CN111734405A - 提高固井中前置液对泥饼冲洗效率准确性的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及固井前置液冲洗效率测量装置技术领域，是一种提高固井中前置液对泥饼冲洗效率准确性的装置，包括支架、主气管和失水模块，支架呈“H”形且在左部下侧和后部下侧均固定有支腿。本发明结构合理而紧凑，通过设置气阀和气瓶减压阀，能够控制每个分气管内的气体压力，通过这样的设置，向失水模块内通入一定压力的气体，即可使钻井液失水形成稳定且厚度均匀的泥饼，使其能够模拟地层井壁，再进行冲洗评价实验，定量的评价冲洗效率，从而更快更准确的评价驱油前置液的驱油效果，使用简单，拆卸方便，适用性广，能够反复使用，准确计算出冲洗效率，为油田勘探开发提供有力的技术支撑。

Description

提高固井中前置液对泥饼冲洗效率准确性的装置

技术领域

本发明涉及固井前置液冲洗效率测量装置技术领域，是一种提高固井中前置液对泥饼冲洗效率准确性的装置。

背景技术

钻井液和固井水泥浆是两种理化性质完全不同的流体，所以多数钻井液与水泥浆均难以相容。尤其当钻井液为油基时，一旦出现油基泥浆和水泥浆相混的问题，会出现以下固井风险：水泥产生团状絮凝物质，浆体变得非常黏稠，进而导致流动性能急剧下降，影响顶替效率；减短水泥浆稠化时间，对作业安全造成影响；大幅度降低水泥石的抗压强度，当油基钻井液和水泥浆掺混比例较大时，水泥石呈现蜂窝状，抗压强度极低。

有效隔离油基钻井液和水泥浆，缓解两者之间的接触污染，是固井前置液在固井作业的重要作用之一。有效的前置液冲洗效率评价方法能快捷、准确评价前置液对泥浆尤其是油基泥浆的冲洗效率，优选出高效的前置液原材料，降低固井风险，提高固井质量。

旋转黏度计法是广泛使用的一种前置液冲洗效率评价方法，该方法使旋转黏度计的转筒外壁沾满钻井液，杯中装满冲洗液，转速设定在200r/min，冲洗一定时间，观察冲洗效果。该方法只能观察，不能定量计算冲洗效率。因此衍生出对比法，先将滤纸称重得到数据W0，然后在室温下用泥浆常压失水仪制取泥浆泥饼。将泥饼平分为两块，晾干称重后得到数据W1，固定在旋转粘度计的外筒上，置于冲洗液中，以一定转速冲洗10min。取出晾干称重后得到数据W2。按式η＝[(W1-W2)/(W1-W0/2)]×100％计算冲洗效率η，取二次测定的平均值作为最终实验结果。

使用该方法的装置仍存在着很大的不足：①将带有泥饼的滤纸固定在旋转黏度计的转筒外壁上的操作比较困难，通常要双人合作用线来捆绑；②在捆绑的过程中经常造成泥饼大范围刮蹭掉落，导致定量计算冲洗效率的结果误差大，无法准确的评价驱油前置液的清洗效果；③经常在清洗旋转的过程中滤纸掉落，造成实验失败。

发明内容

本发明提供了一种提高固井中前置液对泥饼冲洗效率准确性的装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有前置液冲洗效率评价装置控制不方便、适用范围小、测量误差大、无法准确的评价驱油前置液清洗效果的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种提高固井中前置液对泥饼冲洗效率准确性的装置，包括支架、主气管和失水模块，支架呈“H”形且在左部下侧和后部下侧均固定有支腿，支架下部左右间隔固定安装有至少两个在一定压力下能够使钻井液失水形成泥饼的失水模块，支架上部固定安装有左右向的主气管，主气管左端封闭右端开口，主气管右端密封螺接有气瓶减压阀，主气管上设有内外连通且与失水模块相对应的出气口，每个失水模块上均设有进气口，每个进气口与对应位置的出气口之间均固定连通有分气管，每个分气管上均固定安装有气阀。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述失水模块可包括釜体、转筒、卡盖、底座和压紧件，釜体为上端开口下端封闭的圆筒状，釜体上部外侧沿圆周间隔固定有至少两个卡柱，釜体下部内侧套装有底座，底座下端与釜体内侧下端之间安装有压缩弹簧，底座上端中央设有开口向上的安装槽，釜体上端同轴套装有卡盖，卡盖为上端封闭下端开口的圆筒状，对应每个卡柱位置的卡盖侧壁上均设有与釜体卡接连接的“T”形卡槽，卡盖上端中央设有上小下大的阶梯孔，安装槽内安装有上端穿过阶梯孔后位于卡盖上方的转筒，转筒为上端开口下端封闭的圆筒状，转筒下部外侧沿周向上下交错分布有若干个过滤孔，转筒上部外侧与阶梯孔的上部内壁密封接触，卡盖上端设有能够使其上部内壁与釜体上端面密封接触的压紧件，压紧件上沿周向间隔均布有至少两个与转筒上端内部连通的稳压孔，进气口设于转筒外侧与釜体内侧之间的卡盖上端。

上述转筒外侧可固定有套装与阶梯孔下部的外环台，外环台上端与阶梯孔的阶梯面下端之间安装有第一密封圈，釜体上端面与卡盖内侧之间安装有第二密封圈。

上述对应外环台下侧位置的转筒外侧可由内之外依次同轴固定安装有圆套状的内过滤网和外过滤网，应外环台上侧位置的转筒上端面沿圆周均匀分布有至少两个开口向上且内外连通的连通槽。

上述压紧件可包括压盖和压紧螺栓，压盖为下端开口上端密封的圆筒状，压盖同轴套装于转筒上部外侧，稳压孔沿压盖侧壁设置，卡盖上端中央设有由上至下依次连通的上大下小的锥孔段和直孔段，对应压盖上方与主气管下方之间位置的支架中部固定有左右向的横梁，对应锥孔位置的横梁上设有螺纹通孔，压紧螺栓中部螺接于螺纹通孔，压紧螺栓下端具有与锥孔段内壁相配合的锥面并与锥孔内壁相接触。

上述压紧螺栓上部可位于横梁上方并沿周向间隔固定有转动手柄。

上述卡盖的进气口可密封螺接有管接头，管接头与对应位置的气阀通过分气管连通。

本发明结构合理而紧凑，通过设置气阀和气瓶减压阀，能够控制每个分气管内的气体压力，通过这样的设置，向失水模块内通入一定压力的气体，即可使钻井液失水形成稳定且厚度均匀的泥饼，使其能够模拟地层井壁，再进行冲洗评价实验，定量的评价冲洗效率，从而更快更准确的评价驱油前置液的驱油效果，使用简单，拆卸方便，适用性广，能够反复使用，准确计算出冲洗效率，为油田勘探开发提供有力的技术支撑。

附图说明

附图1为本发明的主视结构示意图。

附图2为本发明中失水模块的主视剖视结构示意图。

附图3为本发明中卡盖的左视剖视结构示意图。

附图中的编码分别为：1为支架，2为主气管，3为分气管，4为管接头，5为气瓶减压阀，6为气阀，7为釜体，8为卡柱，9为转筒，10为外环台，11为卡盖，12为底座，13为压缩弹簧，14为压盖，15为压紧螺栓，16为转动手柄，17为横梁，18为内过滤网，19为外过滤网，20为第一密封圈，21为第二密封圈，22为过滤孔，23为稳压孔。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

如附图1、2、3所示，该提高固井中前置液对泥饼冲洗效率准确性的装置包括支架1、主气管2和失水模块，支架1呈“H”形且在左部下侧和后部下侧均固定有支腿，支架1下部左右间隔固定安装有至少两个在一定压力下能够使钻井液失水形成泥饼的失水模块，支架1上部固定安装有左右向的主气管2，主气管2左端封闭右端开口，主气管2右端密封螺接有气瓶减压阀5，主气管2上设有内外连通且与失水模块相对应的出气口，每个失水模块上均设有进气口，每个进气口与对应位置的出气口之间均固定连通有分气管3，每个分气管3上均固定安装有气阀6。

根据需求，气阀6为现有公知技术，气瓶减压阀5为现有公知技术，支架1呈“H”形且在左部下侧和后部下侧均固定有支腿，失水模块的数量为4个。在使用过程中，通过设置气阀6和气瓶减压阀5，能够控制每个分气管3内的气体压力，根据不同成分的钻井液，快速调节釜体7内气体的压力大小，提高泥饼的形成质量，通过这样的设置，向失水模块内通入一定压力的气体，即可使钻井液失水形成稳定且厚度均匀的泥饼，使其能够模拟地层井壁，再进行冲洗评价实验，定量的评价冲洗效率，从而更快更准确的评价驱油前置液的驱油效果，本发明结构合理而紧凑，使用简单，拆卸方便，适用性广，能够反复使用，准确计算出冲洗效率，为油田勘探开发提供有力的技术支撑。

可根据实际需要，对上述提高固井中前置液对泥饼冲洗效率准确性的装置作进一步优化或/和改进：

如附图1、2、3所示，失水模块包括釜体7、转筒9、卡盖11、底座12和压紧件，釜体7为上端开口下端封闭的圆筒状，釜体7上部外侧沿圆周间隔固定有至少两个卡柱8，釜体7下部内侧套装有底座12，底座12下端与釜体7内侧下端之间安装有压缩弹簧13，底座12上端中央设有开口向上的安装槽，釜体7上端同轴套装有卡盖11，卡盖11为上端封闭下端开口的圆筒状，对应每个卡柱8位置的卡盖11侧壁上均设有与釜体7卡接连接的“T”形卡槽，卡盖11上端中央设有上小下大的阶梯孔，安装槽内安装有上端穿过阶梯孔后位于卡盖11上方的转筒9，转筒9为上端开口下端封闭的圆筒状，转筒9下部外侧沿周向上下交错分布有若干个过滤孔22，转筒9上部外侧与阶梯孔的上部内壁密封接触，卡盖11上端设有能够使其上部内壁与釜体7上端面密封接触的压紧件，压紧件上沿周向间隔均布有至少两个与转筒9上端内部连通的稳压孔23，进气口设于转筒9外侧与釜体7内侧之间的卡盖11上端。

在使用过程中，通过设置压缩弹簧13和卡盖11，能够将转筒9密封在釜体7内，通过设置过滤孔22，能够使釜体7内的钻井液在进气口通入带压气体后形成单一的过滤通道，通过设置稳压孔23，能够使钻井液在过滤后形成泥饼的过程中稳定，提高泥饼的形成质量，便于后续的测量并提高测量精度。

如附图1、2、3所示，转筒9外侧固定有套装于阶梯孔下部的外环台10，外环台10上端与阶梯孔的阶梯面下端之间安装有第一密封圈20，釜体7上端面与卡盖11内侧之间安装有第二密封圈21。

根据需求，第一密封圈20和第二密封圈21均为现有公知技术。在使用过程中，通过设置第一密封圈20和第二密封圈21，能够提高转筒9、压盖14以及釜体7之间的密封性。

如附图1、2所示，对应外环台10下侧位置的转筒9外侧由内之外依次同轴固定安装有圆套状的内过滤网18和外过滤网19，对应外环台10上侧位置的转筒9上端面沿圆周均匀分布有至少两个开口向上且内外连通的连通槽。

根据需求，内过滤网18的目数为30目，外过滤网19的目数为325目。在使用过程中，通过设置内过滤网18，能够对外过滤网19起到支撑作用，外过滤网19能够对钻井液进行过滤，钻井液在一定压力下由外至内依次通过外过滤网19和内过滤网18后流向带孔转筒9并形成稳定且厚度均匀的泥饼。

如附图1、2所示，压紧件包括压盖14和压紧螺栓15，压盖14为下端开口上端密封的圆筒状，压盖14同轴套装于转筒9上部外侧，稳压孔23沿压盖14侧壁设置，卡盖11上端中央设有由上至下依次连通的上大下小的锥孔段和直孔段，对应压盖14上方与主气管2下方之间位置的支架1中部固定有左右向的横梁17，对应锥孔位置的横梁17上设有螺纹通孔，压紧螺栓15中部螺接于螺纹通孔，压紧螺栓15下端具有与锥孔段内壁相配合的锥面并与锥孔内壁相接触。

根据需求，稳压孔23为四个长圆孔。在使用过程中，通过设置压紧螺栓15和横梁17，能够通过旋转压紧螺栓15使其上下移动，压紧螺栓15向下移动后其下端面与卡盖11上端的锥孔段的内壁相抵紧，进而抵紧卡盖11上端面，使压盖14和釜体7的密封性增强。

如附图1、2所示，压紧螺栓15上部位于横梁17上方并沿周向间隔固定有转动手柄16。

在使用过程中，通过这样的设置，便于旋转压紧螺栓15，增强卡盖11和釜体7上端面的密封性，也能够防止转筒9在釜体7内窜动。

如附图1、2、3所示，卡盖11的进气口密封螺接有管接头4，管接头4与对应位置的气阀6通过分气管3连通。

根据需求，管接头4可为现有公知技术，如直角接头。在使用过程中，通过这样的设置，便于将分气管3与卡盖11进行安装。

以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

本发明最佳实施例的使用过程：先称量转筒9、内过滤网18和外过滤网19的质量和得到数据M1，再向釜体7中加入钻井液，将第一密封圈20套在转筒9上部，转筒9上部从卡盖11中间穿过，并使外环台10与卡盖11密封接触，再将第二密封圈21放置于釜体7上端，将已经与转筒9连接好的卡盖11盖在釜体7上，旋转卡紧，再将压盖14盖在转筒9上部外侧，将釜体7放于支架1上，旋转横梁17上的压紧螺栓15，使釜体7、转筒9以及卡盖11密封良好，打开气源，调节气瓶减压阀5，压力表显示压力为0.69MPa，打开气阀6，30min后，钻井液通过转筒9壁上的外过滤网19和内过滤网18滤失失水，在转筒9壁上形成稳定、厚度均匀的泥饼。将附着有稳定、均匀泥饼的转筒9取下，称量其重量得到数据M2，将转筒9固定在旋转粘度计上，并将转筒9置于前置液中，调节转速进行清洗10min，称量清洗后的转筒9质量得到数据M3，根据公式η＝(M2-M3)/(M2-M1)×100％即可计算出前置液对泥饼的清洗效率。

Claims (8)

1.一种提高固井中前置液对泥饼冲洗效率准确性的装置，其特征在于包括支架、主气管和失水模块，支架呈“H”形且在左部下侧和后部下侧均固定有支腿，支架下部左右间隔固定安装有至少两个在一定压力下能够使钻井液失水形成泥饼的失水模块，支架上部固定安装有左右向的主气管，主气管左端封闭右端开口，主气管右端密封螺接有气瓶减压阀，主气管上设有内外连通且与失水模块相对应的出气口，每个失水模块上均设有进气口，每个进气口与对应位置的出气口之间均固定连通有分气管，每个分气管上均固定安装有气阀。

2.根据权利要求1所述的提高固井中前置液对泥饼冲洗效率准确性的装置，其特征在于失水模块包括釜体、转筒、卡盖、底座和压紧件，釜体为上端开口下端封闭的圆筒状，釜体上部外侧沿圆周间隔固定有至少两个卡柱，釜体下部内侧套装有底座，底座下端与釜体内侧下端之间安装有压缩弹簧，底座上端中央设有开口向上的安装槽，釜体上端同轴套装有卡盖，卡盖为上端封闭下端开口的圆筒状，对应每个卡柱位置的卡盖侧壁上均设有与釜体卡接连接的“T”形卡槽，卡盖上端中央设有上小下大的阶梯孔，安装槽内安装有上端穿过阶梯孔后位于卡盖上方的转筒，转筒为上端开口下端封闭的圆筒状，转筒下部外侧沿周向上下交错分布有若干个过滤孔，转筒上部外侧与阶梯孔的上部内壁密封接触，卡盖上端设有能够使其上部内壁与釜体上端面密封接触的压紧件，压紧件上沿周向间隔均布有至少两个与转筒上端内部连通的稳压孔，进气口设于转筒外侧与釜体内侧之间的卡盖上端。

3.根据权利要求2所述的提高固井中前置液对泥饼冲洗效率准确性的装置，其特征在于转筒外侧固定有套装于阶梯孔下部的外环台，外环台上端与阶梯孔的阶梯面下端之间安装有第一密封圈，釜体上端面与卡盖内侧之间安装有第二密封圈。

4.根据权利要求3所述的提高固井中前置液对泥饼冲洗效率准确性的装置，其特征在于对应外环台下侧位置的转筒外侧由内之外依次同轴固定安装有圆套状的内过滤网和外过滤网，对应外环台上侧位置的转筒上端面沿圆周均匀分布有至少两个开口向上且内外连通的连通槽。

5.根据权利要求2或3或4所述的提高固井中前置液对泥饼冲洗效率准确性的装置，其特征在于压紧件包括压盖和压紧螺栓，压盖为下端开口上端密封的圆筒状，压盖同轴套装于转筒上部外侧，稳压孔沿压盖侧壁设置，卡盖上端中央设有由上至下依次连通的上大下小的锥孔段和直孔段，对应压盖上方与主气管下方之间位置的支架中部固定有左右向的横梁，对应锥孔位置的横梁上设有螺纹通孔，压紧螺栓中部螺接于螺纹通孔，压紧螺栓下端具有与锥孔段内壁相配合的锥面并与锥孔内壁相接触。

6.根据权利要求5所述的提高固井中前置液对泥饼冲洗效率准确性的装置，其特征在于压紧螺栓上部位于横梁上方并沿周向间隔固定有转动手柄。

7.根据权利要求2或3或4或6所述的提高固井中前置液对泥饼冲洗效率准确性的装置，其特征在于卡盖的进气口密封螺接有管接头，管接头与对应位置的气阀通过分气管连通。

8.根据权利要求5所述的提高固井中前置液对泥饼冲洗效率准确性的装置，其特征在于卡盖的进气口密封螺接有管接头，管接头与对应位置的气阀通过分气管连通。

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