專(zhuān)利名稱：智能高溫高壓動(dòng)態(tài)堵漏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石油行業(yè)室內(nèi)模擬地層溫度、壓力、泥漿流動(dòng)狀態(tài)下評(píng)價(jià)鉆井液與完井液中堵漏材料堵效的智能高溫高壓動(dòng)態(tài)堵漏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)儀，屬石油勘探開(kāi)發(fā)中油氣層保護(hù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在鉆井過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)地層漏失的現(xiàn)象，如不及時(shí)堵住漏層將會(huì)嚴(yán)重影響鉆井作業(yè)的正常進(jìn)行。地層漏失情況與巖石物性、井底壓差、泥漿中加入的堵漏材料的種類(lèi)、尺寸等因素密切相關(guān)。目前，國(guó)內(nèi)外都只有API室內(nèi)靜態(tài)堵漏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)裝置，鋼珠漏床安裝在泥漿罐的底部，其位置不合理，縫板的長(zhǎng)度只有6.4mm，且還是光滑的平面。由于漏床和縫板的位置和結(jié)構(gòu)不合理，不能真實(shí)地模擬漏失地層的實(shí)際情況，而且鋼珠漏床實(shí)驗(yàn)和縫板實(shí)驗(yàn)不能同時(shí)進(jìn)行。由于我國(guó)很多油田在鉆井過(guò)程中地層漏失現(xiàn)象非常普遍，研制出一種能夠在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬井底溫度、壓力以及液體循環(huán)狀態(tài)下評(píng)價(jià)堵漏材料的堵漏效果對(duì)油田的勘探與開(kāi)發(fā)是非常必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠真實(shí)地在室內(nèi)模擬井下地層條件，使用高溫高壓泥漿泵，通過(guò)管道在鋼珠漏床、人造縫板、巖心夾持器的巖心端面形成剪切速率，從而篩選出堵漏效果好，保護(hù)油氣層效果優(yōu)良的鉆井液及完井液配方的智能高溫高壓動(dòng)態(tài)堵漏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)儀。
本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的的該智能高溫高壓動(dòng)態(tài)堵漏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)儀由氣源、高壓減壓閥、泥漿泵、活塞式高溫高壓泥漿罐、鋼珠漏床夾持器、縫板夾持器、巖心夾持器、流量計(jì)、電子天平、玻璃量筒、環(huán)壓泵、回壓控制器、氣體加壓管道、殼體、控制線、數(shù)據(jù)采集器、液體循環(huán)管道、計(jì)算機(jī)及打印機(jī)等部分組成；其特征在于活塞式高溫高壓泥漿罐、泥漿泵置于殼體的下部，殼體的上部裝有鋼珠漏床夾持器、縫板夾持器及巖心夾持器，巖心夾持器的右端通過(guò)氣體加壓管道連接有回壓控制器、電子天平和環(huán)壓泵，縫板夾持器及鋼珠漏床夾持器的右端通過(guò)管道各連接有一玻璃量筒；氣源、高壓減壓閥、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)及打印機(jī)分別置于殼體的外部?jī)蓚?cè)，氣源通過(guò)高壓減壓閥和氣體加壓管道連接在活塞式高溫高壓泥漿罐的壓蓋上和回壓控制器上；泥漿泵、電子天平、流量計(jì)、活塞式高溫高壓泥漿罐、巖心夾持器、縫板夾持器和鋼珠漏床夾持器通過(guò)控制線和數(shù)據(jù)采集器連接，數(shù)據(jù)采集器通過(guò)控制線與計(jì)算機(jī)及打印機(jī)連接；縫板夾持器、鋼珠漏床夾持器及巖心夾持器的左端通過(guò)泥漿通道和液體循環(huán)管道組成一個(gè)液體循環(huán)通道?；钊礁邷馗邏耗酀{罐底部采用外套管套內(nèi)套管的雙層管結(jié)構(gòu)，通過(guò)泥漿泵與活塞式高溫高壓泥漿罐底部連接的液體循環(huán)管道為外套管，通過(guò)流量計(jì)與活塞式高溫高壓泥漿罐底部連接的液體循環(huán)管道為內(nèi)套管，外套管的端部與活塞式高溫高壓泥漿罐底部平齊，內(nèi)套管的端部超出泥漿罐的底部3-5厘米。巖心夾持器的左端內(nèi)裝有巖心固定桿并開(kāi)有泥漿通道；中間裝有橡膠筒及巖心；右端內(nèi)裝有巖心調(diào)節(jié)桿，并制有環(huán)壓進(jìn)口。縫板夾持器的左端開(kāi)有泥漿通道，中間裝有縫板，右端內(nèi)裝有縫板調(diào)節(jié)桿，縫板調(diào)節(jié)桿上裝有泥漿出口閥。鋼珠漏床夾持器的左端開(kāi)有泥漿通道，中間裝有兩塊鋼珠擋板及鋼珠；右端內(nèi)裝有擋板調(diào)節(jié)桿，擋板調(diào)節(jié)桿上裝有泥漿出口閥。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下的有益效果本發(fā)明能夠真實(shí)地在室內(nèi)模擬井下地層溫度、壓力及流體流速的條件，采用高溫高壓泥漿泵將實(shí)驗(yàn)液體通過(guò)液體循環(huán)管道在鋼珠漏床、縫板以及巖心端面形成剪切速率，在線記錄模擬鉆井條件時(shí)，鋼珠漏床、縫板及巖心的濾失情況，并對(duì)它們進(jìn)行堵漏評(píng)價(jià)和動(dòng)態(tài)污染實(shí)驗(yàn)，從而篩選出堵漏效果好以及保護(hù)油氣層效果優(yōu)良的鉆井液、完井液體系。對(duì)石油勘探開(kāi)發(fā)的科研與生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)意義。


圖1為智能高溫高壓動(dòng)態(tài)堵漏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)儀的連接安裝示意圖；圖2為智能高溫高壓動(dòng)態(tài)堵漏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)儀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為活塞式高溫高壓泥漿罐與外套管和內(nèi)套管的連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為巖心夾持器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為縫板夾持器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為鋼珠漏床夾持器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1.氣源，2.高壓減壓閥，3.活塞式高溫高壓泥漿罐，4.泥漿泵，5.流量計(jì)，6.環(huán)壓泵，7.縫板夾持器，8.鋼珠漏床夾持器，9.回壓控制器，10.電子天平，11.玻璃量筒，12.數(shù)據(jù)采集器，13.計(jì)算機(jī)及打印機(jī)，14.巖心夾持器，15.氣體加壓管道，16.殼體，17.控制線，18.壓蓋，19.閥門(mén)，20.活塞，21.實(shí)驗(yàn)液體，22.外套管，23.內(nèi)套管，24.巖心固定桿，25.泥漿通道，26.橡膠筒，27.巖心，28.巖心調(diào)節(jié)桿，29.環(huán)壓進(jìn)口，30.縫板，31.縫板調(diào)節(jié)桿，32.泥漿出口閥，33.鋼珠，34.鋼珠擋板，35.擋板調(diào)節(jié)桿，36.液體循環(huán)管道。
具體實(shí)施例方式該智能高溫高壓動(dòng)態(tài)堵漏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)儀由氣源1、高壓減壓閥2、活塞式高溫高壓泥漿罐3、泥漿泵4、流量計(jì)5、環(huán)壓泵6、縫板夾持器7、鋼珠漏床夾持器8、回壓控制器9、電子天平10、玻璃量筒11、數(shù)據(jù)采集器12、計(jì)算機(jī)及打印機(jī)13、巖心夾持器14、氣體加壓管道15、殼體16、控制線17、壓蓋18、閥門(mén)19、活塞20、外套管22、內(nèi)套管23、巖心固定桿24、泥漿通道25、橡膠筒26、巖心27、巖心調(diào)節(jié)桿28、環(huán)壓進(jìn)口29、縫板30、縫板調(diào)節(jié)桿31、泥漿出口閥32、鋼珠33、鋼珠擋板34、擋板調(diào)節(jié)桿35、液體循環(huán)管道36組成。
實(shí)驗(yàn)時(shí)，取人造或天然的巖心27裝在巖心夾持器14中，用環(huán)壓泵6通過(guò)環(huán)壓進(jìn)口29對(duì)巖心夾持器14加環(huán)壓，并通過(guò)回壓控制器9控制巖心夾持器14中巖心27的出口壓力。把人造的縫板30裝入縫板夾持器7中、把鋼珠33裝入鋼珠漏床夾持器8的兩塊鋼珠擋板34之間，并通過(guò)巖心調(diào)節(jié)桿28、縫板調(diào)節(jié)桿31及擋板調(diào)節(jié)桿35對(duì)巖心27、縫板30及鋼珠33裝入后的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求。把含有堵漏材料的實(shí)驗(yàn)液體21裝入活塞式高溫高壓泥漿罐3中，通過(guò)計(jì)算機(jī)及打印機(jī)13中的計(jì)算機(jī)控制泥漿泵4的運(yùn)轉(zhuǎn)，使活塞式高溫高壓泥漿罐3中的泥漿在密閉的液體循環(huán)管道36內(nèi)循環(huán)，使其達(dá)到模擬鉆井時(shí)井底的流體流速的條件。然后打開(kāi)高壓氣源1，氣源1通過(guò)高壓減壓閥2后對(duì)活塞式高溫高壓泥漿罐3內(nèi)的活塞20加壓，用于模擬地層壓力?；钊礁邷馗邏耗酀{罐3、巖心夾持器14、縫板夾持器7、鋼珠漏床夾持器8以及連接它們的液體循環(huán)管道36都帶有加熱裝置，用于模擬地層溫度。在縫板夾持器7、鋼珠漏床夾持器8、巖心夾持器14的左端通過(guò)其上的泥漿通道25和液體循環(huán)管道36組成一個(gè)液體循環(huán)通道，該通道與泥漿泵4和活塞式高溫高壓泥漿罐3連通；在氣源1的作用下，通過(guò)活塞式高溫高壓泥漿罐3中的活塞20，給密閉的液體循環(huán)通道加壓，即能使實(shí)驗(yàn)液體21在模擬的與實(shí)際鉆井條件完全相同的地層溫度、壓力及流速的條件下，對(duì)縫板夾持器7中的縫板30、巖心夾持器14中的巖心27及鋼珠漏床夾持器8中的鋼珠33的端面形成剪切，通過(guò)流量計(jì)5可以準(zhǔn)確測(cè)量出各端面的剪切線速度，并隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整以保證實(shí)驗(yàn)是在與實(shí)際鉆井相同的條件下進(jìn)行。在液體循環(huán)通道中的實(shí)驗(yàn)液體21對(duì)縫板30、巖心27和鋼珠33進(jìn)行端面剪切的同時(shí)，實(shí)驗(yàn)液體21在通過(guò)巖心夾持器14、縫板夾持器7和鋼珠漏床夾持器8上的泥漿通道25時(shí)又分別對(duì)巖心27、縫板30和鋼珠33進(jìn)行濾失，通過(guò)電子天平10及玻璃量筒11的觀察，即能得出實(shí)驗(yàn)液體21對(duì)巖心27、縫板30及鋼珠33的堵漏效果。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)液體21中堵漏材料類(lèi)型的改變，并進(jìn)行篩選評(píng)價(jià)，并對(duì)巖心27、縫板30及鋼珠33的濾失情況通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行對(duì)比后由打印機(jī)輸出，選擇出濾失量最小的堵漏材料，即能實(shí)現(xiàn)在室內(nèi)正確評(píng)價(jià)鉆井液與完井液中堵漏材料的堵漏效果，從而優(yōu)選出堵漏效果好，且能夠滿足保護(hù)油氣層要求的鉆井液與完井液體系。
當(dāng)只需要對(duì)巖心27、縫板30及鋼珠33進(jìn)行單項(xiàng)或兩項(xiàng)堵漏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以通過(guò)開(kāi)、關(guān)巖心夾持器14、縫板夾持器7及鋼珠漏床夾持器8上的泥漿出口閥32來(lái)實(shí)現(xiàn)。
數(shù)據(jù)采集器12自動(dòng)采集評(píng)價(jià)儀中的溫度、壓力、泥漿流量等參數(shù)，并由計(jì)算機(jī)對(duì)這些參數(shù)實(shí)施實(shí)時(shí)控制。電子天平10記錄巖心夾持器14的動(dòng)失水速率?？p板夾持器7中的縫板30的縫寬可以調(diào)節(jié)，縫板30的長(zhǎng)度根據(jù)需要可以增加到10-200mm，縫板30的內(nèi)壁做成凹凸不平的波浪狀，使其更能接近地層的孔隙結(jié)構(gòu)。本發(fā)明把靜態(tài)、動(dòng)態(tài)堵漏實(shí)驗(yàn)和鋼珠漏床試驗(yàn)、不同類(lèi)型縫板實(shí)驗(yàn)融為一體，能夠在室內(nèi)正確評(píng)價(jià)鉆井液與完井液中堵漏材料的堵漏效果，綜合評(píng)價(jià)鉆井液與完井液加入的堵漏劑后與地層的匹配性能，從而優(yōu)選出保護(hù)油氣層效果優(yōu)良的鉆井液與完井液體系，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)石油勘探與開(kāi)發(fā)的科研及生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)意義。
權(quán)利要求
1.一種智能高溫高壓動(dòng)態(tài)堵漏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)儀，它由氣源(1)、高壓減壓閥(2)、泥漿泵(4)、活塞式高溫高壓泥漿罐(3)、鋼珠漏床夾持器(8)、縫板夾持器(7)、巖心夾持器(14)、流量計(jì)(5)、電子天平(10)、玻璃量筒(11)、環(huán)壓泵(6)、回壓控制器(9)、氣體加壓管道(15)、殼體(16)、控制線(17)、數(shù)據(jù)采集器(12)、液體循環(huán)管道(36)與計(jì)算機(jī)及打印機(jī)(13)組成。其特征在于活塞式高溫高壓泥漿罐(3)、泥漿泵(4)置于殼體(16)的下部，殼體(16)的上部裝有鋼珠漏床夾持器(8)、縫板夾持器(7)及巖心夾持器(14)，巖心夾持器(14)的右端通過(guò)氣體加壓管道(15)連接有回壓控制器(9)、電子天平(10)和環(huán)壓泵(6)，縫板夾持器(7)及鋼珠漏床夾持器(8)的右端通過(guò)管道各連接有一玻璃量筒(11)；氣源(1)、高壓減壓閥(2)、數(shù)據(jù)采集器(12)、計(jì)算機(jī)及打印機(jī)(13)分別置于殼體(16)的外部?jī)蓚?cè)，氣源(1)通過(guò)高壓減壓閥(2)和氣體加壓管道(15)連接在活塞式高溫高壓泥漿罐(3)的壓蓋(18)上和回壓控制器(9)上；泥漿泵(4)、電子天平(10)、流量計(jì)(5)、活塞式高溫高壓泥漿罐(3)、巖心夾持器(14)、縫板夾持器(7)和鋼珠漏床夾持器(8)通過(guò)控制線(17)和數(shù)據(jù)采集器(12)連接，數(shù)據(jù)采集器(12)通過(guò)控制線(17)與計(jì)算機(jī)及打印機(jī)(13)連接；縫板夾持器(7)、巖心夾持器(14)及鋼珠漏床夾持器(8)的左端通過(guò)泥漿通道(25)和液體循環(huán)管道(36)組成一個(gè)液體循環(huán)通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能高溫高壓動(dòng)態(tài)堵漏評(píng)價(jià)儀，其特征在于所述的活塞式高溫高壓泥漿罐(3)底部采用外套管(22)套內(nèi)套管(23)的雙層管結(jié)構(gòu)，通過(guò)泥漿泵(4)與活塞式高溫高壓泥漿罐(3)底部連接的液體循環(huán)管道(36)為外套管(22)，通過(guò)流量計(jì)(5)與活塞式高溫高壓泥漿罐(3)底部連接的液體循環(huán)管道(36)為內(nèi)套管(23)，外套管(22)的端部與活塞式高溫高壓泥漿罐(3)的底部平齊，內(nèi)套管(23)的端部超出泥漿罐的底部3-5厘米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能高溫高壓動(dòng)態(tài)堵漏評(píng)價(jià)儀，其特征在于所述的巖心夾持器(14)的左端裝有巖心固定桿(24)并開(kāi)有泥漿通道(25)；中間裝有橡膠筒(26)及巖心(27)；右端裝有巖心調(diào)節(jié)桿(28)，并開(kāi)有環(huán)壓進(jìn)口(29)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能高溫高壓動(dòng)態(tài)堵漏評(píng)價(jià)儀，其特征在于所述的縫板夾持器(7)的左端開(kāi)有泥漿通道(25)，中間裝有縫板(30)，縫板調(diào)節(jié)桿(31)上裝有泥漿出口閥(32)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能高溫高壓動(dòng)態(tài)堵漏評(píng)價(jià)儀，其特征在于所述的鋼珠漏床夾持器(8)的左端開(kāi)有泥漿通道(25)，中間裝有兩塊鋼珠擋板(34)及鋼珠(33)；右端內(nèi)裝有擋板調(diào)節(jié)桿(35)，擋板調(diào)節(jié)桿(35)上裝有泥漿出口閥(32)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種智能高溫高壓動(dòng)態(tài)堵漏評(píng)價(jià)儀，屬石油勘探開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)設(shè)備領(lǐng)域，它由氣源、泥漿泵、活塞式高溫高壓泥漿罐、鋼珠漏床夾持器、縫板夾持器、巖心夾持器、流量計(jì)、電子天平、環(huán)壓泵、回壓控制器、液體循環(huán)管道、控制線、數(shù)據(jù)采集器與計(jì)算機(jī)及打印機(jī)等組成。它是通過(guò)把泥漿罐中加入堵漏劑的鉆井液與完井液在模擬地層溫度、壓力、流速的條件下，由泥漿泵驅(qū)動(dòng)活塞式高溫高壓泥漿罐中的入井流體，對(duì)鋼珠漏床、人造縫板和地層巖心進(jìn)行人為堵漏損害實(shí)驗(yàn)，而實(shí)現(xiàn)在室內(nèi)正確地評(píng)價(jià)鉆井液與完井液中堵漏材料的堵漏效果。從而優(yōu)選出滿足保護(hù)油氣層需要的鉆井液與完井液體系。解決了我國(guó)在室內(nèi)不能進(jìn)行動(dòng)態(tài)堵漏評(píng)價(jià)的問(wèn)題。適用于石油與勘探開(kāi)發(fā)的評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)中。
文檔編號(hào)G01N7/10GK1731176SQ20051001925
公開(kāi)日2006年2月8日 申請(qǐng)日期2005年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月8日
發(fā)明者余維初, 何權(quán), 聶五宏 申請(qǐng)人:余維初