智能高溫高壓動態堵漏評價實驗儀的製作方法

2023-10-19 09:54:27 1

專利名稱：智能高溫高壓動態堵漏評價實驗儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種石油行業室內模擬地層溫度、壓力、泥漿流動狀態下評價鑽井液與完井液中堵漏材料堵效的智能高溫高壓動態堵漏評價實驗儀，屬石油勘探開發中油氣層保護實驗設備領域。
背景技術：
在鑽井過程中，經常出現地層漏失的現象，如不及時堵住漏層將會嚴重影響鑽井作業的正常進行。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、尺寸等因素密切相關。目前，國內外都只有API室內靜態堵漏評價實驗裝置，鋼珠漏床安裝在泥漿罐的底部，其位置不合理，縫板的長度只有6.4mm，且還是光滑的平面。由於漏床和縫板的位置和結構不合理，不能真實地模擬漏失地層的實際情況，而且鋼珠漏床實驗和縫板實驗不能同時進行。由於我國很多油田在鑽井過程中地層漏失現象非常普遍，研製出一種能夠在實驗室內模擬井底溫度、壓力以及液體循環狀態下評價堵漏材料的堵漏效果對油田的勘探與開發是非常必要的。

發明內容
本實用新型的目的在於提供一種能夠真實地在室內模擬井下地層條件，使用高溫高壓泥漿泵，通過管道在鋼珠漏床、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，保護油氣層效果優良的鑽井液及完井液配方的智能高溫高壓動態堵漏評價實驗儀。
本實用新型是通過如下技術方案來實現上述目的的該智能高溫高壓動態堵漏評價實驗儀由氣源、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、電子天平、玻璃量筒、環壓泵、回壓控制器、氣體加壓管道、殼體、控制線、數據採集器、液體循環管道、計算機及印表機等部分組成；其特徵在於活塞式高溫高壓泥漿罐、泥漿泵置於殼體的下部，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氣體加壓管道連接有回壓控制器、電子天平和環壓泵，縫板夾持器及鋼珠漏床夾持器的右端通過管道各連接有一玻璃量筒；氣源、高壓減壓閥、數據採集器、計算機及印表機分別置於殼體的外部兩側，氣源通過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、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控制線和數據採集器連接，數據採集器通過控制線與計算機及印表機連接；縫板夾持器、鋼珠漏床夾持器及巖心夾持器的左端通過泥漿通道和液體循環管道組成一個液體循環通道。活塞式高溫高壓泥漿罐底部採用外套管套內套管的雙層管結構，通過泥漿泵與活塞式高溫高壓泥漿罐底部連接的液體循環管道為外套管，通過流量計與活塞式高溫高壓泥漿罐底部連接的液體循環管道為內套管，外套管的端部與活塞式高溫高壓泥漿罐底部平齊，內套管的端部超出泥漿罐的底部3-5釐米。巖心夾持器的左端內裝有巖心固定杆並開有泥漿通道；中間裝有橡膠筒及巖心；右端內裝有巖心調節杆，並制有環壓進口。縫板夾持器的左端開有泥漿通道，中間裝有縫板，右端內裝有縫板調節杆，縫板調節杆上裝有泥漿出口閥。鋼珠漏床夾持器的左端開有泥漿通道，中間裝有兩塊鋼珠擋板及鋼珠；右端內裝有擋板調節杆，擋板調節杆上裝有泥漿出口閥。
本實用新型與現有技術相比具有如下的有益效果本實用新型能夠真實地在室內模擬井下地層溫度、壓力及流體流速的條件，採用高溫高壓泥漿泵將實驗液體通過液體循環管道在鋼珠漏床、縫板以及巖心端面形成剪切速率，在線記錄模擬鑽井條件時，鋼珠漏床、縫板及巖心的濾失情況，並對它們進行堵漏評價和動態汙染實驗，從而篩選出堵漏效果好以及保護油氣層效果優良的鑽井液、完井液體系。對石油勘探開發的科研與生產具有重要的指導意義。


圖1為智能高溫高壓動態堵漏評價實驗儀的連接安裝示意圖；圖2為智能高溫高壓動態堵漏評價實驗儀的結構示意圖；圖3為活塞式高溫高壓泥漿罐與外套管和內套管的連接結構示意圖；圖4為巖心夾持器的結構示意圖；圖5為縫板夾持器的結構示意圖；
圖6為鋼珠漏床夾持器的結構示意圖。
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，6.環壓泵，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.數據採集器，13.計算機及印表機，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，20.活塞，21.實驗液體，22.外套管，23.內套管，24.巖心固定杆，25.泥漿通道，26.橡膠筒，27.巖心，28.巖心調節杆，29.環壓進口，30.縫板，31.縫板調節杆，32.泥漿出口閥，33.鋼珠，34.鋼珠擋板，35.擋板調節杆，36.液體循環管道。
具體實施方式
該智能高溫高壓動態堵漏評價實驗儀由氣源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5、環壓泵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、數據採集器12、計算機及印表機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19、活塞20、外套管22、內套管23、巖心固定杆24、泥漿通道25、橡膠筒26、巖心27、巖心調節杆28、環壓進口29、縫板30、縫板調節杆31、泥漿出口閥32、鋼珠33、鋼珠擋板34、擋板調節杆35、液體循環管道36組成。
活塞式高溫高壓泥漿罐3、泥漿泵4置於殼體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的右端通過氣體加壓管道15連接有回壓控制器9、電子天平10和環壓泵6，縫板夾持器7及鋼珠漏床夾持器8的右端通過管道各連接有一玻璃量筒11；氣源1、高壓減壓閥2、數據採集器12、計算機及印表機13分別置於殼體16的外部兩側，氣源1通過高壓減壓閥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通過控制線17和數據採集器12連接，數據採集器12通過控制線17與計算機及印表機13連接；縫板夾持器7、巖心夾持器14及鋼珠漏床夾持器8的左端通過泥漿通道25和液體循環管道36組成一個液體循環通道(參見圖1和圖2)。
所述的活塞式高溫高壓泥漿罐3底部採用外套管22套內套管23的雙層管結構，通過泥漿泵4與活塞式高溫高壓泥漿罐3底部連接的液體循環管道36為外套管22，通過流量計5與活塞式高溫高壓泥漿罐3底部連接的液體循環管道36為內套管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，內套管23的端部超出泥漿罐的底部3-5釐米(參見圖3)。
所述的巖心夾持器14的左端裝有巖心固定杆24並開有泥漿通道25；中間裝有橡膠筒26及巖心27；右端裝有巖心調節杆28，並開有環壓進口29(參見圖4)。
所述的縫板夾持器7的左端開有泥漿通道25，中間裝有縫板30，縫板調節杆31上裝有泥漿出口閥32(參見圖5)。
所述的鋼珠漏床夾持器8的左端開有泥漿通道25，中間裝有兩塊鋼珠擋板34及鋼珠33；右端內裝有擋板調節杆35，擋板調節杆35上裝有泥漿出口閥32(參見圖6)。
實驗時，取人造或天然的巖心27裝在巖心夾持器14中，用環壓泵6通過環壓進口29對巖心夾持器14加環壓，並通過回壓控制器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，並通過巖心調節杆28、縫板調節杆31及擋板調節杆35對巖心27、縫板30及鋼珠33裝入後的位置進行調節，以達到實驗要求。把含有堵漏材料的實驗液體21裝入活塞式高溫高壓泥漿罐3中，通過計算機及印表機13中的計算機控制泥漿泵4的運轉，使活塞式高溫高壓泥漿罐3中的泥漿在密閉的液體循環管道36內循環，使其達到模擬鑽井時井底的流體流速的條件。然後打開高壓氣源1，氣源1通過高壓減壓閥2後對活塞式高溫高壓泥漿罐3內的活塞20加壓，用於模擬地層壓力。活塞式高溫高壓泥漿罐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管道36都帶有加熱裝置，用於模擬地層溫度。在縫板夾持器7、鋼珠漏床夾持器8、巖心夾持器14的左端通過其上的泥漿通道25和液體循環管道36組成一個液體循環通道，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，通過活塞式高溫高壓泥漿罐3中的活塞20，給密閉的液體循環通道加壓，即能使實驗液體21在模擬的與實際鑽井條件完全相同的地層溫度、壓力及流速的條件下，對縫板夾持器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，通過流量計5可以準確測量出各端面的剪切線速度，並隨時進行調整以保證實驗是在與實際鑽井相同的條件下進行。在液體循環通道中的實驗液體21對縫板30、巖心27和鋼珠33進行端面剪切的同時，實驗液體21在通過巖心夾持器14、縫板夾持器7和鋼珠漏床夾持器8上的泥漿通道25時又分別對巖心27、縫板30和鋼珠33進行濾失，通過電子天平10及玻璃量筒11的觀察，即能得出實驗液體21對巖心27、縫板30及鋼珠33的堵漏效果。通過對實驗液體21中堵漏材料類型的改變，並進行篩選評價，並對巖心27、縫板30及鋼珠33的濾失情況通過計算機進行對比後由印表機輸出，選擇出濾失量最小的堵漏材料，即能實現在室內正確評價鑽井液與完井液中堵漏材料的堵漏效果，從而優選出堵漏效果好，且能夠滿足保護油氣層要求的鑽井液與完井液體系。
當只需要對巖心27、縫板30及鋼珠33進行單項或兩項堵漏評價實驗時，可以通過開、關巖心夾持器14、縫板夾持器7及鋼珠漏床夾持器8上的泥漿出口閥32來實現。
數據採集器12自動採集評價儀中的溫度、壓力、泥漿流量等參數，並由計算機對這些參數實施實時控制。電子天平10記錄巖心夾持器14的動失水速率。縫板夾持器7中的縫板30的縫寬可以調節，縫板30的長度根據需要可以增加到10-200mm，縫板30的內壁做成凹凸不平的波浪狀，使其更能接近地層的孔隙結構。本實用新型把靜態、動態堵漏實驗和鋼珠漏床試驗、不同類型縫板實驗融為一體，能夠在室內正確評價鑽井液與完井液中堵漏材料的堵漏效果，綜合評價鑽井液與完井液加入的堵漏劑後與地層的匹配性能，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與開發的科研及生產具有重要的指導意義。
權利要求1.一種智能高溫高壓動態堵漏評價實驗儀，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(5)、電子天平(10)、玻璃量筒(11)、環壓泵(6)、回壓控制器(9)、氣體加壓管道(15)、殼體(16)、控制線(17)、數據採集器(12)、液體循環管道(36)與計算機及印表機(13)組成，其特徵在於活塞式高溫高壓泥漿罐(3)、泥漿泵(4)置於殼體(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)的右端通過氣體加壓管道(15)連接有回壓控制器(9)、電子天平(10)和環壓泵(6)，縫板夾持器(7)及鋼珠漏床夾持器(8)的右端通過管道各連接有一玻璃量筒(11)；氣源(1)、高壓減壓閥(2)、數據採集器(12)、計算機及印表機(13)分別置於殼體(16)的外部兩側，氣源(1)通過高壓減壓閥(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(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)通過控制線(17)和數據採集器(12)連接，數據採集器(12)通過控制線(17)與計算機及印表機(13)連接；縫板夾持器(7)、巖心夾持器(14)及鋼珠漏床夾持器(8)的左端通過泥漿通道(25)和液體循環管道(36)組成一個液體循環通道。
2.根據權利要求1所述的智能高溫高壓動態堵漏評價儀，其特徵在於所述的活塞式高溫高壓泥漿罐(3)底部採用外套管(22)套內套管(23)的雙層管結構，通過泥漿泵(4)與活塞式高溫高壓泥漿罐(3)底部連接的液體循環管道(36)為外套管(22)，通過流量計(5)與活塞式高溫高壓泥漿罐(3)底部連接的液體循環管道(36)為內套管(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，內套管(23)的端部超出泥漿罐的底部3-5釐米。
3.根據權利要求1所述的智能高溫高壓動態堵漏評價儀，其特徵在於所述的巖心夾持器(14)的左端裝有巖心固定杆(24)並開有泥漿通道(25)；中間裝有橡膠筒(26)及巖心(27)；右端裝有巖心調節杆(28)，並開有環壓進口(29)。
4.根據權利要求1所述的智能高溫高壓動態堵漏評價儀，其特徵在於所述的縫板夾持器(7)的左端開有泥漿通道(25)，中間裝有縫板(30)，縫板調節杆(31)上裝有泥漿出口閥(32)。
5.根據權利要求1所述的智能高溫高壓動態堵漏評價儀，其特徵在於所述的鋼珠漏床夾持器(8)的左端開有泥漿通道(25)，中間裝有兩塊鋼珠擋板(34)及鋼珠(33)；右端內裝有擋板調節杆(35)，擋板調節杆(35)上裝有泥漿出口閥(32)。
專利摘要本實用新型涉及一種智能高溫高壓動態堵漏評價儀，屬石油勘探開發實驗設備領域，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、電子天平、環壓泵、回壓控制器、液體循環管道、控制線、數據採集器與計算機及印表機等組成。它是通過把泥漿罐中加入堵漏劑的鑽井液與完井液在模擬地層溫度、壓力、流速的條件下，由泥漿泵驅動活塞式高溫高壓泥漿罐中的入井流體，對鋼珠漏床、人造縫板和地層巖心進行人為堵漏損害實驗，而實現在室內正確地評價鑽井液與完井液中堵漏材料的堵漏效果。從而優選出滿足保護油氣層需要的鑽井液與完井液體系。解決了我國在室內不能進行動態堵漏評價的問題。適用於石油與勘探開發的評價實驗中。
文檔編號G01N7/00GK2849724SQ200520097589
公開日2006年12月20日 申請日期2005年8月8日 優先權日2005年8月8日
發明者餘維初, 何權, 聶五宏 申請人:餘維初