鉆井液動態(tài)泥餅形成裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及石油勘探開發(fā)鉆井工程中鉆井液動態(tài)泥餅形成裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種在油/氣井下實際溫壓壓差及返速條件下，模擬鉆井液動態(tài)泥餅形成裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]鉆井過程中，井壁為多孔介質(zhì)，在地層和環(huán)空壓差作用下，鉆井液在流經(jīng)井壁時濾失形成致密泥餅，泥餅質(zhì)量好壞對于安全、優(yōu)質(zhì)和快速鉆井具有重要意義，同時它還將影響之后固井水泥石與界面的膠結(jié)。因此，在進行室內(nèi)試驗時，為了接近鉆井及完井工程實際，模擬井下條件形成泥餅是非常必要的。目前，實驗室形成泥餅的裝置和方法主要有:1)用API濾失裝置，這種方法中的過濾介質(zhì)與實際多孔的地層不相符，是在靜止狀態(tài)下鉆井液垂直向下濾過介質(zhì)，不能很好模擬實際井下壓差。
[0003]2)鉆井液泥餅模擬形成裝置(CN203672687U)，其缺點是:只能形成靜態(tài)泥餅，不能模擬實際鉆井過程中鉆井液流動、以及溫度和壓力對泥餅形成的影響。
[0004]3)鄧大偉，固井模擬實驗中泥餅的形成規(guī)律[J].鉆井液與完井液，27 (2010)，61-67 ;其缺點是:通過攪拌軸對鉆井液的攪動，不能定量反應實際鉆井過程中不同環(huán)空返速對泥餅形成的影響；壓力可控程度低(7MPa)，形成泥餅時間長。
[0005]因此，提供一套模擬井下泥餅形成條件的裝置和實驗方法非常必要。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種鉆井液動態(tài)泥餅形成裝置及其實驗方法，所述形成裝置準確、有效，便于有效指導鉆完井施工。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采取的技術(shù)方案是:一種鉆井液動態(tài)泥餅形成裝置，其特征在于:所述形成裝置包括支架、加熱外套、反應釜及驅(qū)動裝置，所述加熱外套可升降的連接在支架上，所述加熱外套為上、下兩端開口的筒狀結(jié)構(gòu)，加熱外套上端開口的內(nèi)徑與反應釜的外徑保持間隙設(shè)置，加熱外套下端開口的內(nèi)徑小于反應釜的外徑，所述反應釜位于所述加熱外套內(nèi)，反應釜的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有鉆井液刻度線，所述反應釜的底部設(shè)有試件安裝器，所述試件安裝器上設(shè)有與加熱外套下端開口相連通的濾液出口，與所述試件安裝器相對的反應釜的頂部安裝有攪拌桶，所述攪拌桶在驅(qū)動裝置的帶動下可轉(zhuǎn)動。
[0008]進一步的技術(shù)方案在于:所述反應釜包括釜體、上釜蓋和下釜蓋，釜體、上釜蓋和下釜蓋之間通過密封圈和連接件連接成反應釜，所述試件安裝器設(shè)置在所述下釜蓋上。
[0009]進一步的技術(shù)方案在于:所述形成裝置還包括與所述反應釜相連通的位于反應釜頂部的壓力表及氣體釋放閥和氣體注入閥。
[0010]進一步的技術(shù)方案在于:所述加熱外套內(nèi)設(shè)有溫度傳感器。
[0011]進一步的技術(shù)方案在于:所述驅(qū)動裝置為磁驅(qū)電機，所述磁驅(qū)電機包括電機本體、內(nèi)磁環(huán)、隔離套和外磁環(huán)，所述內(nèi)磁環(huán)通過連接桿與攪拌桶連接，所述隔離套設(shè)置于所述內(nèi)磁環(huán)的外側(cè)，所述外磁環(huán)設(shè)置于所述隔離套的外側(cè)，所述外磁環(huán)通過轉(zhuǎn)軸與電機本體連接。
[0012]進一步的技術(shù)方案在于:所述驅(qū)動裝置還包括轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，所述電機本體受控于所述轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。
[0013]進一步的技術(shù)方案在于:所述攪拌桶上設(shè)有攪拌桶溢液孔。
[0014]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:1、本實用新型所述形成裝置采用磁驅(qū)電機，整體上為靜密封，壓力可控程度大，有加熱外套，溫度可控，有旋轉(zhuǎn)攪拌桶，可以很好的模擬井下流體對泥餅的沖蝕作用。2、本實用新型所述形成裝置可以根據(jù)實鉆地層的溫度、壓差及鉆井液環(huán)空返速進行調(diào)節(jié)，能很好地模擬現(xiàn)場地層及鉆井工況條件，泥餅形成程度好。3、模擬條件準確而廣泛，實驗方法簡單有效，得到的參數(shù)對鉆井和完井施工具有較好的指導作用，操作方便，使用范圍廣。
【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0016]圖1是本實用新型所述形成裝置的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]其中:1、試件安裝器2、下釜蓋3、試件4、攪拌桶5、釜體6、鉆井液刻度線7、攪拌桶溢液孔8、溫度傳感器9、連接件10、壓力表及氣體釋放閥11、外磁環(huán)12、內(nèi)磁環(huán)13、轉(zhuǎn)軸14、隔離套15、氣體注入閥16、上釜蓋17、加熱外套18、支架19、濾液出口。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0019]在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本實用新型，但是本實用新型還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實用新型內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本實用新型不受下面公開的具體實施例的限制。
[0020]如圖1所示，本實用新型公開了一種鉆井液動態(tài)泥餅形成裝置，所述形成裝置包括支架18、加熱外套17、反應釜及驅(qū)動裝置，所述加熱外套17可升降的連接在支架18上。所述加熱外套17為上、下兩端開口的筒狀結(jié)構(gòu)，加熱外套17上端開口的內(nèi)徑與反應釜的外徑保持間隙設(shè)置，加熱外套下端開口的內(nèi)徑小于反應釜的外徑，所述反應釜位于所述加熱外套17內(nèi)，所述加熱外套17內(nèi)設(shè)有溫度傳感器8。所述反應釜包括釜體5、上釜蓋16和下釜蓋2，釜體5、上釜蓋16和下釜蓋2之間通過密封圈和連接件9連接成反應釜。上釜蓋16上設(shè)有與所述反應釜相連通的壓力表及氣體釋放閥10和氣體注入閥15。
[0021]反應釜的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有鉆井液刻度線6，試件安裝器I設(shè)置在所述下釜蓋2上。所述試件安裝器I上設(shè)有與加熱外套17下端開口相連通的濾液出口 19，與所述試件安裝器I相對的反應釜的頂部安裝有攪拌桶4，所述攪拌桶4在驅(qū)動裝置的帶動下可轉(zhuǎn)動，所述攪拌桶4上設(shè)有攪拌桶溢液孔7。
[0022]所述驅(qū)動裝置為磁驅(qū)電機，所述磁驅(qū)電機包括電機本體、內(nèi)磁環(huán)12、隔離套14和外磁環(huán)11，所述內(nèi)磁環(huán)12通過連接桿與攪拌桶4連接，所述隔離套14設(shè)置于所述內(nèi)磁環(huán)12的外側(cè)，所述外磁環(huán)11設(shè)置于所述隔離套14的外側(cè)，所述外磁環(huán)11通過轉(zhuǎn)軸13與電機本體連接。所述驅(qū)動裝置還包括轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，所述電機本體受控于所述轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。
[0023]所述形成裝置內(nèi)的試件與外界相通，用氣體加壓，維持鉆井時地層與環(huán)空形成泥餅所需壓差，由加熱外套模擬井底溫度，通過旋轉(zhuǎn)筒的旋轉(zhuǎn)帶動鉆井液對巖心泥餅的沖蝕。通過轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)外筒的轉(zhuǎn)速，模擬鉆井時不同環(huán)空返速鉆井液對泥餅的作用。
[0024]本實用新型還公開了一種鉆井液動態(tài)泥餅形成裝置的實驗方法，所述方法包括如下步驟:1)根據(jù)現(xiàn)場所鉆井的地質(zhì)條件，選取巖性、強度、孔隙度和滲透率等物理性能相近的巖心，或選取模擬固井套管的鋼柱，并加工成一定尺寸的試件；2)將加熱外套加熱到實驗溫度(井底循環(huán)溫度)；3)將試件放置于試件安置器內(nèi)，在試件周圍用固體膠密封；4)將安裝有巖心或鋼柱的試件安置器裝配于下釜體蓋中，蓋好下釜蓋；5)將裝配好下釜蓋的釜體置于加熱外套內(nèi)，注入鉆井液至鉆井液刻度線處，蓋好上釜蓋；6)開動磁驅(qū)電機到一定轉(zhuǎn)速，加熱到井底循環(huán)溫度，注入氮氣到指定壓力(由裝置壓力表讀出)，關(guān)閉氮氣注入閥，模擬井底壓差、溫度和鉆井液流動條件下，使巖心外壁形成泥餅或鋼柱上粘附鉆井液泥糊后，緩慢釋放壓力，冷卻到室溫，停止電機，打開和移開釜蓋，傾出鉆井液，取出有試件的安置器，通過厚度測量裝置測量泥餅厚度；7)將釜體等洗凈備用；8)將測量后的試件安置器裝配于下釜蓋上，蓋上下釜蓋，注入沖洗液至鉆井液刻度線處，蓋好上釜蓋，開動磁驅(qū)電機到一定轉(zhuǎn)速，加熱到井底循環(huán)溫度，注入氮氣到指定壓力(由裝置壓力表讀出)，關(guān)閉氮氣注入閥，模擬井底壓差、溫度和鉆井液流動條件下，使巖心或鋼柱被沖刷一定時間后，緩慢釋放壓力至零，冷卻到室溫，停止電機，打開和移開釜蓋，傾出沖洗液，取出有試件安置器，再次通過厚度測量裝置測量泥餅厚度；9)將釜體等洗凈備用，通過比較可得沖洗前后泥餅厚度的變化情況。
[0025]實施例1不同鉆井液形成泥餅厚度情況實驗
[0026]砂巖地層，鉆頭直徑215.90mm，鉆桿外徑139.7mm，鉆井液在環(huán)空中的平均返速為1.0m/s，井下平均循環(huán)溫度10(TC，壓差為6MPa時，評價鉆井液A、B、C形成泥餅厚度情況。
[0027]I)選取砂巖試樣；2)將加熱外套加熱到實驗溫度；3)將試件放置于試件安置器內(nèi)，在試件周圍用固體膠密封；4)將安裝有巖心或鋼柱的試件安置器裝配于下釜體蓋中，蓋好下釜蓋；5)將裝配好下釜蓋的釜體置于加熱外套內(nèi)，注入鉆井液A至鉆井液刻度線處，蓋好上釜蓋；6)開動磁驅(qū)電機，調(diào)整電機轉(zhuǎn)速到153轉(zhuǎn)/分鐘，加熱到井底循環(huán)溫度100°C，注入氮氣到釜內(nèi)壓力與外界壓差為6MPa，關(guān)閉氮氣注入閥，模擬井底壓差、溫度和鉆井液流動條件下，使巖心外壁形成泥餅或鋼柱上粘附鉆井液泥糊后，緩慢釋放壓力，冷卻到室溫，停止電機，打開和移開釜蓋，傾出鉆井液，取出有試件的安置器，通過厚度測量裝置測量泥餅厚度0.28mm，將釜體等洗凈備用；7)重復上述第一步至第六步，可分別得到鉆