CN102767368B - 基于聚氨酯加固井壁的模拟实验装置 - Google Patents

基于聚氨酯加固井壁的模拟实验装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102767368B
CN102767368B CN201210251410.4A CN201210251410A CN102767368B CN 102767368 B CN102767368 B CN 102767368B CN 201210251410 A CN201210251410 A CN 201210251410A CN 102767368 B CN102767368 B CN 102767368B
Authority
CN
China
Prior art keywords
end cap
polyurethane
borehole wall
drilling fluid
cavity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201210251410.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102767368A (zh
Inventor
卢春华
蒋国盛
吴翔
张涛
王荣璟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China University of Geosciences
Original Assignee
China University of Geosciences
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China University of Geosciences filed Critical China University of Geosciences
Priority to CN201210251410.4A priority Critical patent/CN102767368B/zh
Publication of CN102767368A publication Critical patent/CN102767368A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102767368B publication Critical patent/CN102767368B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Abstract

本发明提供了一种基于聚氨酯加固井壁的模拟实验装置，包括液态聚氨酯输入装置、钻井液输入装置、井壁模拟装置以及输出装置，所述的液态聚氨酯输入装置、钻井液输入装置及输出装置均与井壁模拟装置连通，所述的液态聚氨酯输入装置包括液态聚氨酯存储罐以及首端与液态聚氨酯存储罐连接的输入管A，输入管A上设有泵A、安全阀A及流量计A；所述的钻井液输入装置包括钻井液存储罐以及首端与钻井液存储罐连接的输入管B，输入管B上设有泵B、安全阀B及流量计B。该模拟实验装置解决了现有技术中的不足，能够使技术人员直接观察和检测聚氨酯加固井壁的效果，为聚氨酯加固井壁这种新技术的应用发展提供可靠依据。

Description

基于聚氨酯加固井壁的模拟实验装置
技术领域
本发明属于钻井领域，具体涉及一种采用聚氨酯加固模拟井壁的实验装置和方法。该方法可应用于地质、石油、煤炭、冶金等部门的钻井领域。
背景技术
钻进过程中，维护井壁的稳定性是确保正常钻进的基本条件之一，井壁坍塌将掩埋钻具，延误工期，严重时可能会导致井眼报废，造成重大经济损失。然而，井壁失稳是钻井过程中普通存在并一直困扰钻井界的一个技术难题。对于轻微的坍塌，一般采用优质钻井液处理就不会给钻井施工造成困难。但若钻遇破碎易坍塌地层，在短期内井壁会形成大规模的坍塌，裸露一层，剥蚀一层，连续不断，卡埋钻具，使钻井作业无法进行。聚氨酯是一种液体材料，遇水后，体积迅速膨胀固化，具有固化强度高、固化速度快、固结体化学稳定性高、固化速度可调、无毒不污染环境以及膨胀压力推动浆液向裂缝深处扩散等优点。采用聚氨脂加固破碎易坍塌井壁可优化井身结构、防漏堵漏、增强不稳定地层的井壁稳定性、确保钻井安全，从而降低钻井风险和成本、提高钻井效率和质量，直接经济效益显著。目前，采用聚氨酯加固井壁仍处于初级研究阶段，其井下加固井壁的效果，地表无法直观检测。
发明内容
本发明提供了一种基于聚氨酯加固井壁的模拟实验装置，该模拟实验装置解决了上述背景技术中的不足，能够使技术人员直接观察和检测聚氨酯加固井壁的效果，为聚氨酯加固井壁这种新技术的应用发展提供可靠依据。
实现本发明上述目的所采用的技术方案为：
基于聚氨酯加固井壁的模拟实验装置，至少包括液态聚氨酯输入装置、钻井液输入装置、井壁模拟装置以及输出装置，所述的液态聚氨酯输入装置、钻井液输入装置及输出装置均与井壁模拟装置连通，所述的液态聚氨酯输入装置包括液态聚氨酯存储罐以及首端与液态聚氨酯存储罐连接的输入管A，输入管A上设有泵A、安全阀A及流量计A；所述的钻井液输入装置包括钻井液存储罐以及首端与钻井液存储罐连接的输入管B，输入管B上设有泵B、安全阀B及流量计B；所述的输出装置包括输出管以及安装于输出管上的压力表、限压阀及流量计C；所述的井壁模拟装置包括左端盖、右端盖、内管、外管、加热层及模拟井壁，内管与外管均呈圆筒状且内管套于外管内，加热层位于内管与外管之间，左端盖和右端盖均安装于外管的两端开口处且与内管及外管之间共同形成一个封闭的腔体，模拟井壁位于腔体内的左侧或右侧且与左端盖或右端盖接触；输入管A与输入管B的尾端均与左端盖和右端盖中不与模拟井壁接触的端盖连接且穿过该端盖伸入腔体内，输出管的一端与左端盖和右端盖中与模拟井壁接触的端盖连接且穿过该端盖伸入腔体内。
井壁模拟装置上设有压力传感器，井壁模拟装置的外部设有红外测温仪。
左端盖和右端盖均与外管之间通过螺纹连接；左端盖和右端盖均与内管之间设有密封环。
输入管A上位于腔体内的部位为花管。
模拟井壁由相互之间存在间隙的小石子组成，且位于腔体的右半部。
本发明提供的基于聚氨酯加固井壁的模拟实验装置有以下优点：通过本模拟实验装置能够确定适合井壁加固的聚氨酯的类型、浓度、添加剂的种类、数量等参数组合以及相应的体积膨胀率、固化时间、固结体强度、固化温度和压力等性能指标，为聚氨酯加固井壁提供可靠的实验依据。
附图说明
图1为本发明提供的基于聚氨酯加固井壁的模拟实验装置的结构示意图；
图中：1-液态聚氨酯存储罐，2-泵A，3-输入管A，4-安全阀A，5-流量计A，6-左端盖，7-花管，8-红外测温仪，9-压力传感器，10-模拟井壁，11-右端盖，12-压力表，13-限压阀，14-流量计C，15-输出管，16-钻井液存储罐，17-泵B，18-安全阀B，19-流量计B，20-输入管B，21-密封圈，22-内管，23-腔体，24-加热层，25-外管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细具体的说明。
本发明提供的基于聚氨酯加固井壁的模拟实验装置的结构如图1所示，由液态聚氨酯输入装置、钻井液输入装置、井壁模拟装置以及输出装置组成，其中液态聚氨酯输入装置、钻井液输入装置及输出装置均与井壁模拟装置连通。液态聚氨酯输入装置包括液态聚氨酯存储罐1以及首端与液态聚氨酯存储罐1连接的输入管A3，输入管A3上设有泵A2、安全阀A4及流量计A5；所述的钻井液输入装置包括钻井液存储罐16以及首端与钻井液存储罐连接的输入管B20，输入管B20上设有泵B17、安全阀B18及流量计B19；所述的输出装置包括输出管15以及安装于输出管15上的压力表12、限压阀及流量计C。
井壁模拟装置包括左端盖6、右端盖11、内管22、外管25、加热层24及模拟井壁10，内管22与外管25均呈圆筒状且内管22套于外管25内，加热层24位于内管22与外管25之间。
所述的左端盖6和右端盖11均安装于外管25的两端开口处且与内管22及外管25之间共同形成一个封闭的腔体23，左端盖6和右端盖11均与外管25之间通过螺纹连接，左端盖6和右端盖11均与内管22之间设有密封环21。
模拟井壁10位于腔体23内的左侧或右侧且与左端盖或右端盖接触，输入管A3与输入管B20的尾端均与左端盖6和右端盖11中不与模拟井壁10接触的端盖连接且穿过该端盖伸入腔体23内，输入管A3上位于腔体内的部位为花管7。输出管15的一端与左端盖6和右端盖11中与模拟井壁10接触的端盖连接且穿过该端盖伸入腔体23内。在本实施例中，模拟井壁10由相互之间存在间隙的小石子组成，且位于腔体的右半部，输入管A3与输入管B20与左端盖6连接，输出管15与右端盖连接并与模拟井壁连通。
井壁模拟装置上设有用于测量孔内压力的压力传感器，井壁模拟装置的外部设有用于测量孔内温度的红外测温仪。
本发明提供的基于聚氨酯加固井壁的模拟实验装置的工作原理如下：
1、配制钻井液。根据腔体的容积，配制一定体积的生产中常用的钻井液，并注入钻井液存储罐中。
2、配制聚氨酯。分别配制不同性能(如浓度、固化剂的种类和加量)的液态聚氨酯并注入液态聚氨酯存储罐中。
3、井壁加固实验操作。关闭限压阀，打开安全阀B，启动泵B，把钻井液存储罐中的钻井液通过输入管B输入腔体中，并通过流量计B记录流量，达到实验预设流量后关闭泵B和安全阀B；启动加热层对腔体内的钻井液加热，通过红外测温仪实时记录温度变化，达到预设温度后停止加热，同时开启限压阀并将其设定在某一固定压力(该压力为模拟的地层孔隙压力，超过该压力限压阀将打开，低于该压力限压阀处于关闭状态)；开启安全阀A，启动泵A把液态聚氨酯从存储罐中通过输入管A输入腔体中，并从其尾部的花管流入腔体，流量计A记录流量，达到实验预设流量后，关闭泵A和安全阀A；液态聚氨酯遇到腔体中的钻井液后将与钻井液中的水发生剧烈反应，体积迅速膨胀，通过红外测温仪和压力优越感器分别记录反应过程温度和压力变化过程。
4、结果检测。反应结束一段时间后，记录通过流量计C的钻井液体积，记录压力表显示的压力变化过程；打开左端盖和和右端盖，取出加固后的模拟井壁，观察和检测聚氨酯加固井壁的效果；对加固体的粘结强度等性能进行测试，以此评价聚氨酯加固井壁的实验效果。
通过本实验可以确定适合井壁加固的聚氨酯的类型、浓度、添加剂的种类、数量等参数组合以及相应的体积膨胀率、固化时间、固结体强度、固化温度和压力等性能指标，为聚氨酯加固井壁提供可靠的实验依据。

Claims (5)

1.基于聚氨酯加固井壁的模拟实验装置，其特征在于：至少包括液态聚氨酯输入装置、钻井液输入装置、井壁模拟装置以及输出装置，所述的液态聚氨酯输入装置、钻井液输入装置及输出装置均与井壁模拟装置连通，所述的液态聚氨酯输入装置包括液态聚氨酯存储罐以及首端与液态聚氨酯存储罐连接的输入管A，输入管A上设有泵A、安全阀A及流量计A；所述的钻井液输入装置包括钻井液存储罐以及首端与钻井液存储罐连接的输入管B，输入管B上设有泵B、安全阀B及流量计B；所述的输出装置包括输出管以及安装于输出管上的压力表、限压阀及流量计C；所述的井壁模拟装置包括左端盖、右端盖、内管、外管、加热层及模拟井壁，内管与外管均呈圆筒状且内管套于外管内，加热层位于内管与外管之间，左端盖和右端盖均安装于外管的两端开口处且与内管及外管之间共同形成一个封闭的腔体，模拟井壁位于腔体内的左侧或右侧且与左端盖或右端盖接触；输入管A与输入管B的尾端均与左端盖和右端盖中不与模拟井壁接触的端盖连接且穿过该端盖伸入腔体内，输出管的一端与左端盖和右端盖中与模拟井壁接触的端盖连接且穿过该端盖伸入腔体内。
2.根据权利要求1所述的基于聚氨酯加固井壁的模拟实验装置，其特征在于：井壁模拟装置上设有压力传感器，井壁模拟装置的外部设有红外测温仪。
3.根据权利要求1所述的基于聚氨酯加固井壁的模拟实验装置，其特征在于：左端盖和右端盖均与外管之间通过螺纹连接；左端盖和右端盖均与内管之间设有密封环。
4.根据权利要求1所述的基于聚氨酯加固井壁的模拟实验装置，其特征在于：输入管A上位于腔体内的部位为花管。
5.根据权利要求1所述的基于聚氨酯加固井壁的模拟实验装置，其特征在于：模拟井壁由相互之间存在间隙的小石子组成，且位于腔体的右半部。
CN201210251410.4A 2012-07-20 2012-07-20 基于聚氨酯加固井壁的模拟实验装置 Expired - Fee Related CN102767368B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210251410.4A CN102767368B (zh) 2012-07-20 2012-07-20 基于聚氨酯加固井壁的模拟实验装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210251410.4A CN102767368B (zh) 2012-07-20 2012-07-20 基于聚氨酯加固井壁的模拟实验装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102767368A CN102767368A (zh) 2012-11-07
CN102767368B true CN102767368B (zh) 2014-10-01

Family

ID=47094908

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210251410.4A Expired - Fee Related CN102767368B (zh) 2012-07-20 2012-07-20 基于聚氨酯加固井壁的模拟实验装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102767368B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106153516B (zh) * 2015-04-20 2020-02-21 中国石油化工股份有限公司 一种用于岩心样品的稳定性评价装置
CN105259337B (zh) * 2015-11-20 2017-03-22 中国地质大学（武汉） 一种含水合物/冰的低温地层固井模拟实验反应釜

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1086576A (zh) * 1992-10-22 1994-05-11 国际壳牌研究有限公司 钻井及固井的方法
CN1440483A (zh) * 2000-07-07 2003-09-03 索菲泰克公司 利用柔性凝胶系列物质加固沙层
AU2007216345A1 (en) * 2006-02-15 2007-08-23 Halliburton Energy Services, Inc. Methods of cleaning sand control screens and gravel packs
CN101701520A (zh) * 2009-12-04 2010-05-05 中国石油大学(华东) 深水钻井液循环携岩与井壁稳定模拟实验装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2623346C2 (de) * 1976-05-25 1978-07-13 Bayer Ag, 5090 Leverkusen Verfahren zum Verfestigen von geologischen Formationen und Zweikammer-Patrone
US7237609B2 (en) * 2003-08-26 2007-07-03 Halliburton Energy Services, Inc. Methods for producing fluids from acidized and consolidated portions of subterranean formations
RU2362942C1 (ru) * 2007-12-27 2009-07-27 Малик Фавзавиевич Гайсин Насосно-компрессорная труба (нкт) с внутренним покрытием, исключающим отложения, и способ его нанесения

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1086576A (zh) * 1992-10-22 1994-05-11 国际壳牌研究有限公司 钻井及固井的方法
CN1440483A (zh) * 2000-07-07 2003-09-03 索菲泰克公司 利用柔性凝胶系列物质加固沙层
AU2007216345A1 (en) * 2006-02-15 2007-08-23 Halliburton Energy Services, Inc. Methods of cleaning sand control screens and gravel packs
CN101701520A (zh) * 2009-12-04 2010-05-05 中国石油大学(华东) 深水钻井液循环携岩与井壁稳定模拟实验装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN102767368A (zh) 2012-11-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020037913A1 (zh) 一种考虑岩屑床的水平井钻井润滑性实验装置及实验方法
CN204679347U (zh) 一种钻井液承压堵漏压裂试验装置
CN102587873B (zh) 一种水平井二氧化碳吞吐控水增油方法
CN102518432A (zh) 高温高压漏失地层模拟封堵测试装置
CN104500031A (zh) 天然气水合物地层钻井模拟装置
CN103822856B (zh) 不同应力约束条件下煤体瓦斯吸附解吸扩散模拟实验装置
CN202900256U (zh) 一种用于仰角孔煤层瓦斯压力测定的放水装置
CN108776075A (zh) 模拟井下钻杆冲蚀磨损的试验装置及试验方法
CN102200002A (zh) 上向孔分段高压封孔方法及装置
CN111764885A (zh) 一种可视化气井间歇生产模拟实验装置及方法
CN106568912A (zh) 一种酸性气体在高温高压地层水中溶解度的测试方法和装置
RU2011140616A (ru) Способ рекаверинга рабочего состояния нефтегазодобывающей скважины с горизонтальным и/или субгоризонтальным окончанием в процессе эксплуатации и технологический комплекс для осуществления способа
CN203756155U (zh) 一种固井胶结失效的评价装置
CN104931383A (zh) 一种煤层气及瓦斯取心解吸测定系统及方法
CN105842275A (zh) 一种蒸汽驱动煤体瓦斯解吸热传导的测试方法
CN205400702U (zh) 一种坚硬岩层浅层地热井压裂设备
CN108240955A (zh) 水泥浆对储层损害的评价系统和方法
CN102352747B (zh) 煤层气井控压注入增产的方法
CN203729968U (zh) 控制底水用模拟结构
CN102767368B (zh) 基于聚氨酯加固井壁的模拟实验装置
CN104391079A (zh) 油气井工作液储层保护效果动态测试方法
CN110306976B (zh) 注惰性气体管控环空带压实验装置及其实验方法
CN206174943U (zh) 煤层/页岩层/致密层水平井分段压裂实验装置
CN205714119U (zh) 一种天然气水化物开采装置
CN110685677A (zh) 一种非均质油藏水平井控水模拟实验装置及其实验方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20141001

Termination date: 20150720

EXPY Termination of patent right or utility model