CN107387072A - 一种高温高压气液置换室内模拟评价装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高温高压气液置换室内模拟评价装置，包括：模拟井筒容器(6)，用于模拟井筒，混合容纳有试样液体和气体；岩心夹持器(10)，容纳有模拟岩心；以及模拟地层容器(18)，通过岩心夹持器(10)与模拟井筒容器(6)相连通，容纳有气体，模拟井筒容器(6)和模拟地层容器(18)通过岩心夹持器(10)进行气液置换；其中，模拟井筒容器(6)和模拟地层容器(18)上均设置有调温调压组件，用于调节模拟井筒容器(6)和模拟地层容器(18)内温度和压力，以模拟在井下温度和压力的条件下测试气液置换的过程。本发明可以模拟井下不同温度、不同压力的条件，在模拟条件下测试模拟井筒液体与模拟地层进行气液置换的速度。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油领域中测试装置，尤其涉及一种高温高压气液置换室内模拟评价装置。
背景技术
裂缝性气藏钻井中常常会遭遇气侵溢流的情况，导致给钻井安全带来严重危害，负压差下气侵发生的机理已经众所周知，然而有时在井下过平衡、近平衡条件下，即在井筒流体压力大于气层流体压力时也会发生气侵，这是目前认识较少且未见实验证明和理论充分研究的气液置换式气侵，钻井液在正压差作用下漏失进入裂缝通道，占据裂缝下部空间，向上压缩裂缝内气体，导致气体压力逐步增大，直到气体压力在某一点上超过井筒内钻井液压力时，即刻发生气液置换式气侵，由于气液置换导致的气侵量较小，随钻压力测量工具难以监测到气侵导致的压力变化，气侵量随着时间的增加不断累积，严重影响到钻井过程的井控安全。
目前国内外对于置换式气侵仅仅停留在理论模型分析上，而实验测试评价相当匮乏，亟需通过实验研究解决。为了能够评价钻井液性能、缝宽等因素对置换气侵的影响程度，需要一种可模拟现场高温高压的地层条件下气液置换气侵的测试评价仪器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够模拟井下条件、在高温高压下气液置换的室内模拟评价装置。
为实现上述目的，本发明的一种高温高压气液置换室内模拟评价装置的具体技术方案为：
一种高温高压气液置换室内模拟评价装置，包括：模拟井筒容器，用于模拟井筒，混合容纳有试样液体和气体；岩心夹持器，容纳有模拟岩心；以及模拟地层容器，通过岩心夹持器与模拟井筒容器相连通，容纳有气体，模拟井筒容器和模拟地层容器通过岩心夹持器进行气液置换；其中，模拟井筒容器和模拟地层容器上均设置有调温调压组件，用于调节模拟井筒容器和模拟地层容器内温度和压力，以模拟在井下温度和压力的条件下测试气液置换的过程。
进一步，岩心夹持器的一端通过进口阀与模拟井筒容器相连，另一端通过出口阀与模拟地层容器相连，进口阀与出口阀同时启闭以控制气液在模拟井筒容器和模拟地层容器之间流动。
进一步，模拟井筒容器和模拟地层容器的顶部均设置有压力表，用于检测容器内压力。
进一步，模拟井筒容器上的调温调压组件包括：加热器，位于模拟井筒容器的顶部，用于将容器内的温度加热升温至试验温度；进气调节阀，模拟井筒容器通过进气调节阀与高压气瓶相连通，进气调节阀用于调节向模拟井筒容器内输入的进气量以调节模拟井筒容器的内部压力；以及排气阀，位于模拟井筒容器的顶部，用于排出模拟井筒容器内压力以释放模拟井筒容器的内部压力。
进一步，模拟井筒容器的顶部设置有注液阀，试样通过注液阀进入模拟井筒容器内；模拟井筒容器的底部设置有出料阀，用于排出试样。
进一步，模拟井筒容器内设置有搅拌组件，用于搅拌容器内的气液。
进一步，模拟地层容器上的调温调压组件包括：加热器，位于模拟地层容器的顶部，用于将容器内的温度加热升温至试验温度；调压阀，模拟地层容器通过调压阀与高压气瓶相连通，调压阀用于调节向模拟地层容器内输入的进气量以调节模拟地层容器的内部压力；以及排气阀，位于模拟地层容器的顶部，用于排出模拟地层容器内压力以释放模拟地层容器的内部压力。
进一步，岩心夹持器通过调节阀与围压调节系统相连，调节阀用于开启和关闭环压。
进一步，岩心夹持器的内部设置有用于包裹和封闭模拟裂缝岩心的橡胶内套。
本发明的一种高温高压气液置换室内模拟评价装置的优点在于：
1)稳定性强，操控或使用简便，可以模拟井下不同温度、不同压力的条件，在模拟条件下测试模拟井筒液体与模拟地层进行气液置换的速度；
2)解决了气液置换机理研究中，缺乏科学、有效的试验评价装置的问题，提供了一种能够很好的模拟井下钻井液在高温高压下的气液置换速度的测定仪，试验评价手段科学、有效，填补了目前气液置换室内模拟评价装置的空白。
附图说明
图1为本发明的模拟评价装置的结构示意图。
具体实施方式
为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的一种高温高压气液置换室内模拟评价装置做进一步详细的描述。
如图1所示，其示为本发明的一种高温高压气液置换室内模拟评价装置，包括模拟井筒容器6、岩心夹持器10和模拟地层容器18，模拟井筒容器6用于模拟井筒，混合容纳有气液；模拟地层容器18内容纳有气体；岩心夹持器10内容纳有模拟岩心，模拟井筒容器6和模拟地层容器18通过岩心夹持器10进行气液置换；模拟井筒容器6和模拟地层容器18上均设置有调温调压组件，以在模拟井下温度和压力的条件下测试气液置换的过程。
进一步，岩心夹持器10的一端通过进口阀9与模拟井筒容器6相连，另一端通过出口阀13与模拟地层容器18相连，进口阀9与出口阀13同时启闭以控制气液在模拟井筒容器6和模拟地层容器18之间流动。
进一步，模拟井筒容器6和模拟地层容器18的顶部均设置有压力表4、17，用于检测容器内压力。同时开启进口阀9和出口阀13后开始计时，直至模拟地层容器18上压力表17的显示数值与模拟井筒容器6上压力表4的数值相等时停止计时，记录等压所用时间t1，关闭出口阀13和进口阀9；改变缝板尺寸、温度压力或钻井液体系条件，重复上述步骤获取不同的t2、t3、…tn，所用时间tn代表气液置换速度，tn数值越小代表气液置换速度越快，反之，则越慢。
进一步，模拟井筒容器6上的调温调压组件包括加热器、进气调节阀2和排气阀4，加热器位于模拟井筒容器6的顶部，用于将容器内的温度加热升温至试验温度；模拟井筒容器6通过进气调节阀2与高压气瓶1相连通，进气调节阀2用于调节向模拟井筒容器6内输入的进气量以调节模拟井筒容器6的内部压力；排气阀4位于模拟井筒容器6的顶部，用于排出模拟井筒容器6内压力以释放模拟井筒容器6的内部压力。
进一步，模拟井筒容器6的顶部设置有注液阀5，试样通过注液阀5进入模拟井筒容器6内；模拟井筒容器6的底部设置有出料阀8，用于排出试样。此外，模拟井筒容器6内设置有搅拌组件7(优选位于底部)，用于搅拌容器内的气液；模拟井筒容器6的外表面上套设有保温层。
进一步，模拟地层容器18上的调温调压组件包括加热器、调压阀15和排气阀16，加热器位于模拟地层容器18的顶部，用于将容器内的温度加热升温至试验温度；模拟地层容器18通过调压阀15与高压气瓶1相连通，调压阀15用于调节向模拟地层容器18内输入的进气量以调节模拟地层容器18的内部压力；排气阀16位于模拟地层容器18的顶部，用于排出模拟地层容器18内压力以释放模拟地层容器18的内部压力。
进一步，模拟地层容器6的底部设置有地层出料阀19，试样液体通过地层出料阀19排出模拟地层容器6。此外，模拟地层容器18的外表面上套设有保温层。
进一步，岩心夹持器11通过调节阀14与围压调节系统20相连，调节阀14用于开启和关闭环压。其中，岩心夹持器10的内部设置有用于包裹和封闭模拟裂缝岩心的橡胶内套12。
下面结合附图对本发明的一种高温高压气液置换室内模拟评价装置的工作过程进行描述：
首先，将模拟裂缝岩心装入岩心夹持器10的橡胶内套12内，按照附图所示将设备连较好并紧固，将围压升至试验压力值附加3MPa以上。按照所需试样配方配置好试样液体(约2.5L浆液)。
然后，关闭模拟井筒容器6底部的出料阀8和岩心夹持器两端的进口阀9、出口阀13，将配制好的试样液体通过注液阀5加入模拟井筒容器6筒内，关闭注液阀5、进气调节阀2和排气阀4，打开搅拌组件7和加热器，对容器内6气液进行搅拌和加热，直至将容器温度升至试验温度。关闭模拟地层容器18出料阀19、排气阀16和调压阀15，开启加热器对模拟地层容器内加热以将温度升至试验温度，当模拟井筒容器6与模拟地层容器温度18均达到设定温度时，分别开启模拟井筒容器6和模拟地层容器18顶部的进气调节阀2和调压阀15向两容器内进气，将模拟井筒容器6和模拟地层容器18均升至试验压力后，关闭调压阀15和进气调节阀2，保持稳定模拟井筒容器6和模拟地层容器18内压力稳定。
经过上述准备步骤后，正式开始测试，打开岩心夹持器两端的进口阀9和出口阀13的同时开始计时，模拟井筒容器6与模拟地层容器相连通，气液开始置换，模拟井筒容器压力4数值变化>0时，开始计时，当模拟地层容器18上压力表17的显示数值与模拟井筒容器6上压力表4的数值相等时停止计时，关闭出口阀13和进口阀9，记录时间。
关闭进气调节阀2，并停止加热和搅拌，待自然冷却容器至室温后，泄压，分别收集模拟井筒容器6、模拟地层容器18内的液体，用量筒计量体积，并记录；
结束测试后，通过围压调节系统控制将围压降至零，取出模拟裂缝岩心观察，并进行拍照。最后，清洗设备和管路。
表1为高温高压气液置换评价仪的主要技术指标
本发明的本发明的一种高温高压气液置换室内模拟评价装置，稳定性强，操控或使用简便，可以模拟井下不同温度、不同压力的条件，在模拟条件下测试模拟井筒液体与模拟地层进行气液置换的速度；解决了气液置换机理研究中，缺乏科学、有效的试验评价装置的问题，提供了一种能够很好的模拟井下钻井液在高温高压下的气液置换速度的测定仪，试验评价手段科学、有效，填补了目前气液置换室内模拟评价装置的空白。
以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。
Claims (9)
1.一种高温高压气液置换室内模拟评价装置，其特征在于，包括：
模拟井筒容器(6)，用于模拟井筒，混合容纳有试样液体和气体；
岩心夹持器(10)，容纳有模拟岩心；以及
模拟地层容器(18)，通过岩心夹持器(10)与模拟井筒容器(6)相连通，容纳有气体，模拟井筒容器(6)和模拟地层容器(18)通过岩心夹持器(10)进行气液置换；
其中，模拟井筒容器(6)和模拟地层容器(18)上均设置有调温调压组件，用于调节模拟井筒容器(6)和模拟地层容器(18)内温度和压力，以模拟在井下温度和压力的条件下测试气液置换的过程。
2.根据权利要求1所述的模拟评价装置，其特征在于，岩心夹持器(10)的一端通过进口阀(9)与模拟井筒容器(6)相连，另一端通过出口阀(13)与模拟地层容器(18)相连，进口阀(9)与出口阀(13)同时启闭以控制气液在模拟井筒容器(6)和模拟地层容器(18)之间流动。
3.根据权利要求1所述的模拟评价装置，其特征在于，模拟井筒容器(6)和模拟地层容器(18)的顶部均设置有压力表，用于检测容器内压力。
4.根据权利要求1所述的模拟评价装置，其特征在于，模拟井筒容器(6)上的调温调压组件包括：
加热器，位于模拟井筒容器(6)的顶部，用于将容器内的温度加热升温至试验温度；
进气调节阀(2)，模拟井筒容器(6)通过进气调节阀(2)与高压气瓶(1)相连通，进气调节阀(2)用于调节向模拟井筒容器(6)内输入的进气量以调节模拟井筒容器(6)的内部压力；以及
排气阀(4)，位于模拟井筒容器(6)的顶部，用于排出模拟井筒容器(6)内压力以释放模拟井筒容器(6)的内部压力。
5.根据权利要求1所述的模拟评价装置，其特征在于，模拟井筒容器(6)的顶部设置有注液阀(5)，试样通过注液阀(5)进入模拟井筒容器(6)内；模拟井筒容器(6)的底部设置有出料阀(8)，用于排出试样。
6.根据权利要求1所述的模拟评价装置，其特征在于，模拟井筒容器(6)内设置有搅拌组件(7)，用于搅拌容器内的气液。
7.根据权利要求1所述的模拟评价装置，其特征在于，模拟地层容器(18)上的调温调压组件包括：
加热器，位于模拟地层容器(18)的顶部，用于将容器内的温度加热升温至试验温度；
调压阀(15)，模拟地层容器(18)通过调压阀(15)与高压气瓶(1)相连通，调压阀(15)用于调节向模拟地层容器(18)内输入的进气量以调节模拟地层容器(18)的内部压力；以及
排气阀(16)，位于模拟地层容器(18)的顶部，用于排出模拟地层容器(18)内压力以释放模拟地层容器(18)的内部压力。
8.根据权利要求1所述的模拟评价装置，其特征在于，岩心夹持器(11)通过调节阀(14)与围压调节系统相连，调节阀(14)用于开启和关闭环压。
9.根据权利要求1所述的模拟评价装置，其特征在于，岩心夹持器(10)的内部设置有用于包裹和封闭模拟裂缝岩心的橡胶内套(12)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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