高溫高壓巖心動態損害評價試驗儀的製作方法

2023-05-20 04:28:51 1

專利名稱：高溫高壓巖心動態損害評價試驗儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種石油行業室內模擬入井流體在地層高溫、高壓和流動狀態下對儲層的侵入、以及侵入儲層的深度和程度，同時還可以進行儲層的各種敏感性方面的評價試驗，優選入井流體配方的高溫高壓巖心動態損害評價試驗儀，屬石油勘探開發中油氣層保護實驗設備領域。
背景技術：
保護油層、防止損害是一項貫穿於油氣井勘探開發全過程的系統工程。地層損害的內因在於油氣層本身的性質，如巖性、物性和地層水特性(水型、礦化度、PH值)，而地層損害的外因在於進入油層的外來流體的不配伍性或不相容性。因此，評價所有入井流體的配伍性是實施油層保護技術的基礎工作，而完成該項工作最直接、最可靠和最現實的方法是應用巖心實驗技術進行油層巖心流動實驗。
鑽井液、水泥漿、完井液、射孔液等各種井筒工作液的侵入損害是油層損害的第一環。在正壓差打開油層時，工作液的固相和液相不可避免地進入油層，從而堵塞油氣層通道和誘發儲層的各種敏感性，如速敏、水敏、酸敏、鹽敏、鹼敏等損害。顯然，油氣層損害深度與損害程度與工作液侵入量有關，而侵入量又與巖石物性、鑽井壓差、泥漿性能以及作業時間等因素相關。因此，通過模擬鑽井過程的巖心流動實驗，對於評價油氣層損害深度和程度，從而優選工作液，特別是為完井射孔作業的設計提供穿透深度等參數和依據，是關係到能否發現油氣層、正確評價其儲集性能和油氣井能否獲得高產的關鍵。
目前，國內只有單一的模擬鑽井的入井流體損害裝置和測量巖心受入井流體損害深度和程度的多段滲透率梯度儀。但油氣層保護工作貫穿油氣勘探開發的各個生產過程，是一項涉及多學科的綜合配套技術，上述儀器裝置遠不能滿足實際生產的需要。因此，研製出能夠模擬井下高溫、高壓及流動工作條件下各種入井流體對油氣層損害程度和深度的室內評價儀器意義非常重大，以滿足油氣層保護工作實際生產的需要。

發明內容
本實用新型的目的在於提供一種能夠真實地模擬井下地層條件進行巖心受入井流體的動態損害，以及在同一儀器上測量損害前後巖心滲透率的變化情況，從而可以優選出保護油氣層效果良好的鑽井液、完井液體系的高溫高壓巖心動態損害評價試驗儀。
本實用新型是通過如下技術方案來實現上述目的的在高溫高壓巖心動態損害評價試驗儀中，端面循環的多測點巖心夾持器從外至內由圓柱形的加熱外套、夾持器不鏽鋼外筒和橡膠內套三層組成，左端制有一個液體通道和通過螺紋連接的帶有中心孔的左堵頭，右端有一通過螺紋連接的帶有中心孔的右堵頭，左端液體通道的上端通過加壓管線和流量計連接高壓液體罐底部，液體通道的下端通過加壓管線連接泥漿泵，泥漿泵通過加壓管線連接高壓液體罐底部；端面循環的多測點巖心夾持器的左端通過帶孔的左堵頭連接回壓控制器及電子天平，右端通過帶孔的右堵頭連接平流泵及回壓控制器和電子天平；端面循環的多測點巖心夾持器的上部制有至少三個測壓孔，測壓孔內裝有管道，管道的一端穿過橡膠內套與實驗樣品巖心相通，管道的另一端裝有配備閥門的壓力傳感器；下部制有一環壓孔，通過管道與環壓泵連接。高壓液體罐的底部採用雙層套管結構，與泥漿泵連接的外套管與高壓液體罐底部連通並且平齊，與流量計連接的內套管在高壓液體罐的底部下面置於外套管內，其出口端超過高壓液體罐的底部3-5cm。
本實用新型與現有技術相比具有如下有益效果解決了滲透率梯度測試儀只能測量巖心原始和受損害後巖心的滲透率，不能在同一儀器上進行巖心的動態損害實驗；而高溫高壓動失水儀的高溫高壓動態損害實驗又是採用攪拌式結構，在巖心端面形成剪切速率；以及國外採用大功率泥漿泵而使泥漿進行開路循環，不能實現高溫高壓條件下的閉路循環，損害前後的巖心滲透率採用單點一段測試的問題。本發明完全能夠在模擬井下溫度、壓力及流體流速的條件下對地層巖心進行動態損害實驗，並且不需要重新裝卸巖心就能夠在同一儀器設備上測量出巖心受損害前後的滲透率變化情況，從而優選出滿足保護油氣層技術要求的鑽井液與完井液體系。且體積小，造價低，實驗使用非常方便。


圖1為高溫高壓動態損害評價試驗儀的結構示意圖；圖2為高溫高壓動態損害評價試驗儀的連接安裝示意圖；圖3為端面循環的多測點巖心夾持器的結構示意圖；圖4為高壓液體罐與管道的連接結構示意圖。
圖中1.氣源，2.高壓減壓閥，3.高壓液體罐，4.泥漿泵，5.流量計，6.電子天平，7.回壓控制器，8.環壓泵，9.端面循環的多測點巖心夾持器，10.閥門，11.壓力傳感器，12.平流泵，13.排液閥，14.數據採集器，15.計算機，16.加熱外套，17.左堵頭，18.液體通道，19.測壓孔，20.加壓管線，21.夾持器不鏽鋼外筒，22.橡膠內套，23.巖心，24.右堵頭，25.環壓孔，26.壓蓋，27.活塞，28.高壓液體罐加熱套，29.外套管，30.內套管，31.控制線，32.溫度傳感器，33.儀器箱體。
具體實施方式
該高溫高壓巖心動態損害評價試驗儀由氣源(1)、高壓減壓閥(2)、高壓液體罐(3)、泥漿泵(4)、流量計(5)、電子天平(6)、回壓控制器(7)、環壓泵(8)、端面循環的多測點巖心夾持器(9)、閥門(10)、壓力傳感器(11)、平流泵(12)、排液閥(13)、數據採集器(14)、計算機(15)、加熱外套(16)、左堵頭(17)、液體通道(18)、測壓孔(19)、加壓管線(20)、夾持器不鏽鋼外筒(21)、橡膠內套(22)、巖心(23)、右堵頭(24)、環壓孔(25)、壓蓋(26)、活塞(27)、高壓液體罐加熱套(28)、外套管(29)、內套管(30)、控制線(31)、溫度傳感器(32)，儀器箱體(33)組成。高壓液體罐(3)、泥漿泵(4)、環壓泵(8)及平流泵(12)置於儀器箱體(33)的下部，儀器箱體(33)的上部裝有端面循環的多測點巖心夾持器(9)，端面循環的多測點巖心夾持器(9)的左、右兩側各連接有一回壓控制器(7)和電子天平(6)，氣源(1)、高壓減壓閥(2)、數據採集器(14)和計算機(15)置於儀器箱體(33)的外部。氣源(1)通過高壓減壓閥(2)和加壓管線(20)連接端面循環的多測點巖心夾持器(9)的左右兩側的回壓控制器(7)及高壓液體罐(3)的壓蓋(26)，數據採集器(14)與泥漿泵(4)、電子天平(6)、流量計(5)、環壓泵(8)、壓力傳感器(11)、平流泵(12)和計算機(15)通過控制線(31)連接。實驗時，取人造或天然的實驗樣品巖心(23)裝在端面循環的多測點巖心夾持器(9)的橡膠內套(22)中，並分別通過左堵頭(17)和右堵頭(24)的螺紋進行調節抵緊巖心，安裝完畢後，由環壓泵(8)通過環壓孔(25)對巖心(23)加環壓，當環壓達到2MPa時，通過計算機(15)啟動平流泵(12)，使平流泵(12)的實驗液體進入端面循環的多測點巖心夾持器(9)的實驗樣品巖心(23)的表面，並在計算機(15)上設定需要實際模擬的地層溫度為實驗溫度，由電加熱的加熱外套(16)給端面循環的多測點巖心夾持器(9)的夾持器不鏽鋼外筒(21)加熱。待加熱到實驗溫度時，打開端面循環的多測點巖心夾持器(9)上部的閥門(10)。平流泵(12)的實驗液體一般用乾淨煤油，通過平流泵(12)驅替乾淨煤油使其自右向左流動。待實驗液體流動平穩，加熱溫度達到實驗溫度後，隨著流動壓力的增加，通過環壓泵(8)繼續加環壓，要求環壓壓力始終大於通過巖心液體的流動壓力2MPa，才能保證液體通過巖心的多孔介質。然後，直到各個壓力傳感器(11)的壓力顯示值平穩後，平流泵(12)、環壓泵(8)、壓力傳感器(11)、溫度傳感器(32)、電子天平(6)等通過控制線將信號直接傳輸到數據採集器(14)和計算機(15)中，計算機通過對信號數據的運算處理，就可計算出巖心損害前巖心各段的原始滲透率參數(Koi)。該實驗結束後，不需取出實驗樣品巖心(23)，再對巖心進行動態損害實驗。具體實施方法如下打開高壓液體罐(3)的上面的壓蓋(26)、取出活塞(27)，注入實驗用的鑽井液和完井液液體，再裝上活塞(27)和上面的壓蓋(26)，關閉排液閥(13)，調節左堵頭(17)，保證液體通道(18)暢通。打開泥漿泵(4)的循環實驗液體，同時設定實際模擬的地層溫度作為實驗溫度，通過電加熱的高壓液體罐加熱套(28)和加熱外套(16)使高壓液體罐(3)和端面循環的多測點巖心夾持器(9)分別加熱。等它們分別達到設定的實驗溫度後，打開氣源(1)，通過高壓減壓閥(2)給高壓液體罐(3)加壓，高壓液體罐(3)內的液體在泥漿泵(4)的驅替下，在整個管路循環系統中循環，同時在實驗樣品巖心(23)的端面類似鑽井中的環形空間形成剪切速率，損害實驗一般進行2.5小時結束。損害實驗結束後，再使用前述方法，測量並計算出巖心受損害後巖心各段的滲透率(Kdi)。通過對比損害前後巖心各段的滲透率值的大小及變化，就可以評價出巖心各段受入井流體損害的深度和程度，從而優選出保護油氣層效果優良的鑽井液與完井液體系，其實驗結果對石油勘探、開發的科研與生產具有重要的指導意義。
權利要求1.一種高溫高壓巖心動態損害評價試驗儀，它由儀器箱體、氣源、高壓減壓閥、高壓液體罐、泥漿泵、流量計、電子天平、端面循環的多測點巖心夾持器、壓力傳感器、環壓泵、回壓控制器、平流泵、控制線、數據採集器及計算機等組成；高壓液體罐、泥漿泵、環壓泵及平流泵置於儀器箱體的下部，儀器箱體的上部裝有端面循環的多測點巖心夾持器，端面循環的多測點巖心夾持器的左、右兩側各連接有一回壓控制器和電子天平；氣源、高壓減壓閥、數據採集器和計算機置於儀器箱體的外部，氣源通過高壓減壓閥和加壓管線連接端面循環的多測點巖心夾持器的左、右兩側的回壓控制器以及高壓液體罐的壓蓋，數據採集器與泥漿泵、電子天平、流量計、環壓泵、壓力傳感器、平流泵和計算機通過控制線連接；其特徵在於端面循環的多測點巖心夾持器從外至內由圓柱形的加熱外套、夾持器不鏽鋼外筒和橡膠內套三層組成，左端制有一個液體通道和通過螺紋連接的帶有中心孔的左堵頭，右端有一通過螺紋連接的帶有中心孔的右堵頭，左端液體通道的上端通過加壓管線和流量計連接高壓液體罐底部，左端液體通道的下端通過加壓管線連接泥漿泵，泥漿泵通過加壓管線連接高壓液體罐底部；端面循環的多測點巖心夾持器的左端通過帶孔的左堵頭連接回壓控制器及電子天平，右端通過帶孔的右堵頭連接平流泵及回壓控制器和電子天平；端面循環的多測點巖心夾持器的上部制有至少三個測壓孔，測壓孔內裝有管道，管道的一端穿過橡膠內套與實驗樣品巖心相通，管道的另一端裝有配備閥門的壓力傳感器；下部制有一環壓孔，通過加壓管線與環壓泵連接。
2.根據權利要求1所述的高溫高壓巖心動態損害評價試驗儀，其特徵在於高壓液體罐的底部採用雙層套管結構，與泥漿泵連接的外套管與高壓液體罐底部連通並且平齊，與流量計連接的內套管在高壓液體罐的底部下面置於外套管內，其出口端超過高壓液體罐的底部3-5cm。
專利摘要一種高溫高壓巖心動態損害評價試驗儀，屬石油勘探開發中油氣層保護實驗設備領域，它由平流泵、泥漿泵、高壓液體罐、端面循環的多測點巖心夾持器、流量計、氣源、壓力傳感器、環壓泵、回壓控制器、數據採集器及計算機等組成，在模擬地層溫度、壓力、流速的條件下，先測量出巖心各段的原始滲透率值後，不取出巖心，由泥漿泵驅動高壓液體罐中的入井流體，測量出巖心各段的滲透率值，評價出巖心各段受入井流體損害的深度和程度，從而優選出滿足保護油氣層的鑽井液與完井液體系。
文檔編號G01N15/08GK2682411SQ20042004752
公開日2005年3月2日 申請日期2004年4月2日 優先權日2004年4月2日
發明者餘維初, 鄢捷年 申請人:中國石油天然氣集團公司, 長江大學