CN1677082A - 高温高压岩心动态损害评价试验仪 - Google Patents

高温高压岩心动态损害评价试验仪 Download PDF

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Abstract

一种高温高压岩心动态损害评价试验仪，属石油勘探开发中油气层保护实验设备领域，它由平流泵、泥浆泵、高压液体罐、端面循环的多测点岩心夹持器、流量计、气源、压力传感器、环压泵、回压控制器、数据采集器及计算机等组成，在模拟地层温度、压力、流速的条件下，先测量出岩心各段的原始渗透率值后，不取出岩心，由泥浆泵驱动高压液体罐中的入井流体，测量出岩心各段的渗透率值，评价出岩心各段受入井流体损害的深度和程度，从而优选出满足保护油气层的钻井液与完井液体系。

Description

高温高压岩心动态损害评价试验仪
所属技术领域：
本发明涉及一种石油行业室内模拟入井流体在地层高温、高压和流动状态下对储层的侵入、以及侵入储层的深度和程度，同时还可以进行储层的各种敏感性方面的评价试验，优选入井流体配方的高温高压岩心动态损害评价试验仪，属石油勘探开发中油气层保护实验设备领域。
背景技术：
保护油层、防止损害是一项贯穿于油气井勘探开发全过程的系统工程。地层损害的内因在于油气层本身的性质，如岩性、物性和地层水特性(水型、矿化度、PH值)，而地层损害的外因在于进入油层的外来流体的不配伍性或不相容性。因此，评价所有入井流体的配伍性是实施油层保护技术的基础工作，而完成该项工作最直接、最可靠和最现实的方法是应用岩心实验技术进行油层岩心流动实验。
钻井液、水泥浆、完井液、射孔液等各种井筒工作液的侵入损害是油层损害的第一环。在正压差打开油层时，工作液的固相和液相不可避免地进入油层，从而堵塞油气层通道和诱发储层的各种敏感性，如速敏、水敏、酸敏、盐敏、碱敏等损害。显然，油气层损害深度与损害程度与工作液侵入量有关，而侵入量又与岩石物性、钻井压差、泥浆性能以及作业时间等因素相关。因此，通过模拟钻井过程的岩心流动实验，对于评价油气层损害深度和程度，从而优选工作液，特别是为完井射孔作业的设计提供穿透深度等参数和依据，是关系到能否发现油气层、正确评价其储集性能和油气井能否获得高产的关键。
目前，国内只有单一的模拟钻井的入井流体损害装置和测量岩心受入井流体损害深度和程度的多段渗透率梯度仪。但油气层保护工作贯穿油气勘探开发的各个生产过程，是一项涉及多学科的综合配套技术，上述仪器装置远不能满足实际生产的需要。因此，研制出能够模拟井下高温、高压及流动工作条件下各种入井流体对油气层损害程度和深度的室内评价仪器意义非常重大，以满足油气层保护工作实际生产的需要。
发明内容：
本发明的目的在于：提供一种能够真实地模拟井下地层条件进行岩心受入井流体的动态损害，以及在同一仪器上测量损害前后岩心渗透率的变化情况，从而可以优选出保护油气层效果良好的钻井液、完井液体系的高温高压岩心动态损害评价试验仪。
本发明是通过如下技术方案来实现上述目的的：
在高温高压岩心动态损害评价试验仪中，端面循环的多测点岩心夹持器从外至内由圆柱形的加热外套、夹持器不锈钢外筒和橡胶内套三层组成，左端制有一个液体通道和通过螺纹连接的带有中心孔的左堵头，右端有一通过螺纹连接的带有中心孔的右堵头，左端液体通道的上端通过加压管线和流量计连接高压液体罐底部，液体通道的下端通过加压管线连接泥浆泵，泥浆泵通过加压管线连接高压液体罐底部；端面循环的多测点岩心夹持器的左端通过带孔的左堵头连接回压控制器及电子天平，右端通过带孔的右堵头连接平流泵及回压控制器和电子天平；端面循环的多测点岩心夹持器的上部制有至少三个测压孔，测压孔内装有管道，管道的一端穿过橡胶内套与实验样品岩心相通，管道的另一端装有配备阀门的压力传感器；下部制有一环压孔，通过管道与环压泵连接。高压液体罐的底部采用双层套管结构，与泥浆泵连接的外套管与高压液体罐底部连通并且平齐，与流量计连接的内套管在高压液体罐的底部下面置于外套管内，其出口端超过高压液体罐的底部3-5cm。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
解决了渗透率梯度测试仪只能测量岩心原始和受损害后岩心的渗透率，不能在同一仪器上进行岩心的动态损害实验；而高温高压动失水仪的高温高压动态损害实验又是采用搅拌式结构，在岩心端面形成剪切速率；以及国外采用大功率泥浆泵而使泥浆进行开路循环，不能实现高温高压条件下的闭路循环，损害前后的岩心渗透率采用单点一段测试的问题。本发明完全能够在模拟井下温度、压力及流体流速的条件下对地层岩心进行动态损害实验，并且不需要重新装卸岩心就能够在同一仪器设备上测量出岩心受损害前后的渗透率变化情况，从而优选出满足保护油气层技术要求的钻井液与完井液体系。且体积小，造价低，实验使用非常方便。
附图说明：
图1为高温高压动态损害评价试验仪的结构示意图；
图2为高温高压动态损害评价试验仪的连接安装示意图；
图3为端面循环的多测点岩心夹持器的结构示意图；
图4为高压液体罐与管道的连接结构示意图。
图中：1.气源，2.高压减压阀，3.高压液体罐，4.泥浆泵，5.流量计，6.电子天平，7.回压控制器，8.环压泵，9.端面循环的多测点岩心夹持器，10.阀门，11.压力传感器，12.平流泵，13.排液阀，14.数据采集器，15.计算机，16.加热外套，17.左堵头，18.液体通道，19.测压孔，20.加压管线，21.夹持器不锈钢外筒，22.橡胶内套，23.岩心，24.右堵头，25.环压孔，26.压盖，27.活塞，28.高压液体罐加热套，29.外套管，30.内套管，31.控制线，32.温度传感器，33.仪器箱体。
具体实施方式：
该高温高压岩心动态损害评价试验仪由气源(1)、高压减压阀(2)、高压液体罐(3)、泥浆泵(4)、流量计(5)、电子天平(6)、回压控制器(7)、环压泵(8)、端面循环的多测点岩心夹持器(9)、阀门(10)、压力传感器(11)、平流泵(12)、排液阀(13)、数据采集器(14)、计算机(15)、加热外套(16)、左堵头(17)、液体通道(18)、测压孔(19)、加压管线(20)、夹持器不锈钢外筒(21)、橡胶内套(22)、岩心(23)、右堵头(24)、环压孔(25)、压盖(26)、活塞(27)、高压液体罐加热套(28)、外套管(29)、内套管(30)、控制线(31)、温度传感器(32)，仪器箱体(33)组成。高压液体罐(3)、泥浆泵(4)、环压泵(8)及平流泵(12)置于仪器箱体(33)的下部，仪器箱体(33)的上部装有端面循环的多测点岩心夹持器(9)，端面循环的多测点岩心夹持器(9)的左、右两侧各连接有一回压控制器(7)和电子天平(6)，气源(1)、高压减压阀(2)、数据采集器(14)和计算机(15)置于仪器箱体(33)的外部。气源(1)通过高压减压阀(2)和加压管线(20)连接端面循环的多测点岩心夹持器(9)的左右两侧的回压控制器(7)及高压液体罐(3)的压盖(26)，数据采集器(14)与泥浆泵(4)、电子天平(6)、流量计(5)、环压泵(8)、压力传感器(11)、平流泵(12)和计算机(15)通过控制线(31)连接。实验时，取人造或天然的实验样品岩心(23)装在端面循环的多测点岩心夹持器(9)的橡胶内套(22)中，并分别通过左堵头(17)和右堵头(24)的螺纹进行调节抵紧岩心，安装完毕后，由环压泵(8)通过环压孔(25)对岩心(23)加环压，当环压达到2MPa时，通过计算机(15)启动平流泵(12)，使平流泵(12)的实验液体进入端面循环的多测点岩心夹持器(9)的实验样品岩心(23)的表面，并在计算机(15)上设定需要实际模拟的地层温度为实验温度，由电加热的加热外套(16)给端面循环的多测点岩心夹持器(9)的夹持器不锈钢外筒(21)加热。待加热到实验温度时，打开端面循环的多测点岩心夹持器(9)上部的阀门(10)。平流泵(12)的实验液体一般用干净煤油，通过平流泵(12)驱替干净煤油使其自右向左流动。待实验液体流动平稳，加热温度达到实验温度后，随着流动压力的增加，通过环压泵(8)继续加环压，要求环压压力始终大于通过岩心液体的流动压力2MPa，才能保证液体通过岩心的多孔介质。然后，直到各个压力传感器(11)的压力显示值平稳后，平流泵(12)、环压泵(8)、压力传感器(11)、温度传感器(32)、电子天平(6)等通过控制线将信号直接传输到数据采集器(14)和计算机(15)中，计算机通过对信号数据的运算处理，就可计算出岩心损害前岩心各段的原始渗透率参数(Koi)。该实验结束后，不需取出实验样品岩心(23)，再对岩心进行动态损害实验。具体实施方法如下：打开高压液体罐(3)的上面的压盖(26)、取出活塞(27)，注入实验用的钻井液和完井液液体，再装上活塞(27)和上面的压盖(26)，关闭排液阀(13)，调节左堵头(17)，保证液体通道(18)畅通。打开泥浆泵(4)的循环实验液体，同时设定实际模拟的地层温度作为实验温度，通过电加热的高压液体罐加热套(28)和加热外套(16)使高压液体罐(3)和端面循环的多测点岩心夹持器(9)分别加热。等它们分别达到设定的实验温度后，打开气源(1)，通过高压减压阀(2)给高压液体罐(3)加压，高压液体罐(3)内的液体在泥浆泵(4)的驱替下，在整个管路循环系统中循环，同时在实验样品岩心(23)的端面类似钻井中的环形空间形成剪切速率，损害实验一般进行2.5小时结束。损害实验结束后，再使用前述方法，测量并计算出岩心受损害后岩心各段的渗透率(Kdi)。通过对比损害前后岩心各段的渗透率值的大小及变化，就可以评价出岩心各段受入井流体损害的深度和程度，从而优选出保护油气层效果优良的钻井液与完井液体系，其实验结果对石油勘探、开发的科研与生产具有重要的指导意义。

Claims (2)

1、一种高温高压岩心动态损害评价试验仪，它由仪器箱体、气源、高压减压阀、高压液体罐、泥浆泵、流量计、电子天平、端面循环的多测点岩心夹持器、压力传感器、环压泵、回压控制器、平流泵、控制线、数据采集器及计算机等组成；高压液体罐、泥浆泵、环压泵及平流泵置于仪器箱体的下部，仪器箱体的上部装有端面循环的多测点岩心夹持器，端面循环的多测点岩心夹持器的左、右两侧各连接有一回压控制器和电子天平；气源、高压减压阀、数据采集器和计算机置于仪器箱体的外部，气源通过高压减压阀和加压管线连接端面循环的多测点岩心夹持器的左、右两侧的回压控制器以及高压液体罐的压盖，数据采集器与泥浆泵、电子天平、流量计、环压泵、压力传感器、平流泵和计算机通过控制线连接；其特征在于：端面循环的多测点岩心夹持器从外至内由圆柱形的加热外套、夹持器不锈钢外筒和橡胶内套三层组成，左端制有一个液体通道和通过螺纹连接的带有中心孔的左堵头，右端有一通过螺纹连接的带有中心孔的右堵头，左端液体通道的上端通过加压管线和流量计连接高压液体罐底部，左端液体通道的下端通过加压管线连接泥浆泵，泥浆泵通过加压管线连接高压液体罐底部；端面循环的多测点岩心夹持器的左端通过带孔的左堵头连接回压控制器及电子天平，右端通过带孔的右堵头连接平流泵及回压控制器和电子天平；端面循环的多测点岩心夹持器的上部制有至少三个测压孔，测压孔内装有管道，管道的一端穿过橡胶内套与实验样品岩心相通，管道的另一端装有配备阀门的压力传感器；下部制有一环压孔，通过加压管线与环压泵连接。
2、根据权利要求1所述的高温高压岩心动态损害评价试验仪，其特征在于：高压液体罐的底部采用双层套管结构，与泥浆泵连接的外套管与高压液体罐底部连通并且平齐，与流量计连接的内套管在高压液体罐的底部下面置于外套管内，其出口端超过高压液体罐的底部3-5cm。
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