CN104515717A - 钻井液沉降性测试装置 - Google Patents

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李海斌
李公让
吴雄军
武学芹
王丽萍
张虹
李波
王忠杰
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Drilling Technology Research Institute of Sinopec Shengli Petroleum Engineering Corp
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China Petrochemical Corp
Drilling Technology Research Institute of Sinopec Shengli Petroleum Engineering Corp
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Abstract

本发明涉及一种模拟钻井过程中不同压力及温度下钻井液沉降性测试实验装置。包括钻井液容器以及为钻井液容器加热的温控机构、为钻井液容器加压的加压机构，钻井液容器纵向分布有多个节点通过阀和至少一个钻井液容器温度测量口。它可模拟不同地层温度、压力条件进行钻井液密度分层测试实验，操作简单方便，模拟效果较好，可为深井钻探过程中测定钻井液沉降性提供可靠的数据。

Description

钻井液沉降性测试装置
技术领域
本发明涉及钻井液沉降性测试用实验装置，尤其是实验室用模拟不同压力及温度下通过测定钻井液密度变化、分析钻井液沉降性测试仪器。
背景技术
随着石油勘探开发常规油气藏日趋衰竭的现状，目前从勘探开发层位上已转向深井及超深井钻探，从油气藏地层岩性上页岩油气的勘探开发已引起世界范围内高度关注。针对油气资源目前勘探趋势，在某些深井、超深井的钻探过程中不可避免的使用到高密度钻井液并且要求密度稳定；使用油基钻井液过程中，因体系切力低的特点，在要求高密度条件下同样保持密度稳定。所以在钻井（尤其是使用高密度钻井液）过程中，判断钻井液静止状态下密度是否稳定、沉降现象是否严重、钻屑在钻井液体系中悬浮稳定与否等因素关系到能否实施安全钻井。如果钻井液在静止状态下出现密度分层或钻屑过度沉降，而现场不具有实时测量与预判的手段，此种情况下，易导致井眼内液柱压力不确定，井控存在风险；无法及时判断钻屑堆积情况，导致钻具下入过程遇阻；无法及时判明井底是否钻屑堆积或加重材料沉降，易导致开泵压力激动过高，憋漏憋塌地层，致使井下出现复杂情况，甚至难以完成钻探任务。
目前，现场用于测量钻井液密度的仪器为简易密度计，少数实验室使用的测量密度装置虽然能够模拟井底温度及压力条件下测定钻井液密度，而能够模拟测量分层钻井液密度的实验装置未见诸于文献，部分试验机构使用自制简易实验装置来进行评价一定温度及压力下的钻井液密度，不能模拟真实地层条件（温度和压力）下钻井液密度变化情况及沉降性，所以会导致现场井下钻井液密度值的不确定性。
钻井液与完井液201006期发表的《生物表面活性剂解水锁的室内研究》一文中论述了一种测量岩心自吸能力的实验装置，该装置为本发明团队的前期研究成果，该文献所述自吸实验装置可以模拟地层温度，但不能模拟地层压力；该装置采用采集岩心质量变化的方式评价岩心的自吸能力，实验过程中存在一定的误差。
西南石油大学刘静的硕士论文《川中磨溪气田致密碳酸盐岩储层损害机理研究》一文中论述了一种毛管自吸实验装置，该装置没有岩心加温加压系统，不能模拟地层条件进行自吸实验评价，该装置也是通过采集岩心质量变化的方式进行评价岩心的自吸能力，实验过程中存在一定的误差。
发明内容
本发明的目的是针对目前没有模拟井眼条件下测试钻井液沉降性的装置，提供了一种可以进行模拟井眼条件下钻井液沉降性测试装置，模拟井眼条件下，钻井液静止状态下密度在井眼内的变化情况，同时也可判断钻屑在井眼内的沉降状况，从而对钻井液的性能及钻井施工提供处理措施依据及借鉴。
本发明的一种钻井液沉降性测试装置，包括钻井液容器以及为钻井液容器加热的温控机构、为钻井液容器加压的加压机构，其特征是：钻井液容器纵向分布有多个节点通过阀和至少一个钻井液容器温度测量口。
上述方案进一步包括：
所述的温控机构为包裹在钻井液容器外部的加热套和温度控制仪。
所述的加热套包括电加热套或者热介质加热套。
所述的加压机构为钻井液容器顶部的容器内活塞和连接在容器内活塞上的加压推力机构。
所述的加压推力机构包括直接作用在容器内活塞液压油缸或气动缸、直线驱动电机，或者是液压加压泵通过液压油管连通到钻井液容器密封盖和容器内活塞之间。
所述的容器内活塞上设有活塞紧扣。
本发明的钻井液沉降性测试装置与现有技术相比有如下优点：
1、该钻井液沉降性测试装置具有加温加压系统，可通过不同节点通过阀进行分段钻井液密度测试实验。
2、该钻井液沉降性测试装置还可进行钻井液静止状态下钻屑在钻井液内沉降程度测试。
附图及简要说明
图1为一种钻井液沉降性测试装置的示意图。图中：1是钻井液容器、2是非闭合环式加热套、3是温度控制仪、4是活塞紧扣、5是液压推进式活塞（即容器内活塞）、6是 4节点通过阀、7是温度计插孔、8是液压加压泵、9是钻井液容器密封盖。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步的描述
典型实施例1
参照附图1，一种钻井液沉降性测试装置由钻井液容器1、非闭合环式加热套2、温度控制仪3、活塞紧扣4、液压推进式活塞5、4节点通过阀6、温度计插孔7、液压加压泵8、钻井液容器密封盖9组成。
它可模拟不同地层温度、压力条件进行钻井液沉降性测试实验，操作简单方便，准确率较高，可为钻井现场施工过程中判断钻井液静止状态下密度变化提供借鉴。
所述的钻井液沉降性测试装置采用加热套作加热装置，采用液压加压泵给钻井液容器内的钻井液施加一定的压力，模拟钻井液静止状态下不同的温度和压力情况下通过密度变化测试分析钻井液沉降性实验。
实验按以下步骤实现：
1、把钻井液装入钻井液容器1中，然后通过钻井液容器密封盖9对容器实施密封。并将钻井液容器1放到非闭合环式加热套2内。然后通过温度控制仪3给钻井液容器1加温，通过温度计插孔7内的温度计读取钻井液容器1的温度，并恒定温度。
2、待温度达到设定值后，通过液压加压泵8推动液压推进式活塞5对钻井液容器1内的钻井液模拟地层压力系数施加一定的压力。
3、并在模拟一定井深起下钻时间条件下，在设定的温度和压力下保持恒温恒压。
4、待达到设定时间后，先对钻井液容器1进行泄压，关闭温度控制仪3，然后分别通过4节点通过阀6按从上到下的顺序收集不同层段的钻井液，进行测取钻井液密度，从而分析该钻井液的沉降稳定性，同时可兼测钻井液流变性。
5、钻井液容器1内钻井液收集并测取结束后，打开钻井液容器密封盖9，通过活塞紧扣4将推进式活塞5提出钻井液容器1。
实施例2
一种钻井液沉降性测试装置，包括钻井液容器以及为钻井液容器加热的温控机构、为钻井液容器加压的加压机构，钻井液容器纵向分布有3-5个节点通过阀和至少一个钻井液容器温度测量口。
在上述实施例2的基础上进一步包括：
实施例4
所述的温控机构为包裹在钻井液容器外部的加热套和温度控制仪。所述的加热套包括电加热套或者热介质加热套。
实施例5
所述的加压机构为钻井液容器顶部的容器内活塞和连接在容器内活塞上的加压推力机构。
所述的加压推力机构包括直接作用在容器内活塞液压油缸或气动缸、直线驱动电机，或者是液压加压泵通过液压油管连通到钻井液容器密封盖和容器内活塞之间。
所述的容器内活塞上设有活塞紧扣。

Claims (6)

1.一种钻井液沉降性测试装置，包括钻井液容器（1）以及为钻井液容器加热的温控机构、为钻井液容器加压的加压机构，其特征是：钻井液容器（1）纵向分布有多个节点通过阀（6）和至少一个钻井液容器温度测量口（7）。
2.根据权利要求1所述的钻井液沉降性测试装置，其特征是：所述的温控机构为包裹在钻井液容器（1）外部的加热套（2）和温度控制仪（3）。
3.根据权利要求2所述的钻井液沉降性测试装置，其特征是：所述的加热套（2）包括电加热套或者热介质加热套。
4.根据权利要求1或2、3所述的钻井液沉降性测试装置，其特征是：所述的加压机构为钻井液容器（1）顶部的容器内活塞（5）和连接在容器内活塞（5）上的加压推力机构。
5.根据权利要求4所述的钻井液沉降性测试装置，其特征是：所述的加压推力机构包括直接作用在容器内活塞（5）液压油缸或气动缸、直线驱动电机，或者是液压加压泵（8）通过液压油管连通到钻井液容器密封盖（9）和容器内活塞（5）之间。
6.根据权利要求5所述的钻井液沉降性测试装置，其特征是：所述的容器内活塞（5）上设有活塞紧扣（4）。
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