CN104060958A - 一种油气井修井液承压封堵评价试验仪 - Google Patents

一种油气井修井液承压封堵评价试验仪 Download PDF

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高东升
姜平
颜明
于东
梁玉凯
李蔚萍
向兴金
舒福昌
胡墨杰
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Abstract

本发明公开了一种油气井修井液承压封堵评价试验仪,其包括具有釜体和釜盖的压力釜,可拆密封安装于釜体并与压力釜连通的夹持岩心的夹持器,釜盖的中部设有加压口,夹持器包括壳体、将壳体内腔分隔为内腔和环腔的环套、连接于壳体的远离釜体一端的夹持盖、设于环套中段内部的垫块、部分套接于环套内的顶杆,釜体设有与加压装置连通的进液口,壳体设有与加压装置连通的施压口,夹持器设有贯穿垫块与顶杆的排泄孔并设有排泄口。夹持器夹持岩心,使岩心不同部位受不同的压力,排泄孔顶杆延伸与外界连通形成压差以及滤失通道,很好地模拟井下高温高压的承压封堵和滤失性能,评价修井液的性能,为科研提供科学依据。

Description

技术领域
[0001] 本发明涉及一种试验仪器,尤其涉及一种油气井修井液承压封堵评价试验仪。 一种油气井修井液承压封堵评价试验仪
背景技术
[0002] 在海洋石油领域:水作为水基钻井液的分散介质,在钻井液中以三种形态存在,即 化学结合水、吸附水和自由水。在压力差作用下,钻井液中的自由水向井壁岩石的裂隙或孔 隙中渗透,称为钻井液的滤失作用。通常用滤失量或失水量来表示滤失性的强弱。
[0003] 目前,在海上油田气田生产过程中,特别是中高渗砂岩气藏,经过多年开采,地层 压力系数低,且储层温度高,给修井作业带来以下问题:地层压力低,渗透性强,修井液进入 后,高压差下(有时压差高达30MPa以上)极易大量渗漏和滤失,一方面带来储层污染问题, 另一方面不利于修井作业安全;储层温度高(达到180°C),且属于海上作业,常规修井液材 料在长时间井下静置条件下极易降解失效,带来安全隐患等系列问题。迫切需要能抗高温、 强封堵和储保效果好的修井液体系及配套技术,对提高油井生产效率具有很强的现实意 义。然而对应材料和技术的研发又需要真实模拟现实环境的设备,对材料和技术进行验证。
[0004] 迄今为止,高温、高压修井液承压封堵评价仪器还很少,大多数修井液承压封堵评 价仪的实验最高温度为150°c,压力为7MPa,不能满足现实需要。
[0005] 因此,在石油钻、修井作业中需要一种结构简单、使用方便的仪器装置,能在模拟 现场井下高温、高压条件下评价修井液承压封堵后的滤失性能,进一步评价修井液的储层 保护性能,为科研和生产提供科学依据。
发明内容
[0006] 针对现有技术的不足,本发明要解决的技术问题是提供一种能够很好地模拟井下 承压封堵和滤失性能、评价修井液的储层保护性能的油气井修井液承压封堵评价试验仪。
[0007] 为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:一种油气井修井液承压封 堵评价试验仪,其包括具有釜体和釜盖的压力釜,可拆卸地密封安装于所述釜体侧部并可 与压力釜内部连通的用于夹持需测试的岩心的夹持器,盖装于所述釜体的釜盖的中部设有 加压口,所述夹持器包括管壳状的壳体、将壳体内腔分隔为内腔和环腔的环套、连接于所述 壳体的远离釜体一端的夹持盖、设于环套中段内部并与位于环套内段内部的岩心抵接的垫 块、部分套接于所述环套外段并与所述垫块抵接的顶杆,所述顶杆穿插于所述夹持盖所开 设的导向孔,所述釜体开设有连通压力釜内部并通过线管与加压装置连通的进液口,所述 壳体开设有连通环腔内部并通过线管与加压装置连通的施压口,所述夹持器设有贯穿所述 垫块与顶杆的排泄孔并在顶杆设有与外界连通的排泄口。
[0008] 作为本发明油气井修井液承压封堵评价试验仪的技术方案的一种改进,所述环套 两端分别与釜体、夹持盖抵接。
[0009] 作为本发明油气井修井液承压封堵评价试验仪的技术方案的一种改进,所述夹持 器设有位于所述排泄口处的出液阀。
[0010] 作为本发明油气井修井液承压封堵评价试验仪的技术方案的一种改进,所述釜体 内腔上侧设有固定架,所述釜盖包括设有所述加压口并位于所述固定架上侧的封盖、与所 述釜体连接的压盖、分别连接所述封盖顶面与所述压盖顶面的环盖、设于所述封盖外周并 与釜体接触的密封圈,所述封盖顶面外周设有下沉式环台阶与所述压盖内侧抵接。
[0011] 作为本发明油气井修井液承压封堵评价试验仪的技术方案的一种改进,所述压力 釜外侧设有泵,所述泵通过线管和三通阀分别与所述进液口以及施压口连接。
[0012] 作为本发明油气井修井液承压封堵评价试验仪的技术方案的一种改进,所述三通 阀与所述进液口及施压口之间均设有开关阀,所述进液口与对应的开关阀之间设有活塞容 器。
[0013] 作为本发明油气井修井液承压封堵评价试验仪的技术方案的一种改进,所述压力 釜外侧设有压力源与所述加压口对接。
[0014] 作为本发明油气井修井液承压封堵评价试验仪的技术方案的一种改进,所述釜体 周围紧贴套设有加热环套。
[0015] 作为本发明油气井修井液承压封堵评价试验仪的技术方案的一种改进,所述釜体 内设有温度传感器,所述釜体外设有温控器分别与温度传感器、加热环套电连接。
[0016] 作为本发明油气井修井液承压封堵评价试验仪的技术方案的一种改进,所述釜体 底部设有环形凹槽并通过轴承安装有彼此同步旋转的主动磁环体和从动带轮盘,所述压力 釜外侧设有电机,所述电机设有主动带轮盘并通过皮带与所述从动带轮盘连接,所述釜体 内设有旋转架,旋转架底部设有可随主动磁环体同向旋转的从动转子,旋转架的旋转中心 位置设有芯轴,芯轴最低端设有凸出旋转架的顶尖。
[0017] 本发明的有益效果在于:在主要由釜体和釜盖组成的压力釜的侧边位置开口安装 一个夹持器,夹持岩心并构成另一个与釜体内腔彼此独立的环腔,两个腔体之间压差模拟 了油井或气井内外压差的环境,使得岩心不同部位可以受到不同的压力挤压,岩心远离釜 体内腔的第二端面处开始开设排泄孔,沿着垫块和顶杆的轴向延伸至设备临界面与外界连 通,从而形成压差以及滤失通道,较为真实地模拟出井内外的压力状态,能够很好地模拟井 下高温、高压条件下的承压封堵和滤失性能,评价修井液的储层保护性能,为科研和生产提 供科学依据。
附图说明
[0018] 图1为本发明油气井修井液承压封堵评价试验仪油气井修井液承压封堵评价试 验仪的实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0019] 下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。
[0020] 如图1所示,本发明一种油气井修井液承压封堵评价试验仪,其包括具有釜体10 和釜盖20的压力釜,可拆卸地密封安装于釜体10侧部并可与压力釜内部连通的用于夹持 需测试的岩心的夹持器30,在主要由釜体10和釜盖20组成的压力釜的侧边位置开口安装 一个夹持器30,夹持岩心并构成另一个与釜体内腔18彼此独立的环腔38,使得岩心不同部 位可以受到不同的压力挤压。盖装于所述釜体10的釜盖20的中部设有加压口 21,可以施 加相对低一点的压力,可以用氮气瓶或其他压力稍低的压力源。所述夹持器30包括管壳状 的壳体32、将壳体32内腔分隔为内腔和环腔38的环套33、连接于所述壳体32的远离釜体 一端的夹持盖34、设于环套中段33内部并与位于环套33内段内部的岩心28抵接的垫块 35、部分套接于所述环套33外段并与所述垫块抵接的顶杆36,壳体34与环套33围成环腔 38,用于形成压力腔从而施加压力于岩心28周面,环套内的内腔接近釜体的一段塞入岩心 28,中段塞入垫块35,另一段插入顶杆36,填满了内腔。所述顶杆36穿插于所述夹持盖34 所开设的导向孔,所述釜体10开设有连通压力釜内部并通过线管与加压装置连通的进液 口 11,从而可以注入修井液并在釜体10内腔18形成高压腔,从而对岩心28的端面产生压 力,并且修井液与该端面直接接触,使得修井液可以从该端面开始滤失。所述壳体32开设 有连通环腔38内部并通过线管与加压装置连通的施压口 31,从而可以在环腔38内形成第 二高压腔,其内部压力可以高于釜体内腔18的压力,此腔内的压力介质通过环套33与岩心 28隔离,没有接触,无法发生渗漏。两个腔体之间压差模拟了油井或气井内外压差的环境。 所述夹持器30设有贯穿所述垫块35与顶杆36的排泄孔37并在顶杆36设有与外界连通 的排泄口 39,岩心28远离釜体内腔18的第二端面处开始开设排泄孔,沿着垫块35和顶杆 36的轴向延伸至设备临界面与外界连通,从而形成压差以及滤失通道。
[0021] 更佳地,所述环套33两端分别与釜体10、夹持盖34抵接,从而形成环腔38,构成 与釜体内腔18形成压差的高压腔,构建更接近现场环境的模拟环境,两者之间的参数比较 接近。
[0022] 更佳地,所述夹持器30设有位于所述排泄口 39处的出液阀,可以控制滤失的液体 流出的过程,便于统计滤失量,也便于评价岩心的滤失性能。
[0023] 更佳地,所述釜体内腔18上侧设有固定架12,所述釜盖20包括设有所述加压口 21并位于所述固定架12上侧的封盖22、与所述釜体10连接的压盖23、分别连接所述封盖 22顶面与所述压盖23顶面的环盖25、设于所述封盖22外周并与釜体10接触的密封圈26。 封盖22通过密封圈26与釜体10形成密封式连接,构成压力釜的密闭压力空间;压盖23与 封盖22配合连接并锁紧连接于釜体10,构成压力釜的整体结构;环盖25通过螺钉将封盖 22与压盖23固定连接,压盖23扣住封盖22,实现密封的同时牢牢扣住封盖22。所述封盖 22顶面外周设有下沉式环台阶与所述压盖23内侧抵接,使得压盖23提供环绕一周的面积 压住封盖22。
[0024] 更佳地,所述压力釜外侧设有泵50,所述泵50通过线管和三通阀53分别与所述进 液口 11以及施压口 31连接,使得泵50既可以通过三通阀53选择经由进液口 11对压力釜 内腔提供压力,灌注修井液等压力液体,也可以通过三通阀53选择经由施压口 31对环腔施 加压力,形成两个存在压差的高压腔。
[0025] 更佳地,所述三通阀53与所述进液口 11及施压口 31之间均设有开关阀55,便于 在泵50停止施压时切断两个压力腔(高压腔)之间的通路,使其维持原有设定的压差。另外, 所述进液口 11与对应的开关阀55之间设有活塞容器56,可以通过活塞的隔离作用将修井 液与泵50所提供的压力液体隔离,避免泵的作用影响了修井液的性能,同时将活塞容器56 内活塞施压侧的压力无损失地传递到受压侧。在泵50与三通阀53之间的管路上可设有压 力表52,可以读取实时传递的压力。在施压口 31与对应的阀之间可设环压表58,反映和读 取环腔内的液压压力,从而可以准确地设定两个压力腔内的液压压力。
[0026] 更佳地,所述压力釜外侧设有压力源与所述加压口 21对接,从而可以封闭进液口 11后施加稍低的压力,可以通过氮气瓶或其他较低压力的压力源提供压力,从而可以模拟 气井的现场环境。
[0027] 更佳地,所述釜体10周围紧贴套设有加热环套60,对釜体10进行加热,调节压力 釜内的温度,使其具有更佳的模拟现场的效果,真实反映修井液的效果,从而设计出对应的 合格的修井工艺,选择或研发出满足使用效果要求的修井液,对修井液进行更客观的符合 性评价。
[0028] 更佳地,所述釜体10内设有温度传感器62,读取釜体内的环境温度,从而可以人 为控制釜体10内的温度,也可以通过自动化装置微调控制釜体10内的温度。所述釜体10 外设有温控器63分别与温度传感器62、加热环套60电连接,温控器63可以是手动的,也可 以是自动的,随着釜体10内的温度需要而进行功率调节,达到控制釜体10内环境温度的目 的。
[0029] 更佳地,所述釜体10底部设有环形凹槽并通过轴承安装有彼此同步旋转的主动 磁环体85和从动带轮盘83,所述压力釜外侧设有电机80,所述电机80设有主动带轮盘82 并通过皮带81与所述从动带轮盘83连接,从而可以通过电机80驱动使得釜体10外的主 动磁环体85跟随皮带和从动带轮盘83转动。所述釜体10内设有旋转架16,旋转架16底 部设有可随主动磁环体85同向旋转的从动转子86,从动转子86在磁力作用下随着主动磁 环体85和从动带轮盘83旋转,使得旋转架16与从动转子86同步旋转,从而使釜体10内 的旋转架16在釜体10外的电机80驱动下发生旋转运动,实现密闭压力空间内的旋转架16 旋转驱动。旋转架16跟随从动带轮盘83做趋于同步的旋转运动。旋转架16的旋转中心 位置设有芯轴15,芯轴15最低端设有凸出旋转架的顶尖17,从而减少摩擦降低旋转阻力。 所述从动带轮盘83旁边设有转速传感器88,读取从动带轮盘83的转速,转速传感器88与 调速器89电连接,调速器89可以是手动的也可以是自动的,从而可以控制电机80的输出 转速,实现对釜体10内旋转架16的转速调节。
[0030] 以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利 范围,因此依本发明申请专利范围所作的等同变化,仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1. 一种油气井修井液承压封堵评价试验仪,其特征在于:包括具有釜体和釜盖的压力 釜,可拆卸地密封安装于所述釜体侧部并可与压力釜内部连通的用于夹持需测试的岩心的 夹持器,盖装于所述釜体的釜盖的中部设有加压口,所述夹持器包括管壳状的壳体、将壳体 内腔分隔为内腔和环腔的环套、连接于所述壳体的远离釜体一端的夹持盖、设于环套中段 内部并与位于环套内段内部的岩心抵接的垫块、部分套接于所述环套外段并与所述垫块抵 接的顶杆,所述顶杆穿插于所述夹持盖所开设的导向孔,所述釜体开设有连通压力釜内部 并通过线管与加压装置连通的进液口,所述壳体开设有连通环腔内部并通过线管与加压装 置连通的施压口,所述夹持器设有贯穿所述垫块与顶杆的排泄孔并在顶杆设有与外界连通 的排泄口。
2. 根据权利要求1所述的油气井修井液承压封堵评价试验仪,其特征在于:所述环套 两端分别与釜体、夹持盖抵接。
3. 根据权利要求1所述的油气井修井液承压封堵评价试验仪,其特征在于:所述夹持 器设有位于所述排泄口处的出液阀。
4. 根据权利要求1所述的油气井修井液承压封堵评价试验仪,其特征在于:所述釜体 内腔上侧设有固定架,所述釜盖包括设有所述加压口并位于所述固定架上侧的封盖、与所 述釜体连接的压盖、分别连接所述封盖顶面与所述压盖顶面的环盖、设于所述封盖外周并 与釜体接触的密封圈,所述封盖顶面外周设有下沉式环台阶与所述压盖内侧抵接。
5. 根据权利要求1所述的油气井修井液承压封堵评价试验仪,其特征在于:所述压力 釜外侧设有泵,所述泵通过线管和三通阀分别与所述进液口以及施压口连接。
6. 根据权利要求5所述的油气井修井液承压封堵评价试验仪,其特征在于:所述三通 阀与所述进液口及施压口之间均设有开关阀,所述进液口与对应的开关阀之间设有活塞容 器。
7. 根据权利要求5或6所述的油气井修井液承压封堵评价试验仪,其特征在于:所述 压力釜外侧设有压力源与所述加压口对接。
8. 根据权利要求1所述的油气井修井液承压封堵评价试验仪,其特征在于:所述釜体 周围紧贴套设有加热环套。
9. 根据权利要求8所述的油气井修井液承压封堵评价试验仪,其特征在于:所述釜体 内设有温度传感器,所述釜体外设有温控器分别与温度传感器、加热环套电连接。
10. 根据权利要求1所述的油气井修井液承压封堵评价试验仪,其特征在于:所述釜体 底部设有环形凹槽并通过轴承安装有彼此同步旋转的主动磁环体和从动带轮盘,所述压力 釜外侧设有电机,所述电机设有主动带轮盘并通过皮带与所述从动带轮盘连接,所述釜体 内设有旋转架,旋转架底部设有可随主动磁环体同向旋转的从动转子,旋转架的旋转中心 位置设有芯轴,芯轴最低端设有凸出旋转架的顶尖。
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