足筛管不同性能的测试需要。
82、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
1.一种筛管防砂性能测试和冲蚀寿命预测装置，其特征在于，所述装置包括：试验容器(1)、筛管试样设备(2)、注入泵(3)、集砂器(4)和配液罐(5)；其中，
2.根据权利要求1所述的一种筛管防砂性能测试和冲蚀寿命预测装置，其特征在于，所述集砂器(4)与配液罐(5)之间还安装有流量计(7)。
3.根据权利要求1所述的一种筛管防砂性能测试和冲蚀寿命预测装置，其特征在于，所述装置还设置有上游取样口(8)和下游取样口(9)；其中，
4.根据权利要求1所述的一种筛管防砂性能测试和冲蚀寿命预测装置，其特征在于，所述试验容器(1)设置有第一进液口(101)、第二进液口(102)和出液口(103)；其中，
5.根据权利要求1所述的一种筛管防砂性能测试和冲蚀寿命预测装置，其特征在于，所述筛管试样设备(2)上端设置有差压传感器(6)，用于测量筛管试样设备(2)内外压差；其中，
6.根据权利要求1所述的一种筛管防砂性能测试和冲蚀寿命预测装置，其特征在于，所述配液罐(5)内设置有搅拌器(51)，用于将模拟砂与模拟液混合均匀。
7.根据权利要求1所述的一种筛管防砂性能测试和冲蚀寿命预测装置，其特征在于，所述装置还包括第一阀门(10)和第二阀门(11)；其中，
8.一种筛管防砂性能测试方法，其特征在于，采用如权利要求1-7任意一项所述的装置进行测试，包括：
9.根据权利要求8所述的一种筛管防砂性能测试方法，其特征在于，所述过流指数测试方法包括如下步骤：
10.根据权利要求8所述的一种筛管防砂性能测试方法，其特征在于，所述挡砂粒径测试方法包括如下步骤：
11.根据权利要求8所述的一种筛管防砂性能测试方法，其特征在于，所述挡砂效率测试方法包括如下步骤：
12.根据权利要求11所述的一种筛管防砂性能测试方法，其特征在于，所述挡砂效率的计算公式为：
13.根据权利要求8所述的一种筛管防砂性能测试方法，其特征在于，所述挡砂容量测试方法包括如下步骤：
14.根据权利要求8所述的一种筛管防砂性能测试方法，其特征在于，所述抗堵系数测试方法包括如下步骤：
15.根据权利要求14所述的一种筛管防砂性能测试方法，其特征在于，所述抗堵系数的计算公式为：
16.根据权利要求8所述的一种筛管防砂性能测试方法，其特征在于，所述冲蚀指数测试方法包括如下步骤：
17.根据权利要求16所述的一种筛管防砂性能测试方法，其特征在于，所述冲蚀指数的计算公式为：
18.一种筛管冲蚀寿命预测方法，其特征在于，采用如权利要求1-7任意一项所述的装置进行预测，包括：
19.根据权利要求18所述的一种筛管冲蚀寿命预测方法，其特征在于，所述筛管冲蚀破坏时间的计算公式为：
