CN103510944A - 一种高温高压封堵/防吐模拟评价装置及其评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高温高压封堵/防吐模拟评价装置及其评价方法，本装置包括钻井液压力控制单元、储液单元、地层模型、堵漏液温度控制单元以及围压单元；地层模型上设有模拟地层形态的裂缝，裂缝上分布有压力传感器；本装置通过控制进入地层模型的堵漏液的压力和温度，并控制加载在地层模型上的压力，利用压力传感器测量裂缝不同深度上的压力值，利用称重法测量堵漏液的流量；本发明能在相同条件下评价不同堵漏材料和堵漏浆的封堵效果，为堵漏“井漏返吐”机理的研究、强驻留性堵漏剂的研制、防止堵漏剂返吐的工艺技术的形成以及实验室堵漏模拟评价方法标准的建立等工作提供科学的研究方法。

Description

一种高温高压封堵/防吐模拟评价装置及其评价方法

技术领域

本发明是涉及一种石油勘探开发实验设备领域钻井堵漏模拟评价实验装置，尤其涉及一种高温高压封堵/防吐堵漏模拟评价装置。

背景技术

井漏是石油钻探过程中经常遇到的复杂情况之一，钻井过程中一旦发生漏失，不仅延误钻井时间、损失钻井液、损害油气层，还可能由于井壁失稳导致卡钻、坍塌、井喷等复杂事故的发生。由井漏诱发的复杂情况是长期以来油气勘探开发过程中的世界性难题,是制约勘探开发速度的主要技术瓶颈。为了能够给钻井现场防漏堵漏工作提供合理的技术方案，在室内研究中正确模拟漏失条件和评价堵漏钻井液的堵漏效果显得尤为重要。

根据资料调研，现有的堵漏模拟装置多数是采用不同粒径大小的砂床或钢珠漏床和不同宽度的刚性割缝板来模拟孔隙型和裂缝性地层的漏失通道，除此之外，部分仪器还能够对天然岩心进行堵漏模拟试验。各种试验装置不同之处在于温度、压力的控制以及自动化控制程度。例如DL-1、DL-2型堵漏实验装置、JLX-2动态模拟堵漏装置和HTHP动态模拟堵漏装置等防漏堵漏评价实验装置。

以下是一些与本发明相关的专利和文献资料：

CN101672172A专利公开了一种模拟裂缝堵漏实验装置及试验方法。该装置可模拟裂缝具有较长的深度或长度，选择不同裂缝模块组合模拟多重形态裂缝，通过气体加压作用于堵漏浆，使其在裂缝模块发生漏失，评价堵漏浆的承压能力。实验完成后可分开裂缝观察堵漏材料在裂缝内不同位置停留的深度。该仪器可模拟常温条件下封堵裂缝的堵漏实验，优选堵漏材料和堵漏配方，却不能反映地层在高温高压条件下的真实漏失情况。

CN102011581A专利公开了一种应力敏感性地层钻井堵漏模拟评价装置。该装置设计一模拟井筒，该模拟井筒侧壁上固定设有多个与模拟井筒连通的模拟漏层装置，模拟漏层装置由式样容器和设置在试样容器的真实岩心构成，堵漏浆可在模拟井筒内循环，可同时对多个漏失通道进行堵漏实验并记录最大承压能力。该装置的模拟漏层仅用天然岩心，其来源少、无重复性，不能在同一条件下对不同配方的堵漏浆进行对比分析。

CN100445741C专利公开了一种智能高温高压动态堵漏评价实验仪。该仪器采用高温高压泥浆泵将实验液体通过液体循环管道在钢珠漏床、人造缝板、岩心夹持器的岩心端面形成剪切速率，在线记录模拟钻井条件时钢珠漏床、缝板及岩心的滤失情况，从而进行堵漏评价和动态污染实验。该仪器虽然对地层温度、压力和泥浆流量等参数进行了控制，但无法对工作液侵入随深度变化的压力变化情况进行分析。

CN101109739A专利公开了一种高温高压泥饼封堵承压强度实验仪。该仪器能模拟井下静态条件实时记录钻井液滤液侵入模拟砂床深度、泥饼承压强度、不同尺寸裂缝封堵和承压强度变化情况。该仪器采用的滤失介质为一定粒径的砂床，其孔隙度和渗透率较真实岩心均有较大差距，通过对密闭活塞对钻井液加压，测量活塞位移变化来表征滤液的侵入深度误差较大，不能真实有效反应工作液的侵入情况。

CN201794580U专利公开了一种钻井液用高温高压堵漏模拟试验装置。该实用新型设计了不同的刚性模块来模拟漏失通道，工作压力为40MPa，工作温度为180℃，可进行堵漏浆在高温高压条件下堵漏效果评价试验和反向承压的模拟试验。该装置同样也未能对堵漏浆滤液侵入漏失地层的孔隙或裂缝后压力随时间的梯度变化情况进行记录和分析。

《石油机械》（2009）期刊中刊登了一篇《高保真模拟漏失地层堵漏评价试验装置设计》的论文。该文献描述了一种堵漏试验装置的设计，该装置将模拟地层材料模块装入对开岩心筒，利用高压泵浆堵漏材料挤入模拟漏漏失地层，对开岩心筒能够根据地层压力开启一定的裂缝，当压力释放时，液压通过橡胶筒传递到对开岩心筒外围使岩心筒归位,模拟在地层压力下堵漏液返排,测试其返排量的大小。待试验结束后,打开对开岩心筒测量堵漏液挤入模拟地层的深度。该装置工作压力为40MPa，工作温度为150℃,但其模拟地层材料较真实地层有较大差异。

目前，虽然在钻井堵漏模拟评价装置的研究中取得了一定的成果，但仍存在以下缺陷：

1）使用砂床、钢珠以及缝板进行堵漏模拟试验，其在岩石物性、孔隙度大小和漏失通道大小等方面存在很大差异；而对天然岩心进行堵漏评价，其有来源少、无重复性等特点，不能在相同条件下对堵漏浆进行优选和评价，导致实验误差大、重复性差。

2）有些堵漏仪虽可模拟井下静态或动态的漏失情况并能进行堵漏浆正反向承压能力的评价，但却不能模拟高温高压条件下堵漏浆滤液侵入漏失地层的孔隙或裂缝后压力随时间的梯度变化情况。

3）目前，国内还没有统一的钻井液用高温高压堵漏模拟实验装置和实验室堵漏模拟评价方法的标准，由于仪器的多样性和评价的差异性存在，各种仪器针对堵漏材料在不同条件下所作的堵漏模拟试验就没有很好的可比性，无法做出合理的评价。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的模拟评价装置评价效果不佳的缺陷，提供了一种高温高压封堵/防吐堵漏模拟评价装置以及评价方法。

本发明的设计方案如下，

一种高温高压封堵/防吐模拟测试装置，包括储液单元和测试样本舱，所述储液单元的排液口与所述测试样本舱的进液口相连接，所述的储液单元包括控制阀和至少一个储液容器、所述测试样本舱包括岩心夹持器和控制阀；

所述测试装置还包括驱替部件，其包括控制泵和电机；

所述装置包括玻璃量杯和天平，所述玻璃量杯设置在所述岩心夹持器的出液口端下方，所述天平用于对出液进行计量；

所述测试样本舱的岩心夹持器内固定有模拟地层真实形态的裂缝岩石样本，所述驱替部件和控制阀控制所述储液单元将溶液注入测试样本舱内，通过测试后将流量,压力的测试数据输出，进而得到测试结果。

为了具体实现储液控制，所述的储液单元包括一组控制阀和一组储液容器，所述各个控制阀分别控制各储液容器的进液口和出液；

为防止堵漏材料中的固相颗粒因重力沉降，而造成固液两相分离，在所述储液容器中包括至少一个搅拌式釜体E，所述最后一个储液容器的排液口与所述的搅拌式釜体E的釜体进液孔N1相连接，所述搅拌式釜体E的出液口N2通过控制阀与所述的测试样本舱的进液口相连。

所述搅拌式釜体E包括不锈钢套E4,釜体内部的桨叶和釜体下部的强磁铁以及釜体底部的电机；所述的电机E7、强磁铁E5以及釜体E1同轴，所述的电机E7带动所述的强磁铁E5和桨叶E6共同旋转；所述的釜体E1容积为1200ml，最大耐压为40Mpa；

釜体E外包裹外部不锈钢套E4，其用于控制釜体温度；所述不锈钢套E4内通冷凝水为釜体降温；所述不锈钢套E4包括进水口E2和出水口E3；

所述的活塞容器为圆柱形筒体，其两端设有O型密封圈，所述活塞容器中的活塞边缘设有O型密封圈或Y型密封圈的一种；

所述活塞容器的容积为1000ml，最大耐压值为40Mpa。

为满足使用不同流体介质进行实验的需要，所述储液单元的储液容器还包括一组活塞容器，所述各个活塞容器间并联；除最后一个活塞容器外，其余活塞容器的排液口分别与所述测试样本舱的进液口相连接；

所述储液单元还包括溶液容器K，恒流泵A，计量泵J，压力控制器H和电机；所述溶液容器中溶液通过电机的驱动，在所述压力控制器和恒流泵和计量泵的作用下注入所述各个活塞容器中；所述恒流泵和计量泵均用于计量流量。

所述测试样本舱还包括加压单元和压力探测单元；

所述加压单元包括围压环套，围压泵和围压入口和出口；所述围压入口和出口设置在所述围压环套上；所述围压泵将压力通过围压入口输入所述的围压环套，并通过所述的围压出口将压力释放；

所述压力探测单元包括一组压力传感器，所述的压力传感器设置在所述岩心夹持器围压环套与待测岩样的接触部分。

所述测试样本舱还包括冷却单元，即所述的围压环套在试验加压后，注入冷却水对所述岩心夹持器进行冷却过程；

所述的围压泵为压力自动跟踪泵H，所述压力自动跟踪泵H与所述的中央控制单元连接，其采用恒压模式或自动根据围压自动跟踪模式，工作压力不超过60Mpa。

所述测试装置还包括一个中央控制单元，所述中央控制单元包括输入参数模块，接收并处理参数数据模块以及输出控制信号模块；所述输入参数模块包括输入溶液类型、流量、时间信号，输入围压泵的压力参数；所述接收并处理参数数据模块包括接收所述压力传感器的压力信号，接收所述围压泵的回传信号；所述恒流泵和计量泵的溶液流量信号；所述输出控制信号模块包括输出控制各个控制阀的指令信号，输出测试控制信号和压力信号；

所述中央控制单元控制所述测试装置进行指定溶液注入，输入测试样品舱，岩心夹持器加压，控制测试各项参数的输入，输出和处理过程。

所述测试样本舱内的岩心夹持器F，其包括夹持器体F1、待测岩心样本F5、上锁紧头F2、下锁紧头F3、夹持器正向进液口N3、夹持器正向出液口N6、夹持器反向进液口N5以及夹持器反向出液口N4，围压入口F6、围压出口F7；所述待测岩心样本F5和夹持器体F1的形状均为圆柱形筒体；

所述的夹持器体F1包裹住待测岩心样本F5，所述的上锁紧头F2和下锁紧头F3分别顶住所述待测岩心样本F5的首尾两端，所述下锁紧头F3的径向两侧边缘设有固定支架F10，所述的下锁紧头F3顶部设有顶杆F9；

所述的夹持器正向进液口N3设置在所述上锁紧头F2内部的管道上，所述的夹持器正向出液口N6设置在所述的待测岩心样本F5底部，且所述的下锁紧头F3末端通过所述的夹持器反向进液口N5伸入所述的待测岩心样本F5内部，夹持器反向出液口N4设置在所述上锁紧头F2内部的管道；

所述待测岩心样本F5为模拟地层裂缝的不锈钢板，所述的裂缝深度范围0-300mm，裂缝宽度范围0.5mm-3.0mm，长度范围0-64mm；且所述的压力传感器组S均匀分布在所述裂缝上方的待测岩心样本F5外壁上；所述压力传感器组S的数量为10个。

所述待测岩心样本F5为模拟地层裂缝的不锈钢板，其分别设置为模拟地层直裂缝和楔形缝的不锈钢板。

本发明另一个发明点是，根据上述的模拟评价装置的测试方法，

所述测试方法包括：搭建评价装置过程，堵漏与反向承压实验过程和数据采集过程；

所述搭建评价装置过程包括：将所述的储液单元，测试样本舱，驱替部件，玻璃量杯和天平，以及中央控制单元通过一组控制阀和高压管线连接；

所述储液单元的排液口与所述测试样本舱的进液口相连接，所述的储液单元包括控制阀和至少一个储液容器、所述测试样本舱包括岩心夹持器和控制阀；

所述驱替部件，其包括控制泵和电机；所述玻璃量杯设置在所述岩心夹持器的出液口端下方，所述天平用于对出液进行计量；

所述测试样本舱的岩心夹持器内固定有模拟地层真实形态的裂缝岩石样本或模拟地层裂缝的不锈钢模块，所述驱替部件和控制阀控制所述储液单元将溶液注入测试样本舱内，通过测试后将流量,压力的测试数据输出，进而得到测试结果；

所述堵漏实验过程包括：

1）将配制好的堵漏液盛装到所述的搅拌式釜体E和活塞容器III D中；

2）关闭所有阀门，然后打开所述的阀门III3、阀门VI6、阀门VII7、阀门XI11、阀门XII12；

3）开启所述压力自动跟踪泵H的电源，设置围压，将实验设定压力加载于所述的岩心夹持器F上；将所述压力控制器L的压力设定为实验压力；设置实验温度；

4）开启所述计量泵J电源，设置好所述恒流泵A的参数后令其工作；此时堵漏液从所述活塞容器IIID中进入所述搅拌式釜体E中，然后从所述搅拌式釜体E中经阀门VII7和阀门VIII8由所述夹持器正向进液口N3流入所述岩心夹持器F中，并沿裂缝方向向所述的夹持器正向出液口N6流动；

5）实验完成后关闭所述平流泵A，卸压，结束实验；

所述数据采集过程包括，采集一组压力传感器的压力数据，且实验结束后，记录玻璃量筒6中的液体量并用天平称重；缓慢卸掉岩心夹持器环压，并注入冷水冷却；并关闭岩心夹持器前端阀门，旋开岩样夹持器两端堵头，小心取出岩样，通过刻度记录下侵入深度，并采集描述内泥饼情况；清洗干净设备和流程中高压管线。

反向承压和驱替实验：

1）堵漏实验结束后，不取出模拟岩心，将清水加入到所述活塞容器I-B中，然后关闭所有阀门；

2）打开所述阀门I-1、阀门IV4、阀门IX9和阀门X10；

3）开启所述恒流泵A电源，设置好所述的恒流泵A参数后令其工作；清水从所述活塞容器IB中经阀门IV4和阀门X10由所述夹持器反向进液口N5流入所述的岩心夹持器F中，并沿裂缝方向向所述的夹持器反向出液口N4方向流动；

4）实验完成后关闭所述平流泵A，卸压，降温，结束实验。

所述恒流泵A工作压力：0～30Mpa；工作流量：0.01～9.99ml/min；所述计量泵J工作压力：0～40Mpa；工作流量范围：0～200ml/min

所述测试方法中，温度模拟装置的模拟温度范围为：室温～180℃，控温精度±1℃；并在测试过程中将所述模拟评价装置放入恒温箱内保持温度均匀。

本发明可实现在模拟地层温度、压力、流体流速等井下物理条件，模拟井下一定深度的地层的孔隙和裂缝，进行堵漏材料和堵漏钻井液性能评价、堵漏浆滤液侵入漏失地层的孔隙或裂缝后压力随时间的梯度变化情况分析，特别适用于应力敏感型地层堵漏浆正、反向承压和防返吐能力的评价，以及进行堵漏机理研究。该装置实验最高压力30MPa,最高温度180℃，除了有多个刚性模块模拟宽度范围0.5mm-3mm的不同裂缝外，还能利用人造岩心模拟地层渗透率和微裂缝，能在相同条件下评价不同堵漏材料和堵漏浆的封堵效果，为堵漏“井漏返吐”机理的研究、强驻留性堵漏剂的研制、防止堵漏剂返吐的工艺技术的形成以及实验室堵漏模拟评价方法标准的建立等工作提供科学的研究方法。

附图说明

图1为本发明的一种高温高压封堵/防吐模拟评价装置的流程图；

图2为本发明中搅拌式釜体的结构示意图；

图3为本发明中岩心夹持器的冷却方式示意图；

图4为本发明中岩心夹持器的剖面结构示意图；

图5为本发明中岩心夹持器的三维结构示意图；

图6为本发明中模拟地层直裂缝模块示意图；

图7为本发明中模拟地层楔形缝模块示意图；

附图编号说明：

1-阀门I；  2-阀门II；  3-阀门III；  4-阀门IV；  5-阀门V；

6-阀门VI； 7-阀门VII； 8-阀门VIII； 9-阀门IX；  10-阀门X；

11-阀门XI；12-阀门XII；13-阀门XIII；

B-储液容器I；C-储液容器II；D-储液容器III；

E-搅拌式釜体；E1-釜体；E2-冷凝水进口；E3-冷凝水出口；N1-釜体进液孔；N2-釜体出液孔；

E4-不锈钢套； E5-强磁铁；  E6-桨叶；    E7-电机；

F-岩心夹持器；F1-夹持器体；F2-上锁紧头；F3-下锁紧头；

N3-夹持器正向进液口；N6-夹持器正向排液口；N5-夹持器反向进液口；N4-夹持器反向排液口；F5-待测岩心样本；F6-围压入口；F7-围压出口；F8-围压三通管；F9-顶杆；F10-固定支架；

G-电子天平；H-压力自动跟踪泵；I-电磁阀；J-计量泵；K-钻井液容器；L-压力控制器；M-电机。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地说明，本发明的保护范围不局限于下述的具体实施方式。

具体实施方式

如图1所示，一种高温高压封堵/防吐模拟评价装置，包括储液单元和地层模型，储液单元的排液口与地层模型进液口相连接。

本装置依次包括钻井液压力控制单元、储液单元、地层模型以及围压单元。地层模型的主体为岩心夹持器F，其包括夹持器体F1、待测岩心样本F5、上锁紧头F2、下锁紧头F3、夹持器正向进液口N3、正向出液口N6反向进液口N5以及夹持器出液口N4，所述待测岩心样本F5和夹持器体F1的形状均为圆柱形筒体；上锁紧头F2和下锁紧头F3的形状均为螺栓形柱体。

夹持器体F1包裹住岩心模型F5，上锁紧头F2和下锁紧头F3分别顶住岩心模型F5的首尾两端，下锁紧头F3的径向两侧边缘设有固定支架F10，下锁紧头F3顶部设有顶杆F9。

所述的夹持器正向进液口N3为设置在所述上锁紧头F2内部的管道，所述的夹持器正向出液口N6设置在所述的待测岩心样本F5底部，且所述的下锁紧头F3末端通过所述的夹持器反向进液口N5伸入所述的待测岩心样本F5内部，反向出液口N4设置在所述上锁紧头F2内部的管道；

待测岩心样本F11的侧壁上设有围压入口F6、围压出口F7以及10个压力传感器S，围压入口F6通过围压三通管F8，分别与围压单元和冷却水管线相连接，所述的围压出口F）与大气环境相连接。

待测岩心样本F11的轴向上固定有带有模拟地层裂缝的不锈钢板，压力传感器S均匀分布在裂缝上方的岩心模型F11外壁上，地层模型采用两种不同的多测点岩心夹持器F来模拟地层：

1）裂缝长度为64mm，裂缝长度0-300mm。

2）裂缝长度为25mm，裂缝长度0-60mm。

如图6、图7所示，不锈钢板的裂缝类型为直缝或楔形缝中的一种。

围压单元包括自动压力泵H，自动压力泵H采用电动控制，自动压力泵H的吸液管线与围压三通管F8的一端相连接。

自动压力泵H的最高工作压力为40Mpa。

储液单元包括三个活塞容器以及一个搅拌式釜体E，其中一个活塞容器排液口与所述的搅拌式釜体E的釜体进液孔N1相连接，所述搅拌式釜体E的出液口N2通过控制阀与所述的测试样本舱的进液口相连；其余的活塞容器排液口分别与地层模型进液口和地层模型排液口相连接，活塞容器进液口分别与钻井液压力控制单元相连接，且活塞容器进液口、活塞容器排液口以及地层模型进液口、地层模型排液口处均设有阀门。

活塞容器为圆柱形筒体，其中的活塞将动力液体和工作介质隔离开来，其两端设有O型密封圈，活塞容器中的活塞边缘设有O型密封圈或Y型密封圈的一种。

活塞容器的容积为1000ml，最大耐压值为40Mpa。

如图2所示，搅拌式釜体E包括釜体E1、釜体进液孔N1、釜体出液孔N2，釜体E1侧壁上套接有不锈钢套E4，不锈钢套E4上设有冷凝水进液孔E2和出液孔E3，釜体E1内部底端设有强磁铁E5，强磁铁E5的上表面固接有螺旋形桨叶E6，强磁铁E5下端通过连杆与釜体E1外部的电机E7相连接；电机E7、强磁铁E5以及釜体E1同轴，电机E7带动强磁铁E5和桨叶E6共同旋转。

釜体出液孔N2与地层模型正向进液口之间依次连接有阀门VII7和阀门VIII8；釜体出液孔N2与地层模型反向排液口之间依次连接有阀门VII7和阀门X10。

釜体E1侧壁与冷却水管道相连接，冷凝水管道为釜体E1降温。

釜体E1容积为1200ml，最大耐压为40Mpa。

三个活塞容器分别为活塞容器IB、活塞容器IIC和活塞容器IIID，活塞容器IB进液口和活塞容器IB排液口处分别设有阀门I1和阀门IV4，活塞容器IIC进液口和活塞容器IIC排液口处分别设有阀门II2和阀门V5，活塞容器IIID进液口和活塞容器IIID排液口处分别设有阀门III3和阀门VI6，活塞容器IIID排液口与釜体进液孔N1相连接。

钻井液压力控制单元包括平流泵A、电磁阀I、计量泵J、钻井液容器K、压力控制器L以及电机M。

计量泵J设置在钻井液容器K与电机M之间，计量泵J的工作压力为40Mpa，工作流量范围为0～200ml/min。

钻井液压力控制单元与储液单元之间设置有阀门XII12。

本装置包括电子天平G，电子天平G通过阀门IX9与地层模型反向出液口相连接，电子天平G通过阀门XI11与地层模型正向出液口相连接。

恒温箱模拟的温度范围为：室温～180℃，控温精度为±1℃,采用多风道循环搅拌，使恒温箱内温度均匀。

根据一种高温高压封堵/防吐模拟评价装置实现的评价方法，包括堵漏实验和反驱实验。

采用10只压力传感器S测量压力，采用称重法测量流量。

堵漏实验步骤：

1）将配制好的堵漏液盛装到所述的搅拌式釜体E和活塞容器III-D中；

2）关闭所有阀门，然后打开所述的阀门III3、阀门VI6、阀门VII7、阀门XI-11、阀门XII12；

3）开启所述压力自动跟踪泵H的电源，设置围压，将实验设定压力加载于所述的岩心夹持器F上；将所述压力控制器L的压力设定为实验压力；设置实验温度；

4）开启所述计量泵J电源，设置好所述恒流泵A的参数后令其工作；此时堵漏液从所述活塞容器III-D中进入所述搅拌式釜体E中，然后从所述搅拌式釜体E中经阀门VII-7和阀门VIII-8由正向进液口N3流入所述岩心夹持器E中，并沿裂缝方向向所述的夹持器正向出液口N6流动；

5）实验完成后关闭所述平流泵A，卸压，结束实验；

反向承压和驱替实验（以清水反驱为例）：

1）堵漏实验结束后，不取出模拟岩心，将清水加入到所述活塞容器I-B中，然后关闭所有阀门；

2）打开所述阀门I1、阀门IV4、阀门IX9和阀门X10；

3）开启所述恒流泵A电源，设置好所述的恒流泵A参数后令其工作；清水从所述活塞容器IB中经阀门IV4和阀门X10由反向进液口N5流入所述的岩心夹持器F中，并沿裂缝方向向所述的夹持器反向出液口N4方向流动；

4）实验完成后关闭所述平流泵A，卸压，降温，结束实验。

所述数据采集过程包括，采集一组压力传感器的压力数据，且实验结束后，记录玻璃量筒6中的液体量并用天平称重；缓慢卸掉岩心夹持器环压，并注入冷水冷却；并关闭岩心夹持器前端阀门，旋开岩样夹持器两端堵头，小心取出岩样，通过刻度记录下侵入深度，并采集描述内泥饼情况；清洗干净设备和流程中高压管线。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的结构，因此前面描述的方式只是优选地，而并不具有限制性的意义。

Claims (13)

1.一种高温高压封堵/防吐模拟测试装置，包括储液单元和测试样本舱，所述储液单元的排液口与所述测试样本舱的进液口相连接，其特征在于：

所述的储液单元包括控制阀和至少一个储液容器、所述测试样本舱包括岩心夹持器和控制阀；

所述测试装置还包括驱替部件，其包括控制泵和电机；

所述装置包括玻璃量杯和天平，所述玻璃量杯设置在所述岩心夹持器的出液口端下方，所述天平用于对出液进行计量；

所述测试样本舱的岩心夹持器内固定有模拟地层真实形态的裂缝岩石样本，所述驱替部件和控制阀控制所述储液单元将溶液注入测试样本舱内，通过测试后将流量,压力的测试数据输出，进而得到测试结果。

2.根据权利要求1所述的一种高温高压封堵/防吐模拟测试装置，其特征在于，

所述的储液单元包括一组控制阀和一组储液容器，所述各个控制阀分别控制各储液容器的进液口和出液；

在所述储液容器中包括至少一个搅拌式釜体（E），所述最后一个储液容器的排液口与所述的搅拌式釜体（E）的釜体进液孔（N1）相连接，所述搅拌式釜体（E）的出液口（N2）通过控制阀与所述的测试样本舱的进液口相连。

3.根据权利要求1或2所述的一种高温高压封堵/防吐模拟测试装置，其特征在于，

所述储液单元的储液容器还包括一组活塞容器，所述各个活塞容器间并联；除最后一个活塞容器外，其余活塞容器的排液口分别与所述测试样本舱的进液口相连接；

所述储液单元还包括溶液容器（K），恒流泵(A)，计量泵(J)，压力控制器(H)和电机；所述溶液容器中溶液通过电机的驱动，在所述压力控制器和恒流泵和计量泵的作用下注入所述各个活塞容器中；所述恒流泵和计量泵均用于计量流量。

4.根据权利要求2或3所述的一种高温高压封堵/防吐模拟测试装置，其特征在于，

所述搅拌式釜体（E）包括不锈钢套(E4),釜体内部的桨叶和釜体下部的强磁铁以及釜体底部的电机；所述的电机（E7）、强磁铁（E5）以及釜体（E1）同轴，所述的电机（E7）带动所述的强磁铁（E5）和桨叶（E6）共同旋转；所述的釜体（E1）容积为1200ml，最大耐压为40Mpa；

釜体（E）外包裹外部不锈钢套(E4)，其用于控制釜体温度；所述不锈钢套（E4）内通冷凝水为釜体降温；所述不锈钢套（E4）包括进水口（E2）和出水口（E3）；

所述的活塞容器为圆柱形筒体，其两端设有O型密封圈，所述活塞容器中的活塞边缘设有O型密封圈或Y型密封圈的一种；

所述活塞容器的容积为1000ml，最大耐压值为40Mpa。

5.根据权利要求1所述的一种高温高压封堵/防吐模拟测试装置，其特征在于，所述测试样本舱还包括加压单元和压力探测单元；

所述加压单元包括围压环套，围压泵和围压入口和出口；所述围压入口和出口设置在所述围压环套上；所述围压泵将压力通过围压入口输入所述的围压环套，并通过所述的围压出口将压力释放；

所述压力探测单元包括一组压力传感器，所述的压力传感器设置在所述岩心夹持器围压环套与待测岩样的接触部分。

6.根据权利要求1或5所述的一种高温高压封堵/防吐模拟测试装置，其特征在于，

所述测试装置还包括一个中央控制单元，所述中央控制单元包括输入参数模块，接收并处理参数数据模块以及输出控制信号模块；所述输入参数模块包括输入溶液类型、流量、时间信号，输入围压泵的压力参数；所述接收并处理参数数据模块包括接收所述压力传感器的压力信号，接收所述围压泵的回传信号；所述恒流泵和计量泵的溶液流量信号；所述输出控制信号模块包括输出控制各个控制阀的指令信号，输出测试控制信号和压力信号；

所述中央控制单元控制所述测试装置进行指定溶液注入，输入测试样品舱，岩心夹持器加压，控制测试各项参数的输入，输出和处理过程。

7.根据权利要求5或6所述的一种高温高压封堵/防吐模拟测试装置，其特征在于，

所述测试样本舱还包括冷却单元，即所述的围压环套在试验加压后，注入冷却水对所述岩心夹持器进行冷却过程；

所述的围压泵为压力自动跟踪泵（H），所述压力自动跟踪泵（H）与所述的中央控制单元连接，其采用恒压模式或自动根据围压自动跟踪模式，工作压力不超过60Mpa。

8.根据权利要求1所述的一种高温高压封堵/防吐模拟评价装置，其特征在于：

所述测试样本舱内的岩心夹持器（F），其包括夹持器体（F1）、待测岩心样本（F5）、上锁紧头（F2）、下锁紧头（F3）、夹持器正向进液口（N3）、夹持器正向出液口（N6）、夹持器反向进液口（N5）以及夹持器反向出液口（N4），围压入口（F6）、围压出口（F7）；所述待测岩心样本（F5）和夹持器体（F1）的形状均为圆柱形筒体；

所述的夹持器体（F1）包裹住待测岩心样本（F5），所述的上锁紧头（F2）和下锁紧头（F3）分别顶住所述待测岩心样本（F5）的首尾两端，所述下锁紧头（F3）的径向两侧边缘设有固定支架（F10），所述的下锁紧头（F3）顶部设有顶杆（F9）；

所述的夹持器正向进液口（N3）设置在所述上锁紧头（F2）内部的管道上，所述的夹持器正向出液口（N6）设置在所述的待测岩心样本（F5）底部，且所述的下锁紧头（F3）末端通过所述的夹持器反向进液口（N5）伸入所述的待测岩心样本（F5）内部，夹持器反向出液口（N4）设置在所述上锁紧头（F2）内部的管道。

9.根据权利要求1所述的一种高温高压封堵/防吐模拟评价装置，其特征在于：

所述待测岩心样本（F5）为模拟地层裂缝的不锈钢板，所述的裂缝深度范围0-300mm，裂缝宽度范围0.5mm-3.0mm，长度范围0-64mm；且所述的压力传感器组（S）均匀分布在所述裂缝上方的待测岩心样本（F5）外壁上；所述压力传感器组（S）的数量为10个。

10.根据权利要求9所述的一种高温高压封堵/防吐模拟评价装置，其特征在于：

所述待测岩心样本（F5）为模拟地层裂缝的不锈钢板，其分别设置为模拟地层直裂缝和楔形缝的不锈钢板。

11.一种对所述根据权利要求1～10之一模拟评价装置的测试方法，其特征在于：

所述测试方法包括：搭建评价装置过程，堵漏与反向承压实验过程和数据采集过程；

所述搭建评价装置过程包括：将所述的储液单元，测试样本舱，驱替部件，玻璃量杯和天平，以及中央控制单元通过一组控制阀和高压管线连接；

所述储液单元的排液口与所述测试样本舱的进液口相连接，所述的储液单元包括控制阀和至少一个储液容器、所述测试样本舱包括岩心夹持器和控制阀；

所述驱替部件，其包括控制泵和电机；所述玻璃量杯设置在所述岩心夹持器的出液口端下方，所述天平用于对出液进行计量；

所述测试样本舱的岩心夹持器内固定有模拟地层真实形态的裂缝岩石样本或模拟地层裂缝的不锈钢模块，所述驱替部件和控制阀控制所述储液单元将溶液注入测试样本舱内，通过测试后将流量,压力的测试数据输出，进而得到测试结果；

所述堵漏实验过程包括：

1）将配制好的堵漏液盛装到所述的搅拌式釜体（E）和活塞容器III（D）中；

2）关闭所有阀门，然后打开所述的阀门III（3）、阀门VI（6）、阀门VII（7）、阀门XI（11）、阀门XII（12）；

3）开启所述压力自动跟踪泵（H）的电源，设置围压，将实验设定压力加载于所述的岩心夹持器（F）上；将所述压力控制器（L）的压力设定为实验压力；设置实验温度；

4）开启所述计量泵（J）电源，设置好所述恒流泵（A）的参数后令其工作；此时堵漏液从所述活塞容器III（D）中进入所述搅拌式釜体（E）中，然后从所述搅拌式釜体（E）中经阀门VII（7）和阀门VIII（8）由所述夹持器正向进液口（N3）流入所述岩心夹持器（F）中，并沿裂缝方向向所述的夹持器正向出液口（N6）流动；

5）实验完成后关闭所述平流泵（A），卸压，结束实验；

所述数据采集过程包括，采集一组压力传感器的压力数据，且实验结束后，记录玻璃量筒（6）中的液体量并用天平称重；缓慢卸掉岩心夹持器环压，并注入冷水冷却；并关闭岩心夹持器前端阀门，旋开岩样夹持器两端堵头，小心取出岩样，通过刻度记录下侵入深度，并采集描述内泥饼情况；清洗干净设备和流程中高压管线。

12.根据权利要求11所述的一种高温高压封堵/防吐模拟评价装置的测试方法，其特征在于：

反向承压和驱替实验：

1）堵漏实验结束后，不取出模拟岩心，将清水加入到所述活塞容器I（B）中，然后关闭所有阀门；

2）打开所述阀门I（1）、阀门IV（4）、阀门IX（9）和阀门X（10）；

3）开启所述恒流泵（A）电源，设置好所述的恒流泵（A）参数后令其工作；清水从所述活塞容器I（B）中经阀门IV（4）和阀门X（10）由所述夹持器反向进液口（N5）流入所述的岩心夹持器（F）中，并沿裂缝方向向所述的夹持器反向出液口（N4）方向流动；

4）实验完成后关闭所述平流泵（A），卸压，降温，结束实验。

13.根据权利要求11所述的一种高温高压封堵/防吐模拟评价装置的测试方法，其特征在于：

所述恒流泵（A）工作压力：0～30Mpa；工作流量：0.01～9.99ml/min；所述计量泵（J）工作压力：0～40Mpa；工作流量范围：0～200ml/min

所述测试方法中，温度模拟装置的模拟温度范围为：室温～180℃，控温精度±1℃；并在测试过程中将所述模拟评价装置放入恒温箱内保持温度均匀。

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