CN115327077A - 一种钻井液动态滤失及泥饼质量评价模拟装置及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于石油与天然气行业钻井液性能测试技术领域，具体涉及一种钻井液动态滤失及泥饼质量评价模拟装置及试验方法。本发明中的装置通过底座、固定支架、容器托架、高压透明容器、搅拌机构、加热机构、调节器、气源分压机构、量筒和感应机构有机构成。本发明克服了现有测试仪器的不足，能够直观地观察和测试钻井液在动态下的滤失量以及泥饼的质量变化。本发明的装置操作简便、安全可靠；且结构简单、制造成本低，有利于向科研和生产单位推广。

Description

一种钻井液动态滤失及泥饼质量评价模拟装置及试验方法

技术领域

本发明属于石油与天然气行业钻井液性能测试技术领域，具体涉及一种钻井液动态滤失及泥饼质量评价模拟装置及试验方法。

背景技术

钻井液的滤失性和泥饼质量是判断钻井液性能好坏的重要指标。滤失量小的钻井液中只有少量的流体进入地层孔隙、裂缝中，既不易使粘土水化分散，也降低了水力尖劈作用，从而增强井壁稳定。想要减小钻井液的滤失量，就需要钻井液在压差作用下形成薄而致密的泥饼，并且泥饼要有良好的韧性，紧紧贴附在井壁上，不会遭到钻井液冲刷而轻易破碎，这是衡量泥饼质量的重要标准。

现有的钻井液失水仪是在静态条件下测试其滤失量，获得的数据只能反映钻井液的静滤失性。而在实际钻井过程中，钻井液在井筒内是流动的，所产生的滤失为动滤失，因此，常规滤失仪所测的钻井液滤失性和井下实际情况差异较大，无法有效指导现场施工。此外，之前只能依靠钻井液滤失量大小评价泥饼优劣，但滤失量大小与泥饼质量并无直接关系，而且滤失量差异较小时无法判断泥饼质量好坏。目前对于钻井液形成的泥饼质量缺乏有效的评价方法，故需要一种既可反映钻井液动滤失性又可评价泥饼质量的测试仪器。

发明内容

本发明提供了一种钻井液动态滤失及泥饼质量评价模拟装置及试验方法，目的在于提供一种能够。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种钻井液动态滤失及泥饼质量评价模拟装置，包括

底座；

固定支架，固定支架固定在底座上；

容器托架，容器托架固定在底座上，且置于固定支架内部；

高压透明容器，高压透明容器置于容器托架上；

搅拌机构，搅拌机构的上部连接在固定支架上，搅拌机构的下部穿过高压透明容器，延伸至高压透明容器内；

加热机构，加热机构连接在高压透明容器上；

调节器，调节器置于底座上，且分别与搅拌机构及加热机构电连接，用于接通电源、调节搅拌机构的转速及加热机构的温度；

气源分压机构，气源分压机构连接在高压透明容器的顶部并与高压透明容器的内部连通，用于给高压透明容器内部加压；

量筒，量筒置于容器托架内，且位于高压透明容器正下方；

感应机构，感应机构连接在高压透明容器的顶部，且感应机构的感应端置于高压透明容器内部。

所述固定支架包括两根立柱，两根立柱垂直连接在底座；两根立柱的上部分别对称的设置有升降器，升降器之间水平连接有固定板；固定板与搅拌机构的上部连接。

所述的容器托架为框架结构，其顶部至少设置有用于高压透明容器底部通过的通孔；容器托架的内部设置有用于放置量筒的空间。

所述的高压透明容器至少包括透明容器本体，透明容器本体为上下敞口的透明圆环，透明容器本体的上表面设置有上密封法兰盘，透明容器本体的下表面设置有滤网座法兰盘；上密封法兰盘上设置有用于与搅拌机构、加热机构、感应机构及滤网座法兰盘连接的通孔；滤网座法兰盘的中心位置开有通孔，通孔的上部孔口上设置有滤网，滤网上设置有滤纸，设置有滤纸的滤网通过滤网盖固定在滤网座法兰盘上，且滤网及滤网盖均置于透明容器本体内；所述通孔的下部孔口上连接有滤液嘴，滤液嘴上连接有滤嘴开关，滤液嘴正下方的底座上放置有量筒；滤网座法兰盘与上密封法兰盘之间通过多个外部拉杆连接。

所述的滤网座法兰盘与上密封法兰盘均为圆形盘状结构，两者的外径大于透明容器本体的外径；滤网座法兰盘与上密封法兰盘上用于两者连接的通孔开于滤网座法兰盘与上密封法兰盘的外檐上；用于连接加热机构的通孔置于透明容器本体外侧壁与外部拉杆之间的上密封法兰盘上；连接搅拌机构的通孔置于上密封法兰盘的中心位置；所述的透明容器本体的承压不大于1.5MPa。

所述的搅拌机构包括搅拌电机、联轴器、搅拌轴和叶轮；所述的搅拌电机连接在固定支架上，搅拌电机的输出端与联轴器的一端连接，联轴器的另一端穿过高压透明容器的上表面与置于高压透明容器内的搅拌轴的上端连接；搅拌轴的下端连接有叶轮，叶轮与高压透明容器的底部有间隙。

所述的气源分压机构包括进气阀杆、管线和气源分压器；所述的进气阀杆连接在高压透明容器的上表面，并与高压透明容器的内部连通；进气阀杆通过管线与气源分压器连接。

所述的感应机构包括激光感应器和激光显示器；所述的激光感应器连接在高压透明容器的上表面，激光感应器的感应端置于高压透明容器内部；激光感应器与激光显示器之间电连接。

所述的加热机构采用的是电加热棒；电加热棒固定连接在高压透明容器上，且至于高压透明容器中透明容器本体的内部。

一种钻井液动态滤失及泥饼质量评价模拟试验方法，采用钻井液动态滤失及泥饼质量评价模拟装置，包括如下步骤，

S1：将高压透明容器中的滤网座法兰盘上放好滤网，滤网上装好滤纸，拧紧滤网盖后，放入高压透明容器的透明容器本体内，在透明容器本体内倒入待测钻井液，之后将滤网座法兰盘放置在容器托架上；

S2：将搅拌机构、激光感应器连接好，并用外部拉杆将上密封法兰盘和滤网座法兰盘固定；

S3：连接好加热机构，并通过调节器接通电源、调节搅拌轴的转速及搅拌时间、加热机构的加热温度；

S4：打开气源分压机构，将气源分压机构中的气源分压器调整至预设固定气压；

S5：搅拌机构持续搅拌，加热至预设温度后，通过量筒收集滤液，等待预设时间或待滤液不再滤出后，记录进入量筒内的滤液体积，此滤液体积量即为动滤失量FL_动；

S6：关闭气源分压机构、搅拌机构及加热机构，打开上密封法兰盘，倒出透明容器本体内的钻井液，再将清水或另配制的钻井液倒入透明容器本体内，采用外部拉杆将上密封法兰盘与滤网座法兰盘固定，设置搅拌机构转速，观察并通过激光感应器测试得到钻井液沉积在滤纸上的泥饼厚度的变化数据；

S7：根据S6获得的泥饼厚度的变化数据，对采用的钻井液动态形成的泥饼质量进行评价、钻井液中的某个成分的变化对滤失性和泥饼质量的影响分析或钻井液黏度对泥饼耐冲刷性的影响分析；具体的分析方法如下：

钻井液中的某个成分的变化对滤失性和泥饼质量的影响分析方法是：当钻井液中的某个成分的含量增加，钻井液滤失量逐渐增大时，泥饼厚度差也随之逐渐增大，则泥饼的耐冲刷性差，泥饼质量差；

钻井液黏度对泥饼耐冲刷性的影响分析方法是：当钻井液粘度增大，泥饼厚度差逐渐减小，说明钻井液黏度越大，对泥饼的冲刷能力越弱；当钻井液粘度增长，泥饼厚度差逐渐增大，说明钻井液黏度越大，对泥饼的冲刷能力越强。

有益效果：

(1)本发明中的钻井液动态滤失及泥饼质量评价模拟装置，通过底座、固定支架、容器托架、高压透明容器、搅拌机构、加热机构、调节器、气源分压机构、量筒和感应机构有机构成，克服了现有测试仪器的不足，能够直观地观察和测试钻井液在动态下的滤失量以及定量分析泥饼的质量。

(2)本发明的本发明的装置操作简便、安全可靠，且结构简单、制造成本低，有利于向科研和生产单位推广。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明装置的结构示意图。

图中：

1、底座；2、固定支架；3、容器托架；4、高压透明容器；4-1、透明容器本体；4-2、上密封法兰盘；4-3、滤网座法兰盘；4-4、外部拉杆；4-5、滤液嘴；4-6、滤嘴开关；4-7、滤网盖；5、电加热棒；6、激光感应器；7、联轴器；8、搅拌电机；9、升降器；10、气源分压器；11、调节器；11-1、电源开关；11-2、定时旋钮；11-3、调温旋钮；11-4、调速旋钮；12、激光显示器；12-1、数字显示屏；12-2、激光控制开关；13-进气阀杆；14、搅拌轴；15、叶轮；16-量筒。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

根据图1所示的一种钻井液动态滤失及泥饼质量评价模拟装置，包括

底座1；

固定支架2，固定支架2固定在底座1上；

容器托架3，容器托架3固定在底座1上，且置于容器托架3内部；

高压透明容器4，高压透明容器4置于容器托架3上；

搅拌机构，搅拌机构的上部连接在固定支架2上，搅拌机构的下部穿过高压透明容器4，延伸至高压透明容器4内；

加热机构，加热机构连接在高压透明容器4上；

调节器11，调节器11置于底座1上，且分别与搅拌机构及加热机构电连接，用于接通电源、调节搅拌机构的转速及加热机构的温度；

气源分压机构，气源分压机构通过高压透明容器4的顶部与高压透明容器4的内部连通，用于给高压透明容器4内部加压；

量筒16，量筒16置于容器托架内，且位于高压透明容器4正下方；

感应机构，感应机构连接在高压透明容器4的顶部，且感应机构的感应端置于高压透明容器4内部。

在实际使用时，固定支架2用于对搅拌机构的连接固定；容器托架3用于放置高压透明容器4；搅拌机构用于对高压透明容器4内的待测钻井液进行搅拌；加热机构用于对待测钻井液的加热，确保待测钻井液处于测试的预设温度；调节器11用于调节搅拌机构的转速、搅拌时间及加热机构的加热温度；气源分压机构与外接外部气源相连接，用于调节外部气源对高压透明容器4的作用气压；量筒16用于收集从高压透明容器4下端滤出的液体；高压透明容器4用于容纳待测钻井液，在搅拌、温度作用下，待测钻井液中的一些成份会在高压透明容器4的底部沉积，形成泥饼，感应机构用于感应接受沉积在高压透明容器4内底部的泥饼厚度信息；采用高压透明容器4能够直接观察到其内部泥饼的变化情况，通过感应机构的设置，能够精细的定量分析泥饼质量情况。

本实施例中的调节器11采用的是现有技术，其上至少设置有电源开关11-1、定时旋钮11-2、调温旋钮11-3和调速旋钮11-4；通过电源开关11-1的控制调节搅拌机构及加热机构的启动和关闭；通过定时旋钮11-2，调节搅拌机构的搅拌时间；通过调温旋钮11-3调节加热机构的加热温度；通过调速旋钮11-4调节搅拌机构的搅拌速度。调节器11可调速范围是0～2000r/min，可调温范围是0～200℃，可调时范围是0～120min。

本发明能够克服了现有测试仪器的不足，直观地观察和测试钻井液在动态下的滤失量以及泥饼的质量。本发明操作简便、安全可靠。

实施例二：

根据图1所示的一种钻井液动态滤失及泥饼质量评价模拟装置，与实施例一不同之处在于：所述固定支架2包括两根立柱，两根立柱垂直连接在底座1；两根立柱的上部分别对称的设置有升降器9，升降器9之间水平连接有固定板；固定板与搅拌机构上部的搅拌电机8连接。

在实际使用时，两根立柱的上部分别对称的设置有升降器9，通过调节升降器9，来调节固定板的高低，同时带动搅拌机构中的上下移动，使得搅拌电机8能够通过搅拌机构中的联轴器7与搅拌轴14顺畅连接。

本实施例中的升降器9包括摇把、连接杆及螺纹杆，摇把垂直固定连接在连接杆一端的上表面，螺纹杆垂直固定连接在连接杆一端的下表面，摇把与螺纹杆平行设置；两根立柱的上部中心轴线上分别开有螺纹孔，螺纹杆螺纹连接在螺纹孔内。当需要调节搅拌电机8高度时，摇动摇把，摇把带动螺纹杆在螺纹孔内上下移动，使固定板的高低得到调整，从而达到调节搅拌电机8高度的目的。

实施例三：

根据图1所示的一种钻井液动态滤失及泥饼质量评价模拟装置，与实施例一不同之处在于：所述的容器托架3为框架结构，其顶部至少设置有用于高压透明容器4底部通过的通孔；容器托架3的内部设置有用于放置量筒16的空间。

在实际使用时，容器托架3的底部固定在底座1上，高压透明容器4放置在容器托架3上。量筒16放置在底座1上，且置于高压透明容器4正下方的容器托架3内，不仅方便量筒16收集高压透明容器4底部的滤出液体，而且方便量筒16的取放。

实施例四：

根据图1所示的一种钻井液动态滤失及泥饼质量评价模拟装置，与实施例一不同之处在于：所述的高压透明容器4至少包括透明容器本体4-1，透明容器本体4-1为上下敞口的透明圆环，透明容器本体4-1的上表面设置有上密封法兰盘4-2，透明容器本体4-1的下表面设置有滤网座法兰盘4-3；上密封法兰盘4-2上设置有用于与搅拌机构、加热机构、感应机构及滤网座法兰盘4-3连接的通孔；滤网座法兰盘4-3的中心位置开有通孔，通孔的上部孔口上设置有滤网，滤网上设置有滤纸，设置有滤纸的滤网通过滤网盖4-7固定在滤网座法兰盘4-3上，且滤网及滤网盖4-7均置于透明容器本体4-1内；所述通孔的下部孔口上连接有滤液嘴4-5，滤液嘴4-5上连接有滤嘴开关4-6，滤液嘴4-5正下方的底座1上放置有量筒16；滤网座法兰盘4-3与上密封法兰盘4-2之间通过多个外部拉杆4-4连接。

进一步的，所述的滤网座法兰盘4-3与上密封法兰盘4-2均为圆形盘状结构，两者的外径大于透明容器本体4-1的外径；滤网座法兰盘4-3与上密封法兰盘4-2上用于两者连接的通孔开于滤网座法兰盘4-3与上密封法兰盘4-2的外檐上；用于连接加热机构的通孔置于透明容器本体4-1外侧壁与外部拉杆4-4之间的上密封法兰盘4-2上；连接搅拌机构的通孔置于上密封法兰盘4-2的中心位置；所述的透明容器本体4-1的承压不大于1.5MPa。

在实际使用时，透明容器本体4-1为上下敞口的透明圆环，方便在试验过程中对其内的待测钻井液及沉积物的观察。通过多个外部拉杆4-4将上密封法兰盘4-2与滤网座法兰盘4-3稳定牢固的固定，确保高压透明容器4能够承受试验所施加的压力。

在具体应用时，首先要将高压透明容器4中的滤网座法兰盘4-3上放置滤网，滤网上装好滤纸，之后拧紧滤网盖4-7将滤纸固定后，将其放入高压透明容器4的透明容器本体4-1内，本实施例中的滤纸采用的是Φ90mm的钻井液专用滤纸，之后在透明容器本体4-1内倒入待测钻井液，之后将滤网座法兰盘4-3放置在容器托架3上；随后，将搅拌机构中的搅拌轴14、加热机构中的电加热棒5及感应机构中的激光感应器6装在上密封法兰盘4-2上，之后将上密封法兰盘4-2盖在透明容器本体4-1上，对好上密封法兰盘4-2和滤网座法兰盘4-3上安装外部拉杆4-4的通孔，并用外部拉杆4-4将上密封法兰盘4-2和滤网座法兰盘4-3固定，之后进行相关操作后即可得到试验结果。

本实施例中的滤网盖4-7由滤网和密封盖组成，用于固定滤纸。滤液嘴4-5上所装的滤嘴开关4-6用于控制滤液的流出。

本实施例中的高压透明容器4的最高承压能力为1.5MPa，以保证试验能够接近井下实际情况，使得到的试验数据实用性更强。

实施例五：

根据图1所示的一种钻井液动态滤失及泥饼质量评价模拟装置，与实施例一不同之处在于：所述的搅拌机构包括搅拌电机8、联轴器7、搅拌轴14和叶轮15；所述的搅拌电机8连接在固定支架2上，搅拌电机8的输出端与联轴器7的一端连接，联轴器7的另一端穿过高压透明容器4的上表面与置于高压透明容器4内的搅拌轴14的上端连接；搅拌轴14的下端连接有叶轮15，叶轮15与高压透明容器4的底部有间隙。

在实际使用时，搅拌电机8用螺丝固定在固定支架2的顶端，搅拌轴14与搅拌电机8通过联轴器7进行连接，方便安装和拆卸。

实施例六：

根据图1所示的一种钻井液动态滤失及泥饼质量评价模拟装置，与实施例一不同之处在于：所述的气源分压机构包括进气阀杆13、管线和气源分压器10；所述的进气阀杆13连接在高压透明容器4的上表面，并与高压透明容器4的内部连通；进气阀杆13通过管线与气源分压器10连接。

在实际使用时，外接的气源经气源分压器10调节压力后，经进气阀杆13输入至高压透明容器4内部，保证了高压透明容器4内部压力的供给及稳定，确保试验能够更接近井下实际，为后续钻井液滤失量的测试提供精确的数据支持。

实施例七：

根据图1所示的一种钻井液动态滤失及泥饼质量评价模拟装置，与实施例一不同之处在于：所述的感应机构包括激光感应器6和激光显示器12；所述的激光感应器6连接在高压透明容器4的上表面，激光感应器6的感应端置于高压透明容器4内部；激光感应器6与激光显示器12之间电连接。

在实际使用时，通过激光感应器6获取高压透明容器4底部沉积的泥饼厚度变化的数据，并将数据发送给激光显示器12，在激光显示器12显示出泥饼厚度数据的变化，从而为后续对钻井液形成的泥饼质量进行有效评价提供支持。

本实施例中的激光感应器6和激光显示器12采用的是现有技术，激光显示器12上至少设置有数字显示屏12-1和激光控制开关12-2，方便对激光感应器6的开启及对获取数据的观察。

本实施例中的采用的激光传感器的测量距离为100mm，测量精度为0.05mm。

实施例八：

根据图1所示的一种钻井液动态滤失及泥饼质量评价模拟装置，与实施例一不同之处在于：所述的加热机构采用的是电加热棒5；电加热棒5固定连接在高压透明容器4上，且至于高压透明容器4中透明容器本体4-1的内部。

在实际使用时，加热机构采用电加热棒5进行加热，灵活、方便，成本较低。

实施例九：

根据图1所示的一种钻井液动态滤失及泥饼质量评价模拟装置，与实施例一不同之处在于：所述固定支架2包括两根立柱，两根立柱垂直连接在底座1；两根立柱的上部分别对称的设置有升降器9，升降器9之间水平连接有固定板；固定板与搅拌机构的搅拌电机8连接；所述的容器托架3为框架结构，其顶部至少设置有用于高压透明容器4底部通过的通孔，其内部设置有用于放置量筒16的空间；所述的高压透明容器4至少包括透明容器本体4-1，透明容器本体4-1为上下敞口的透明圆环，透明容器本体4-1的上表面设置有上密封法兰盘4-2，透明容器本体4-1的下表面设置有滤网座法兰盘4-3；上密封法兰盘4-2上设置有用于与搅拌机构、加热机构、感应机构及滤网座法兰盘4-3连接的通孔；滤网座法兰盘4-3的中心位置开有通孔，通孔的上部孔口上设置有滤网，滤网上设置有滤纸，设置有滤纸的滤网通过滤网盖4-7固定在滤网座法兰盘4-3上，且滤网及滤网盖4-7均置于透明容器本体4-1内；所述通孔的下部孔口上连接有滤液嘴4-5，滤液嘴4-5上连接有滤嘴开关4-6，滤液嘴4-5正下方的底座1上放置有量筒16；滤网座法兰盘4-3与上密封法兰盘4-2之间通过多个外部拉杆4-4连接；所述的滤网座法兰盘4-3与上密封法兰盘4-2均为圆形盘状结构，两者的外径大于透明容器本体4-1的外径；滤网座法兰盘4-3与上密封法兰盘4-2上用于两者连接的通孔开于滤网座法兰盘4-3与上密封法兰盘4-2的外檐上；用于连接加热机构的通孔置于透明容器本体4-1外侧壁与外部拉杆4-4之间的上密封法兰盘4-2上；连接搅拌机构的通孔置于上密封法兰盘4-2的中心位置；所述的透明容器本体4-1的承压不大于1.5MPa；所述的搅拌机构包括搅拌电机8、联轴器7、搅拌轴14和叶轮15；所述的搅拌电机8连接在固定板上；搅拌电机8的输出端与联轴器7的一端连接，联轴器7的另一端穿过上密封法兰盘4-2与置于透明容器本体4-1内的搅拌轴14的上端连接；搅拌轴14的下端连接有叶轮15，叶轮15与滤网盖4-7之间有间隙；所述的气源分压机构包括进气阀杆13、管线和气源分压器10；所述的进气阀杆13连接在上密封法兰盘4-2上，并与透明容器本体4-1的内部连通；进气阀杆13通过管线与气源分压器10连接；所述的感应机构包括激光感应器6和激光显示器12；所述的激光感应器6连接上密封法兰盘4-2上，激光感应器6的感应端置于透明容器本体4-1内部；激光感应器6与激光显示器12之间电连接；所述的加热机构采用的是电加热棒5；电加热棒5固定连接在上密封法兰盘4-2上，且至于透明容器本体4-1的内部。

在实际使用时，首先，将高压透明容器4中的滤网座法兰盘4-3上装好滤纸，拧紧滤网盖4-7后，放入高压透明容器4的透明容器本体4-1内，在透明容器本体4-1内倒入待测钻井液，之后将滤网座法兰盘4-3放置在容器托架3上；之后，将搅拌机构中的搅拌轴14及感应机构中的激光感应器6装在上密封法兰盘4-2上，之后将上密封法兰盘4-2盖在透明容器本体4-1上，对好上密封法兰盘4-2和滤网座法兰盘4-3上安装外部拉杆4-4的通孔，并用外部拉杆4-4将上密封法兰盘4-2和滤网座法兰盘4-3固定；将搅拌机构中的搅拌电机8固定在固定支架2上，调整固定支架2的高度，通过联轴器7将搅拌轴14与搅拌电机8进行连接；随后，在高压透明容器4的顶部连接加热机构，打开调节器11，通过调节器11接通电源、调节搅拌轴14的转速及搅拌时间、加热机构加热温度；之后，打开气源分压机构，将气源分压机构中的气源分压器调整至固定气压；待搅拌及加热的时间结束后，将量筒16放置在高压透明容器4中滤液嘴4-5的正下方，打开滤嘴开关4-6，量筒16收集滤液，记录进入量筒16内的滤液体积；之后，打开上密封法兰盘4-2，倒出透明容器本体4-1内的钻井液，再清水或另配制的钻井液倒入透明容器本体4-1内，采用上述方法将上密封法兰盘4-2和滤网座法兰盘4-3进行安装、固定，并调节好设搅拌机构的转速后，打开激光感应器6，通过目视观察及激光感应器6测试的数据，得到沉积在滤网上的泥饼厚度的变化，对采用的钻井液动态形成的泥饼质量进行评价、钻井液中的某个成分的变化对滤失性和泥饼质量的影响分析或钻井液黏度对泥饼耐冲刷性的影响分析。

本发明技术方案的采用，克服了现有测试仪器的不足，能够直观地观察和测试钻井液在动态下的滤失量以及泥饼的质量。采用本发明试验操作简便、安全可靠。

实施例十：

一种钻井液动态滤失及泥饼质量评价模拟试验方法，采用钻井液动态滤失及泥饼质量评价模拟装置，包括如下步骤，

S1：将高压透明容器4中的滤网座法兰盘4-3上放好滤网，滤网上装好滤纸，拧紧滤网盖4-7后，放入高压透明容器4的透明容器本体4-1内，在透明容器本体4-1内倒入待测钻井液，之后将滤网座法兰盘4-3放置在容器托架3上；

S2：将搅拌机构、激光感应器6连接好，并用外部拉杆4-4将上密封法兰盘4-2和滤网座法兰盘4-3固定；

S3：连接好加热机构，并通过调节器11接通电源、调节搅拌轴14的转速及搅拌时间、加热机构的加热温度；

S4：打开气源分压机构，将气源分压机构中的气源分压器调整至预设固定气压；

S5：搅拌机构持续搅拌，加热至预设温度后，通过量筒16收集滤液，等待预设时间或待滤液不再滤出后，记录进入量筒16内的滤液体积，此滤液体积量即为动滤失量FL_动；

S6：关闭气源分压机构、搅拌机构及加热机构，打开上密封法兰盘4-2，倒出透明容器本体4-1内的钻井液，再将清水或另配制的钻井液倒入透明容器本体4-1内，采用外部拉杆4-4将上密封法兰盘4-2与滤网座法兰盘4-3固定，设置搅拌机构转速，观察并通过激光感应器6测试得到钻井液沉积在滤纸上的泥饼厚度的变化数据；

S7：根据S6获得的泥饼厚度的变化数据，对采用的钻井液动态形成的泥饼质量进行评价、钻井液中的某个成分的变化对滤失性和泥饼质量的影响分析或钻井液黏度对泥饼耐冲刷性的影响分析；具体的分析方法如下：

钻井液中的某个成分的变化对滤失性和泥饼质量的影响分析方法是：当钻井液中的某个成分的含量增加，钻井液滤失量逐渐增大时，泥饼厚度差也随之逐渐增大，则泥饼的耐冲刷性差，泥饼质量差；

钻井液黏度对泥饼耐冲刷性的影响分析方法是：当钻井液粘度增大，泥饼厚度差逐渐减小，说明钻井液黏度越大，对泥饼的冲刷能力越弱；当钻井液粘度增长，泥饼厚度差逐渐增大，说明钻井液黏度越大，对泥饼的冲刷能力越强。

具体应用时，首先，将高压透明容器4中的滤网座法兰盘4-3上放好滤网，滤网上装好滤纸，拧紧滤网盖4-7将滤纸固定后，放入高压透明容器4的透明容器本体4-1内，在透明容器本体4-1内倒入待测钻井液，之后将滤网座法兰盘4-3放置在容器托架3上；之后，将搅拌机构中的搅拌轴14及感应机构中的激光感应器6装在上密封法兰盘4-2上，之后将上密封法兰盘4-2盖在透明容器本体4-1上，对好上密封法兰盘4-2和滤网座法兰盘4-3上安装外部拉杆4-4的通孔，并用外部拉杆4-4将上密封法兰盘4-2和滤网座法兰盘4-3固定；将搅拌机构中的搅拌电机8固定在固定支架2上，调整固定支架2的高度，通过联轴器7将搅拌轴14与搅拌电机8进行连接；在从高压透明容器4的顶部将加热机构的加热棒插入透明容器本体4-1中，将加热机构与调节器11连接；之后，打开调节器，通过调节器接通电源、调节搅拌轴14的转速及搅拌时间、加热机构的加热温度；之后，打开气源分压机构，将气源分压机构中的气源分压器调整至预设固定气压；搅拌机构持续搅拌，加热至预设温度后，将量筒16放置在高压透明容器4中滤液嘴4-5的正下方，打开滤嘴开关4-6，量筒16收集滤液，等待预设时间或待滤液不再滤出后，记录进入量筒16内的滤液体积，此滤液体积量即为动滤失量FL_动；之后，关闭气源分压机构、搅拌机构及加热机构，打开上密封法兰盘4-2，倒出透明容器本体4-1内的钻井液，再将清水或另配制的钻井液倒入透明容器本体4-1内，采用S2中的方法将上密封法兰盘4-2与滤网座法兰盘4-3固定，设置搅拌机构转速，打开激光感应器6，观察并通过激光感应器6测试得到钻井液沉积在滤纸上的泥饼厚度的变化数据；根据获得的泥饼厚度的变化数据，对采用的钻井液动态形成的泥饼质量进行评价、钻井液中的某个成分的变化对滤失性和泥饼质量的影响分析或钻井液黏度对泥饼耐冲刷性的影响分析；具体的分析方法如下：

钻井液中的某个成分的变化对滤失性和泥饼质量的影响分析方法是：当钻井液中的某个成分的含量增加，钻井液滤失量逐渐增大时，泥饼厚度也随之逐渐增大，则泥饼的耐冲刷性差，泥饼质量差；

钻井液黏度对泥饼耐冲刷性的影响分析方法是：当钻井液粘度增大，泥饼厚度差逐渐减小，说明钻井液黏度越大，对泥饼的冲刷能力越弱；当钻井液粘度增长，泥饼厚度差逐渐增大，说明钻井液黏度越大，对泥饼的冲刷能力越强。

本发明技术方案的采用，简单、方便的获取了更接近于井内实际的钻井液滤失性评价数据。

实施例十一：

采用钻井液动态滤失及泥饼质量评价模拟装置，对钻井液中KCl含量对其滤失性和泥饼质量的影响试验。

(1)配制4组钻井液基浆，配方为：2％膨润土+0.05％NaOH+0.2％黄原胶+0.2％降滤失剂+2％乳化沥青+5％石灰石，分别加入0％、5％、10％和15％的KCl，测试KCl加量对钻井液滤失性和形成泥饼质量的影响；

(2)在滤网座法兰盘4-3中装入Ф90mm的滤纸，滤网盖4-7压紧后，放入透明容器本体4-1底部，在透明容器本体4-1中倒入待测钻井液，安装固定好高压透明容器4；

(3)开启调节器中的电源开关11-1，慢慢调转速至2000r/min，调温度至50℃；

(4)将气源分压器10连接好外接气源，通过气源分压器10调整输入气压为0.69MPa，设定测试时间为30min，开始收集滤液；

(5)30min后，记录所得滤失量为FL_动，并与相同条件下即压力0.69MPa，测定时间为30min使用SD6B型中压失水仪测得的API(API是美国石油学会[AmericanPetroleumInstitute]的英文缩写)静态条件下滤失量(FL_静)进行对比；

(6)倒出高压透明容器4中的钻井液，倒入清水，重新安装好仪器，打开激光感应器6，测试泥饼厚度，记录为d₁；

(7)打开搅拌器，调转速至2000r/min，搅拌时间为10min，再次测量泥饼厚度，记录为d₂，计算泥饼厚度变化为Δd，如表1所示：

表1KCl加量对钻井液滤失性和形成泥饼质量的影响

样品	FL<sub>静</sub>/mL	FL<sub>动</sub>/mL	d<sub>1</sub>/mm	d<sub>2</sub>/mm	Δd/mm
						基浆	6.6	11.4	1.05	0.95	0.10
基浆+5％KCl	6.8	15.2	1.25	1.00	0.25
						基浆+10％KCl	8.2	20.5	1.90	1.30	0.60
基浆+15％KCl	10.6	27.8	2.25	1.45	0.80

由表1可知，随着KCl含量增加，钻井液滤失量逐渐增大，泥饼厚度也随之逐渐增大；相同钻井液在动态下滤失量大于静态下滤失量；随着钻井液中KCl含量增大，Δd也逐渐增大，说明泥饼的耐冲刷性越差，泥饼越虚，泥饼质量越差。由此可知，通过本发明获取的的数据更接近于钻井液在井筒中循环滤失的真实值，并可定量分析泥饼质量。

实施例十二：

钻井液黏度对泥饼耐冲刷性的影响试验。

(1)配制实施例十一中所述的钻井液基浆+10％KCl，采用钻井液动态滤失及泥饼质量评价模拟装置，压制出泥饼并测量泥饼厚度；

(2)倒出高压透明容器4中的钻井液，分别加入清水和配置好的浓度为2％、4％、6％和8％的CMC水溶液，安装好仪器；

(3)重复实施例十一中的步骤(7)，记录泥饼厚度，并与基浆泥饼厚度比较，结果如表2所示：

表2钻井液黏度对泥饼耐冲刷性的影响

由表2可知，随着钻井液粘度增长，泥饼厚度差逐渐减小，说明钻井液黏度越大，对泥饼的冲刷能力越弱。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合，以达到相应的技术效果，具体对于各种组合情况在此不一一赘述。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种钻井液动态滤失及泥饼质量评价模拟装置，其特征在于：包括

底座(1)；

固定支架(2)，固定支架(2)固定在底座(1)上；

容器托架(3)，容器托架(3)固定在底座(1)上，且置于固定支架(2)内部；

高压透明容器(4)，高压透明容器(4)置于容器托架(3)上；

搅拌机构，搅拌机构的上部连接在固定支架(2)上，搅拌机构的下部穿过高压透明容器(4)，延伸至高压透明容器(4)内；

加热机构，加热机构连接在高压透明容器(4)上；

调节器(11)，调节器(11)置于底座(1)上，且分别与搅拌机构及加热机构电连接，用于接通电源、调节搅拌机构的转速及加热机构的温度；

气源分压机构，气源分压机构连接在高压透明容器(4)的顶部并与高压透明容器(4)的内部连通，用于给高压透明容器(4)内部加压；

量筒(16)，量筒(16)置于容器托架(3)内，且位于高压透明容器(4)正下方；

感应机构，感应机构连接在高压透明容器(4)的顶部，且感应机构的感应端置于高压透明容器(4)内部。

2.如权利要求1所述的一种钻井液动态滤失及泥饼质量评价模拟装置，其特征在于：所述固定支架(2)包括两根立柱，两根立柱垂直连接在底座(1)；两根立柱的上部分别对称的设置有升降器(9)，升降器(9)之间水平连接有固定板；固定板与搅拌机构的上部连接。

3.如权利要求1所述的一种钻井液动态滤失及泥饼质量评价模拟装置，其特征在于：所述的容器托架(3)为框架结构，其顶部至少设置有用于高压透明容器(4)底部通过的通孔；容器托架(3)的内部设置有用于放置量筒(16)的空间。

4.如权利要求1所述的一种钻井液动态滤失及泥饼质量评价模拟装置，其特征在于：所述的高压透明容器(4)至少包括透明容器本体(4-1)，透明容器本体(4-1)为上下敞口的透明圆环，透明容器本体(4-1)的上表面设置有上密封法兰盘(4-2)，透明容器本体(4-1)的下表面设置有滤网座法兰盘(4-3)；上密封法兰盘(4-2)上设置有用于与搅拌机构、加热机构、感应机构及滤网座法兰盘(4-3)连接的通孔；滤网座法兰盘(4-3)的中心位置开有通孔，通孔的上部孔口上设置有滤网，滤网上设置有滤纸，设置有滤纸的滤网通过滤网盖(4-7)固定在滤网座法兰盘(4-3)上，且滤网及滤网盖(4-7)均置于透明容器本体(4-1)内；所述通孔的下部孔口上连接有滤液嘴(4-5)，滤液嘴(4-5)上连接有滤嘴开关(4-6)，滤液嘴(4-5)正下方的底座上放置有量筒(16)；滤网座法兰盘(4-3)与上密封法兰盘(4-2)之间通过多个外部拉杆(4-4)连接。

5.如权利要求4所述的一种钻井液动态滤失及泥饼质量评价模拟装置，其特征在于：所述的滤网座法兰盘(4-3)与上密封法兰盘(4-2)均为圆形盘状结构，两者的外径大于透明容器本体(4-1)的外径；滤网座法兰盘(4-3)与上密封法兰盘(4-2)上用于两者连接的通孔开于滤网座法兰盘(4-3)与上密封法兰盘(4-2)的外檐上；用于连接加热机构的通孔置于透明容器本体(4-1)外侧壁与外部拉杆(4-4)之间的上密封法兰盘(4-2)上；连接搅拌机构的通孔置于上密封法兰盘(4-2)的中心位置；所述的透明容器本体(4-1)的承压不大于1.5MPa。

6.如权利要求1所述的一种钻井液动态滤失及泥饼质量评价模拟装置，其特征在于：所述的搅拌机构包括搅拌电机(8)、联轴器(7)、搅拌轴(14)和叶轮(15)；所述的搅拌电机(8)连接在固定支架(2)上，搅拌电机(8)的输出端与联轴器(7)的一端连接，联轴器(7)的另一端穿过高压透明容器(4)的上表面与置于高压透明容器(4)内的搅拌轴(14)的上端连接；搅拌轴(14)的下端连接有叶轮(15)，叶轮(15)与高压透明容器(4)的底部有间隙。

7.如权利要求1所述的一种钻井液动态滤失及泥饼质量评价模拟装置，其特征在于：所述的气源分压机构包括进气阀杆(13)、管线和气源分压器(10)；所述的进气阀杆(13)连接在高压透明容器(4)的上表面，并与高压透明容器(4)的内部连通；进气阀杆(13)通过管线与气源分压器(10)连接。

8.如权利要求1所述的一种钻井液动态滤失及泥饼质量评价模拟装置，其特征在于：所述的感应机构包括激光感应器(6)和激光显示器(12)；所述的激光感应器(6)连接在高压透明容器(4)的上表面，激光感应器(6)的感应端置于高压透明容器(4)内部；激光感应器(6)与激光显示器(12)之间电连接。

9.如权利要求1所述的一种钻井液动态滤失及泥饼质量评价模拟装置，其特征在于：所述的加热机构采用的是电加热棒(5)；电加热棒(5)固定连接在高压透明容器(4)上，且至于高压透明容器(4)中透明容器本体(4-1)的内部。

10.一种钻井液动态滤失及泥饼质量评价模拟试验方法，其特征在于：采用如权利要求1-9任意一项所述的钻井液动态滤失及泥饼质量评价模拟装置，包括如下步骤，

S1：将高压透明容器(4)中的滤网座法兰盘(4-3)上放好滤网，滤网上装好滤纸，拧紧滤网盖(4-7)后，放入高压透明容器(4)的透明容器本体(4-1)内，在透明容器本体(4-1)内倒入待测钻井液，之后将滤网座法兰盘(4-3)放置在容器托架(3)上；

S2：将搅拌机构、激光感应器(6)连接好，并用外部拉杆(4-4)将上密封法兰盘(4-2)和滤网座法兰盘(4-3)固定；

S3：连接好加热机构，并通过调节器(11)接通电源、调节搅拌轴(14)的转速及搅拌时间、加热机构的加热温度；

S4：打开气源分压机构，将气源分压机构中的气源分压器调整至预设固定气压；

S5：搅拌机构持续搅拌，加热至预设温度后，通过量筒(16)收集滤液，等待预设时间或待滤液不再滤出后，记录进入量筒(16)内的滤液体积，此滤液体积量即为动滤失量FL_动；

S6：关闭气源分压机构、搅拌机构及加热机构，打开上密封法兰盘(4-2)，倒出透明容器本体(4-1)内的钻井液，再将清水或另配制的钻井液倒入透明容器本体(4-1)内，采用外部拉杆(4-4)将上密封法兰盘(4-2)与滤网座法兰盘(4-3)固定，设置搅拌机构转速，观察并通过激光感应器(6)测试得到钻井液沉积在滤纸上的泥饼厚度的变化数据；

S7：根据S6获得的泥饼厚度的变化数据，对采用的钻井液动态形成的泥饼质量进行评价、钻井液中的某个成分的变化对滤失性和泥饼质量的影响分析或钻井液黏度对泥饼耐冲刷性的影响分析；具体的分析方法如下：

钻井液中的某个成分的变化对滤失性和泥饼质量的影响分析方法是：当钻井液中的某个成分的含量增加，钻井液滤失量逐渐增大时，泥饼厚度差也随之逐渐增大，则泥饼的耐冲刷性差，泥饼质量差；

钻井液黏度对泥饼耐冲刷性的影响分析方法是：当钻井液粘度增大，泥饼厚度差逐渐减小，说明钻井液黏度越大，对泥饼的冲刷能力越弱；当钻井液粘度增长，泥饼厚度差逐渐增大，说明钻井液黏度越大，对泥饼的冲刷能力越强。

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