CN111855431B - 一种堵漏材料性能评价装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种堵漏材料性能评价装置及方法，该装置包括测试釜；釜盖，用于密封测试釜；滑轮，固定在釜盖上；压力绳索，第一端固定在滑轮上；重力模块，固定在压力绳索的第二端；制动件，设置在釜盖上，用于制动滑轮。该方法包括：S1、在测试釜中加入测试介质，并放入测试样品及重力模块，确定与重力模块相连的压力绳索的初始长度L1；S2、对测试釜进行加压，并将测试釜放入装有导热介质的油浴箱中并进行加热，测量压力绳索的最终长度L2；S3、根据压力绳索的初始长度L1与最终长度L2计算伸缩率，并以此表征测试样品的弹性性能。本发明可以测试弹性堵漏材料在不同压力、不同温度环境下的弹性变形特性，为堵漏材料的选择提供参考。

Description

一种堵漏材料性能评价装置及方法

技术领域

本发明涉及石油钻井堵漏材料测试仪器及方法，尤其涉及一种堵漏材料性能评价装置及方法。

背景技术

钻井过程中，遇到井下漏失，运用最多的是堵漏方法是桥接堵漏。桥接堵漏过程中，除了颗粒材料、片状材料和纤维材料，还有弹性颗粒材料，用于提高“架桥”机率，同时提高封堵层的致密性，最终提高封堵效果。对于高温漏失井，堵漏材料抗温性能是堵漏效果好坏的重要因素。目前，评价弹性材料高温高压下的弹性还没有有效的方法，多数方法是将弹性材料在高温老化罐中经过高温老化，冷却后取出，用压力机等相关设备测量其弹性，该方法只能反应材料在常温常压下的弹性，不能真实反应材料在漏失地层高温高压环境下的性能。因此，需要能真实反应材料在漏失地层高温高压环境下的性能的评价装置。

发明内容

本发明的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明而学习。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供一种堵漏材料性能评价装置，包括：

测试釜，用于盛放测试样品及测试介质；

釜盖，用于密封所述测试釜，所述釜盖连有高压管线；

滑轮，固定在所述釜盖上；

压力绳索，第一端固定在所述滑轮上；

重力模块，固定在所述压力绳索的第二端；

制动件，设置在所述釜盖上，用于制动所述滑轮。

可选地，所述压力绳索为碳纤维绳索。

可选地，所述制动件为螺丝，所述釜盖上设有与其配合的螺丝孔。

可选地，所述堵漏材料性能评价装置包括油浴箱，所述油浴箱的底部设有托座，用于托住所述测试釜。

可选地，所述油浴箱内盛有导热介质；所述油浴箱内设有加热棒，用于加热所述导热介质。

可选地，所述导热介质为硅油。

根据本发明的另一个方面，提供一种堵漏材料性能评价方法，包括：

S1、在测试釜中加入测试介质，并放入测试样品及重力模块，确定与所述重力模块相连的压力绳索的初始长度L1；

S2、对所述测试釜进行加压，并将所述测试釜放入装有导热介质的油浴箱中并进行加热，测量所述压力绳索的最终长度L2；

S3、根据所述压力绳索的初始长度L1与最终长度L2计算伸缩率，并以此表征所述测试样品的弹性性能。

可选地，所述步骤S2具体包括：

使所述压力绳索处于松弛状态，对所述测试釜进行加压，并对所述油浴箱中的导热介质加热到预设温度；

当所述测试釜的温度、压力稳定后，使所述压力绳索处于拉伸状态；

将所述测试釜从所述油浴箱中取出，待其降温至室温后进行泄压，测量所述压力绳索的最终长度L2。

可选地，所述步骤S3中，所述伸缩率R＝(L2-L1)/L1×100％。

本发明提供了一种堵漏材料性能评价装置及方法，可以测试弹性堵漏材料在不同压力、不同温度环境下的弹性变形特性，为堵漏材料的选择提供参考。

通过阅读说明书，本领域普通技术人员将更好地了解这些技术方案的特征和内容。

附图说明

下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，本发明的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明，而不构成对本发明的任何意义上的限制，在附图中：

图1为本发明实施例的堵漏材料性能评价装置的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供一种堵漏材料性能评价装置，包括测试釜2、釜盖13、滑轮8、压力绳索7、重力模块4、制动件12。其中：

测试釜2用于盛放测试样品5及测试介质6；测试釜2可承受高温高压。测试介质6可以为水或钻井液，测试介质6要淹没测试样品5。

釜盖13用于密封测试釜2，釜盖13上设有泄压孔，与高压管线10及压力表11相连；高压管线10末端连有泄压阀9，通过泄压阀9可以对测试釜内的压力进行调整。

滑轮8可转动的固定在釜盖13上，本实施例中，滑轮8连接在釜盖中部。压力绳索7的第一端固定在滑轮8上，且缠绕在滑轮上。压力绳索7的第二端固定在重力模块4上。本实施例中，压力绳索为碳纤维绳索。通过调节压力绳索7的长度使重力模块4的重量完全压在测试样品5上。重力模块4可以采用钢质材料的制成。

制动件12设置在釜盖13上，用于制动滑轮8，即控制滑轮8的转动。在具体实施时，制动件12为螺丝，釜盖13上设有与其配合的螺丝孔，螺丝孔正对滑轮上方，且螺丝与釜盖的密封良好。

本实施例中，测试釜2内加入测试介质6(水或者钻井液)，与测试样品5全接触，保证测试环境的真实性；钢质重力模块4放于测试样品5上，通过自身重力为测试样品5加压，评价测试样品5在高温高压下的变形情况；高压管线10开口于釜盖13，与测试釜2内腔连通，泄压阀9连接于高压管线10末端，用于控制测试釜2内压力，通过观察连接于高压管线10上的压力表11调节测试釜2内压力，确保测试釜内压力在设定范围；滑轮8固定于釜盖13上，并缠绕碳纤维绳索7，碳纤维绳索7下端与钢质重力模块4连接，用于测量测试样品5的伸缩特性，螺丝12用于控制滑轮8的转动，辅助确定测试样品5的伸缩量。

测试釜2可承受10MPa压力，用于盛放测试介质6、测试样品5和钢质重力模块4，为测试提供高温高压环境；碳纤维绳索7与滑轮8和螺丝12配合，用于计量测试样品5在高温高压环境下的压缩量；测试釜2内压力通过压力表11观察，通过与高压管线10连接的泄压阀9调节釜内压力。

本发明另一实施例提供的堵漏材料性能评价装置，除了包括测试釜2、釜盖13、滑轮8、压力绳索7、重力模块4、制动件12；还包括油浴箱1，油浴箱1的底部设有托座16，用于托住测试釜2。油浴箱1内盛有导热介质3；油浴箱1内设有加热棒14，用于加热导热介质3。导热介质3可以为硅油。油浴箱1通过加热棒14加热硅油3为测试釜2加热，通过加热棒最高加温可达200℃，温度控制可通过温度控制器15进行调节。在具体实施时，测试釜2放于托座16上并固定；测试釜2浸没于硅油3中，保证均匀加热。

本发明提供一种堵漏材料性能评价方法，可以采用本发提供的堵漏材料性能评价装置实现；包括步骤：

S1、在测试釜中加入测试介质，并放入测试样品及重力模块，确定与所述重力模块相连的压力绳索的初始长度L1；

测试前，将适量的硅油3倒入油浴箱1中，接通电源使加热棒14工作，通过调节温度控制器15，使油浴箱1内的硅油3达到测试温度；将测试样品5放于测试釜2内，装入一定量的测试介质6，确保淹没测试样品5；将钢质重力模块4放于测试样品5上，通过调节螺丝12使碳纤维绳索7处理拉伸状态，拧紧测试釜上盖13后，缓慢松开调节螺丝12，待钢质重力模块4不再下移时，拧紧调节螺丝12，拧开测试釜上盖13，测量碳纤维绳索7初始长度L1。

S2、对所述测试釜进行加压，并将所述测试釜放入装有导热介质的油浴箱中并进行加热，测量所述压力绳索的最终长度L2；

在具体实施时，可以先使所述压力绳索处于松弛状态，对所述测试釜进行加压，并对所述油浴箱中的导热介质加热到预设温度；当所述测试釜的温度、压力稳定后，使所述压力绳索处于拉伸状态；将所述测试釜从所述油浴箱中取出，待其降温至室温后进行泄压，测量所述压力绳索的最终长度L2。

更具体地，测量好碳纤维绳索7初始长度后，拧紧测试釜上盖13，松开调节螺丝12；利用氮气瓶通过泄压阀9对测试釜2加压至测试压力；将测试釜2放于托座16上，利用硅油3为测试釜2加热，同时观察压力表11，调节高压管线10上的泄压阀9使测试釜2釜腔中的压力保持在测试压力，防止压力过高造成危险；待测试釜2内的温度、压力稳定设定时间后，拧紧调节螺丝12，从水浴箱1中取出测试釜2，待降温至室温后，缓慢打开泄压阀9泄压，待测试釜2釜腔中的压力为大气压后，拧开测试釜上盖13，取出碳纤维绳索7和钢质重力模块4，测量碳纤维绳索7的最终长度L2。

S3、根据所述压力绳索的初始长度L1与最终长度L2计算伸缩率，并以此表征所述测试样品的弹性性能。

伸缩率R＝(L2-L1)/L1×100％。

本发明提供的堵漏材料性能评价装置及方法可以用于测试弹性堵漏材料在不同压力、不同温度环境下的弹性变形特性，为堵漏材料的选择提供参考。该评价装置可模拟200℃、10MPa的环境条件，利用钢质重力模块加压于测试样品上模拟不同的压力情况，通过测量不同环境条件、不同压力下弹性材料的压缩情况，计算伸缩率，评价弹性堵漏材料的变形性能，为堵漏材料的选择提供依据。该评价装置操作方便，原理清晰，可较好的评价弹性堵漏材料性能。

桥接堵漏施工过程中，堵漏材料抗温性差会导致封堵层失效，引起复漏。因此，堵漏材料抗温性能评价至关重要。弹性颗粒材料在桥接堵漏过程中，起到辅助“架桥”和提高封堵层致密性的作用，其抗温性能直接影响堵漏效果。本发明可直观的测试弹性材料高温高压下的变形情况，可有效提高材料选择的针对性，提高堵漏成功率。

以上参照附图说明了本发明的优选实施例，本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质，可以有多种变型方案实现本发明。举例而言，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。以上仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (8)

1.一种堵漏材料性能评价装置，其特征在于，包括：

测试釜，用于盛放测试样品及测试介质；

釜盖，用于密封所述测试釜，所述釜盖连有高压管线；

滑轮，固定在所述釜盖上；

压力绳索，第一端固定在所述滑轮上；

重力模块，固定在所述压力绳索的第二端；重力模块的重量完全压在测试样品上；

制动件，设置在所述釜盖上，用于制动所述滑轮；

油浴箱，所述油浴箱的底部设有托座，用于托住所述测试釜。

2.根据权利要求1所述堵漏材料性能评价装置，其特征在于，所述压力绳索为碳纤维绳索。

3.根据权利要求1所述堵漏材料性能评价装置，其特征在于，所述制动件为螺丝，所述釜盖上设有与其配合的螺丝孔。

4.根据权利要求1所述堵漏材料性能评价装置，其特征在于，所述油浴箱内盛有导热介质；所述油浴箱内设有加热棒，用于加热所述导热介质。

5.根据权利要求4所述堵漏材料性能评价装置，其特征在于，所述导热介质为硅油。

6.一种堵漏材料性能评价方法，其特征在于，所述方法是采用如权利要求1-5任一项所述的装置实现的，所述方法包括：

S1、在测试釜中加入测试介质，并放入测试样品及重力模块，确定与所述重力模块相连的压力绳索的初始长度L1；

S2、对所述测试釜进行加压，并将所述测试釜放入装有导热介质的油浴箱中并进行加热，测量所述压力绳索的最终长度L2；

S3、根据所述压力绳索的初始长度L1与最终长度L2计算伸缩率，并以此表征所述测试样品的弹性性能。

7.根据权利要求6所述堵漏材料性能评价方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

使所述压力绳索处于松弛状态，对所述测试釜进行加压，并对所述油浴箱中的导热介质加热到预设温度；

当所述测试釜的温度、压力稳定后，使所述压力绳索处于拉伸状态；

将所述测试釜从所述油浴箱中取出，待其降温至室温后进行泄压，测量所述压力绳索的最终长度L2。

8.根据权利要求6所述堵漏材料性能评价方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述伸缩率R＝(L2-L1)/L1×100％。

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