測定泥頁巖吸水擴散係數裝置的製作方法

2023-12-01 03:15:31

專利名稱：測定泥頁巖吸水擴散係數裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種測定泥頁巖吸水擴散係數裝置，屬於石油和地質鑽井工程技術領域。
背景技術：
在鑽井過程中，由於井眼的鑽開，打破了原來地層的力學平衡、熱平衡和化學平衡，在液壓梯度和化學梯度的共同作用下，鑽井液中的水侵入近井壁泥頁巖中，使水敏性泥頁巖吸水膨脹，引起井周附加應カ場；滲流作用會引起近井壁孔隙壓力的改變。另外，地層和鑽井液之間進行熱交換，井壁溫度變化會引起附加溫變應カ場。這些變化改變了井周有效應カ分布，從而造成泥頁巖地層井壁失穩和鑽具阻卡，延長鑽井周期，增加鑽井成本。因此，只有準確測定泥頁巖的吸水擴散係數，才能弄清泥頁巖地層的水化能力和水化程度，以準確計算泥頁巖地層的井眼穩定周期，確定合理的鑽井液性能，保持泥頁巖地層的井壁穩定性。國內評價頁巖分散性的方法是巖屑回收率法，是用乾燥的頁巖樣品，使樣品過 (4 10目)篩，往加溫罐中加入350毫升試驗液體和50克(4 10目)巖樣，然後把加溫罐放入滾子加熱爐中滾動16小時(控制溫度150)。倒出試驗液體與巖樣,過同樣目篩布， 乾燥並稱量篩上巖樣，計算質量回收率。該方法雖可以模擬井下溫度情況，但無法模擬軸向及圍壓的情況，與實際情況有出入。目前，泥頁巖吸水擴散係數的測定通常是在常壓下進行的，並沒有考慮井內溫度和圍壓的影響，與鑽井實際不符。
發明內容本實用新型的目的在於提供一種測定泥頁巖吸水擴散係數裝置，其能模擬井下溫度和壓カ條件，測定泥頁巖的吸水擴散係數，指導油氣田鑽井作業。本實用新型的具體技術內容如下測定泥頁巖吸水擴散係數裝置由軸向壓カ加壓裝置、高溫高壓巖心夾持裝置、圍壓加壓裝置、加溫和測溫裝置、鑽井液循環裝置、高壓釜裝置和測量及採集裝置連接組成軸向加壓裝置由儲油罐、軸壓泵和軸壓控制器依次連接組成；高溫高壓巖心夾持裝置由巖心夾持器、全直徑巖心、自粘密封帶、橡膠密封墊和氟橡膠隔離套組成；巖心夾持器由上壓頭和下壓頭組成，上壓頭為一直徑大於全直徑巖心的實心圓盤，下壓頭為一直徑大於全直徑巖心的且有中心通孔的圓盤，橡膠密封墊設在上壓頭與全直徑巖心之間，有中心孔的橡膠密封墊設在下壓頭與全直徑巖心之間；圍壓加壓裝置由圍壓泵和恆壓控制器連接組成；加溫和測溫裝置由溫控儀和溫度傳感器連接組成，溫度傳感器設在高壓釜內下端蓋上;鑽井液循環裝置由鑽井液溫控儀、鑽井液罐、高壓鑽井液泵和鑽井液恆壓控制器依次連接組成；[0012]高壓釜裝置由高壓釜、活塞、進油閥、放油閥、進液口和排氣ロ組成；高壓釜由上、 下端蓋和殼體組成，上端蓋中心孔用於設置活塞，下端蓋中心孔為進液ロ，排氣ロ設在殼體上部，進油閥設在殼體中部，放油閥設在殼體下部；測量及採集裝置由軸壓壓力表、圍壓壓力表、鑽井液壓カ表、數據採集卡和數據輸出顯示器組成。本實用新型測定泥頁巖吸水擴散係數裝置的有益效果在於它可模擬井內溫度和圍壓的影響，測定泥頁巖的吸水擴散係數，解決常規實驗無法考慮泥頁巖井下壓カ和溫度的問題，為現場合理確定泥頁巖地層安全泥漿密度窗ロ提供依據，為鑽井過程中保持井壁穩定提供參考。

附圖為測定泥頁巖吸水擴散係數裝置結構示意具體實施方式
實施例參照附圖對本實用新型的實施例進ー步說明測定泥頁巖吸水擴散係數裝置由軸向壓カ加壓裝置、高溫高壓巖心夾持裝置、圍壓加壓裝置、加溫和測溫裝置、鑽井液循環裝置、高壓釜裝置和測量及採集裝置連接組成軸向加壓裝置由儲油罐101、軸壓泵102和軸壓控制器103依次連接組成，軸壓控制器103可精確控制軸向加載速度、壓カ和時間，為高溫高壓巖心夾持裝置提供軸向加壓；高溫高壓巖心夾持裝置由巖心夾持器201、全直徑巖心202、自粘密封帶203、橡膠密封墊204、橡膠密封墊205和氟橡膠隔離套206組成；巖心夾持器201由上壓頭和下壓頭組成，上壓頭為一直徑大於全直徑巖心202的實心圓盤，下壓頭為一直徑大於全直徑巖心 202的、有中心通孔的圓盤，橡膠密封墊204設在上壓頭與全直徑巖心202之間、有中心孔的橡膠密封墊205設在下壓頭與全直徑巖心202之間，全直徑巖心202外側設有自粘密封帶 203 ；圍壓加壓裝置由圍壓泵301和恆壓控制器302連接組成，圍壓加壓裝置通過圍壓泵301泵出的高壓油液，提供全直徑巖心202所需的圍壓，恆壓控制器302將保持圍壓恆定不變；加溫和測溫裝置由溫控儀401和溫度傳感器402連接組成，溫度傳感器402設在高壓釜601內下端蓋上，溫控儀401採用磁場感應渦流原理，將全直徑巖心202周圍的油液加熱到井下地層溫度，並保持油液溫度恆定不變；溫度傳感器402將油液溫度實時傳輸給溫控儀401，以便其實時監控油液；鑽井液循環裝置由鑽井液溫控儀503、鑽井液罐501、高壓鑽井液泵502和鑽井液恆壓控制器504依次連接組成，高壓鑽井液泵502通過加壓鑽井液向全直徑巖心202提供圍壓；鑽井液溫控儀503採用磁場感應渦流原理，將鑽井液加熱到井下地層溫度，並保持油液溫度恆定不變；鑽井液恆壓控制器504將鑽井液泵502輸出的壓カ保持恆定不變；高壓釜裝置由高壓釜601、活塞602、進油閥603、放油閥604、進液ロ 605和排氣ロ 606組成，高壓釜601由上、下端蓋和殼體組成，上端蓋中心孔用於設置活塞602，下端蓋中心孔為進液ロ 605 ;排氣ロ 606設在殼體上方，進油閥603設在殼體中部，放油閥604設在殼體下部；測量及採集裝置由軸壓壓力表701、圍壓壓力表702、鑽井液壓カ表703、數據採集卡704和數據輸出顯示器705組成，執行溫度及壓カ數據的採集和保存。測定泥頁巖吸水擴散係數的試驗方法如下I)按照圖I所示，連接軸向加壓系統、高溫高壓巖心夾持系統、圍壓加壓系統、加溫和測溫系統、鑽井液循環系統、高壓釜系統、測量及採集系統，檢查各部件及管線密封性。2)在試驗前首先測定全直徑巖心202的原始含水量，如下表I所示為某油井鑽井取心加工後的全直徑巖心參數和原始含水量表表I
權利要求1. 一種測定泥頁巖吸水擴散係數裝置，由軸向壓カ加壓裝置、高溫高壓巖心夾持裝置、 圍壓加壓裝置、加溫和測溫裝置、鑽井液循環裝置、高壓釜裝置和測量及採集裝置連接組成，其特徵在於軸向加壓裝置由儲油罐(101)、軸壓泵(102)和軸壓控制器(103)依次連接組成；高溫高壓巖心夾持裝置由巖心夾持器(201)、全直徑巖心(202)、自粘密封帶(203)、橡膠密封墊(204)、橡膠密封墊(205)和氟橡膠隔離套(206)組成；巖心夾持器(201)由上壓頭和下壓頭組成，上壓頭為一直徑大於全直徑巖心(202)的實心圓盤，下壓頭為一直徑大於全直徑巖心(202)的、有中心通孔的圓盤，橡膠密封墊(204)設在上壓頭與全直徑巖心 (202)之間、有中心孔的橡膠密封墊(205)設在下壓頭與全直徑巖心(202)之間；圍壓加壓裝置由圍壓泵(301)和恆壓控制器(302)連接組成；加溫和測溫裝置由溫控儀(401)和溫度傳感器(402)連接組成，溫度傳感器(402)設在高壓釜(601)內下端蓋上；鑽井液循環裝置由鑽井液溫控儀(503)、鑽井液罐(501)、高壓鑽井液泵(502)和鑽井液恆壓控制器(504)依次連接組成；高壓釜裝置由高壓釜(601)、活塞(602)、進油閥(603)、放油閥(604)、進液ロ(605) 和排氣ロ(606)組成，高壓釜￠01)由上、下端蓋和殼體組成，上端蓋中心孔用於設置活塞 (602)，下端蓋中心孔為進液ロ(605);排氣ロ(606)設在殼體上方，進油閥(603)設在殼體中部，放油閥(604)設在殼體下部；測量及採集裝置由軸壓壓力表(701)、圍壓壓力表(702)、鑽井液壓カ表(703)、數據採集卡(704)和數據輸出顯示器(705)組成。
專利摘要本實用新型公開了一種測定泥頁巖吸水擴散係數裝置，是為能模擬井下溫度和壓力條件、測定泥頁巖的吸水擴散係數以便指導油氣田鑽井作業而設計的，主要包括軸向壓力加壓裝置、高溫高壓巖心夾持裝置、圍壓加壓裝置、加溫和測溫裝置、鑽井液循環裝置和高壓釜裝置和測量及採集裝置，可模擬井內溫度和圍壓的影響，測定泥頁巖的吸水擴散係數，解決常規實驗無法考慮泥頁巖井下壓力和溫度的問題，為現場合理確定泥頁巖地層安全泥漿密度窗口提供依據，為鑽井過程中保持井壁穩定提供參考。
文檔編號G01N13/00GK202339307SQ20112043076
公開日2012年7月18日 申請日期2011年11月3日 優先權日2011年11月3日
發明者劉社明, 吳學升, 巨滿成, 歐陽勇, 趙巍, 黃佔盈 申請人:中國石油天然氣股份有限公司