CN1731176A - 智能高温高压动态堵漏评价实验仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能高温高压动态堵漏评价仪，属石油勘探开发实验设备领域，它由气源、泥浆泵、活塞式高温高压泥浆罐、钢珠漏床夹持器、缝板夹持器、岩心夹持器、流量计、电子天平、环压泵、回压控制器、液体循环管道、控制线、数据采集器与计算机及打印机等组成。它是通过把泥浆罐中加入堵漏剂的钻井液与完井液在模拟地层温度、压力、流速的条件下，由泥浆泵驱动活塞式高温高压泥浆罐中的入井流体，对钢珠漏床、人造缝板和地层岩心进行人为堵漏损害实验，而实现在室内正确地评价钻井液与完井液中堵漏材料的堵漏效果。从而优选出满足保护油气层需要的钻井液与完井液体系。解决了我国在室内不能进行动态堵漏评价的问题。适用于石油与勘探开发的评价实验中。

Description

智能高温高压动态堵漏评价实验仪

所属技术领域：

本发明涉及一种石油行业室内模拟地层温度、压力、泥浆流动状态下评价钻井液与完井液中堵漏材料堵效的智能高温高压动态堵漏评价实验仪，属石油勘探开发中油气层保护实验设备领域。

背景技术：

在钻井过程中，经常出现地层漏失的现象，如不及时堵住漏层将会严重影响钻井作业的正常进行。地层漏失情况与岩石物性、井底压差、泥浆中加入的堵漏材料的种类、尺寸等因素密切相关。目前，国内外都只有API室内静态堵漏评价实验装置，钢珠漏床安装在泥浆罐的底部，其位置不合理，缝板的长度只有6.4mm，且还是光滑的平面。由于漏床和缝板的位置和结构不合理，不能真实地模拟漏失地层的实际情况，而且钢珠漏床实验和缝板实验不能同时进行。由于我国很多油田在钻井过程中地层漏失现象非常普遍，研制出一种能够在实验室内模拟井底温度、压力以及液体循环状态下评价堵漏材料的堵漏效果对油田的勘探与开发是非常必要的。

发明内容：

本发明的目的在于：提供一种能够真实地在室内模拟井下地层条件，使用高温高压泥浆泵，通过管道在钢珠漏床、人造缝板、岩心夹持器的岩心端面形成剪切速率，从而筛选出堵漏效果好，保护油气层效果优良的钻井液及完井液配方的智能高温高压动态堵漏评价实验仪。

本发明是通过如下技术方案来实现上述目的的：

该智能高温高压动态堵漏评价实验仪由气源、高压减压阀、泥浆泵、活塞式高温高压泥浆罐、钢珠漏床夹持器、缝板夹持器、岩心夹持器、流量计、电子天平、玻璃量筒、环压泵、回压控制器、气体加压管道、壳体、控制线、数据采集器、液体循环管道、计算机及打印机等部分组成；其特征在于：活塞式高温高压泥浆罐、泥浆泵置于壳体的下部，壳体的上部装有钢珠漏床夹持器、缝板夹持器及岩心夹持器，岩心夹持器的右端通过气体加压管道连接有回压控制器、电子天平和环压泵，缝板夹持器及钢珠漏床夹持器的右端通过管道各连接有一玻璃量筒；气源、高压减压阀、数据采集器、计算机及打印机分别置于壳体的外部两侧，气源通过高压减压阀和气体加压管道连接在活塞式高温高压泥浆罐的压盖上和回压控制器上；泥浆泵、电子天平、流量计、活塞式高温高压泥浆罐、岩心夹持器、缝板夹持器和钢珠漏床夹持器通过控制线和数据采集器连接，数据采集器通过控制线与计算机及打印机连接；缝板夹持器、钢珠漏床夹持器及岩心夹持器的左端通过泥浆通道和液体循环管道组成一个液体循环通道。活塞式高温高压泥浆罐底部采用外套管套内套管的双层管结构，通过泥浆泵与活塞式高温高压泥浆罐底部连接的液体循环管道为外套管，通过流量计与活塞式高温高压泥浆罐底部连接的液体循环管道为内套管，外套管的端部与活塞式高温高压泥浆罐底部平齐，内套管的端部超出泥浆罐的底部3-5厘米。岩心夹持器的左端内装有岩心固定杆并开有泥浆通道；中间装有橡胶筒及岩心；右端内装有岩心调节杆，并制有环压进口。缝板夹持器的左端开有泥浆通道，中间装有缝板，右端内装有缝板调节杆，缝板调节杆上装有泥浆出口阀。钢珠漏床夹持器的左端开有泥浆通道，中间装有两块钢珠挡板及钢珠；右端内装有挡板调节杆，挡板调节杆上装有泥浆出口阀。

本发明与现有技术相比具有如下的有益效果：

本发明能够真实地在室内模拟井下地层温度、压力及流体流速的条件，采用高温高压泥浆泵将实验液体通过液体循环管道在钢珠漏床、缝板以及岩心端面形成剪切速率，在线记录模拟钻井条件时，钢珠漏床、缝板及岩心的滤失情况，并对它们进行堵漏评价和动态污染实验，从而筛选出堵漏效果好以及保护油气层效果优良的钻井液、完井液体系。对石油勘探开发的科研与生产具有重要的指导意义。

附图说明：

图1为智能高温高压动态堵漏评价实验仪的连接安装示意图；

图2为智能高温高压动态堵漏评价实验仪的结构示意图；

图3为活塞式高温高压泥浆罐与外套管和内套管的连接结构示意图；

图4为岩心夹持器的结构示意图；

图5为缝板夹持器的结构示意图；

图6为钢珠漏床夹持器的结构示意图。

图中：1.气源，2.高压减压阀，3.活塞式高温高压泥浆罐，4.泥浆泵，5.流量计，6.环压泵，7.缝板夹持器，8.钢珠漏床夹持器，9.回压控制器，10.电子天平，11.玻璃量筒，12.数据采集器，13.计算机及打印机，14.岩心夹持器，15.气体加压管道，16.壳体，17.控制线，18.压盖，19.阀门，20.活塞，21.实验液体，22.外套管，23.内套管，24.岩心固定杆，25.泥浆通道，26.橡胶筒，27.岩心，28.岩心调节杆，29.环压进口，30.缝板，31.缝板调节杆，32.泥浆出口阀，33.钢珠，34.钢珠挡板，35.挡板调节杆，36.液体循环管道。

具体实施方式：

该智能高温高压动态堵漏评价实验仪由气源1、高压减压阀2、活塞式高温高压泥浆罐3、泥浆泵4、流量计5、环压泵6、缝板夹持器7、钢珠漏床夹持器8、回压控制器9、电子天平10、玻璃量筒11、数据采集器12、计算机及打印机13、岩心夹持器14、气体加压管道15、壳体16、控制线17、压盖18、阀门19、活塞20、外套管22、内套管23、岩心固定杆24、泥浆通道25、橡胶筒26、岩心27、岩心调节杆28、环压进口29、缝板30、缝板调节杆31、泥浆出口阀32、钢珠33、钢珠挡板34、挡板调节杆35、液体循环管道36组成。

实验时，取人造或天然的岩心27装在岩心夹持器14中，用环压泵6通过环压进口29对岩心夹持器14加环压，并通过回压控制器9控制岩心夹持器14中岩心27的出口压力。把人造的缝板30装入缝板夹持器7中、把钢珠33装入钢珠漏床夹持器8的两块钢珠挡板34之间，并通过岩心调节杆28、缝板调节杆31及挡板调节杆35对岩心27、缝板30及钢珠33装入后的位置进行调节，以达到实验要求。把含有堵漏材料的实验液体21装入活塞式高温高压泥浆罐3中，通过计算机及打印机13中的计算机控制泥浆泵4的运转，使活塞式高温高压泥浆罐3中的泥浆在密闭的液体循环管道36内循环，使其达到模拟钻井时井底的流体流速的条件。然后打开高压气源1，气源1通过高压减压阀2后对活塞式高温高压泥浆罐3内的活塞20加压，用于模拟地层压力。活塞式高温高压泥浆罐3、岩心夹持器14、缝板夹持器7、钢珠漏床夹持器8以及连接它们的液体循环管道36都带有加热装置，用于模拟地层温度。在缝板夹持器7、钢珠漏床夹持器8、岩心夹持器14的左端通过其上的泥浆通道25和液体循环管道36组成一个液体循环通道，该通道与泥浆泵4和活塞式高温高压泥浆罐3连通；在气源1的作用下，通过活塞式高温高压泥浆罐3中的活塞20，给密闭的液体循环通道加压，即能使实验液体21在模拟的与实际钻井条件完全相同的地层温度、压力及流速的条件下，对缝板夹持器7中的缝板30、岩心夹持器14中的岩心27及钢珠漏床夹持器8中的钢珠33的端面形成剪切，通过流量计5可以准确测量出各端面的剪切线速度，并随时进行调整以保证实验是在与实际钻井相同的条件下进行。在液体循环通道中的实验液体21对缝板30、岩心27和钢珠33进行端面剪切的同时，实验液体21在通过岩心夹持器14、缝板夹持器7和钢珠漏床夹持器8上的泥浆通道25时又分别对岩心27、缝板30和钢珠33进行滤失，通过电子天平10及玻璃量筒11的观察，即能得出实验液体21对岩心27、缝板30及钢珠33的堵漏效果。通过对实验液体21中堵漏材料类型的改变，并进行筛选评价，并对岩心27、缝板30及钢珠33的滤失情况通过计算机进行对比后由打印机输出，选择出滤失量最小的堵漏材料，即能实现在室内正确评价钻井液与完井液中堵漏材料的堵漏效果，从而优选出堵漏效果好，且能够满足保护油气层要求的钻井液与完井液体系。

当只需要对岩心27、缝板30及钢珠33进行单项或两项堵漏评价实验时，可以通过开、关岩心夹持器14、缝板夹持器7及钢珠漏床夹持器8上的泥浆出口阀32来实现。

数据采集器12自动采集评价仪中的温度、压力、泥浆流量等参数，并由计算机对这些参数实施实时控制。电子天平10记录岩心夹持器14的动失水速率。缝板夹持器7中的缝板30的缝宽可以调节，缝板30的长度根据需要可以增加到10-200mm，缝板30的内壁做成凹凸不平的波浪状，使其更能接近地层的孔隙结构。本发明把静态、动态堵漏实验和钢珠漏床试验、不同类型缝板实验融为一体，能够在室内正确评价钻井液与完井液中堵漏材料的堵漏效果，综合评价钻井液与完井液加入的堵漏剂后与地层的匹配性能，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与开发的科研及生产具有重要的指导意义。

Claims (5)

1.一种智能高温高压动态堵漏评价实验仪，它由气源(1)、高压减压阀(2)、泥浆泵(4)、活塞式高温高压泥浆罐(3)、钢珠漏床夹持器(8)、缝板夹持器(7)、岩心夹持器(14)、流量计(5)、电子天平(10)、玻璃量筒(11)、环压泵(6)、回压控制器(9)、气体加压管道(15)、壳体(16)、控制线(17)、数据采集器(12)、液体循环管道(36)与计算机及打印机(13)组成。其特征在于：活塞式高温高压泥浆罐(3)、泥浆泵(4)置于壳体(16)的下部，壳体(16)的上部装有钢珠漏床夹持器(8)、缝板夹持器(7)及岩心夹持器(14)，岩心夹持器(14)的右端通过气体加压管道(15)连接有回压控制器(9)、电子天平(10)和环压泵(6)，缝板夹持器(7)及钢珠漏床夹持器(8)的右端通过管道各连接有一玻璃量筒(11)；气源(1)、高压减压阀(2)、数据采集器(12)、计算机及打印机(13)分别置于壳体(16)的外部两侧，气源(1)通过高压减压阀(2)和气体加压管道(15)连接在活塞式高温高压泥浆罐(3)的压盖(18)上和回压控制器(9)上；泥浆泵(4)、电子天平(10)、流量计(5)、活塞式高温高压泥浆罐(3)、岩心夹持器(14)、缝板夹持器(7)和钢珠漏床夹持器(8)通过控制线(17)和数据采集器(12)连接，数据采集器(12)通过控制线(17)与计算机及打印机(13)连接；缝板夹持器(7)、岩心夹持器(14)及钢珠漏床夹持器(8)的左端通过泥浆通道(25)和液体循环管道(36)组成一个液体循环通道。

2、根据权利要求1所述的智能高温高压动态堵漏评价仪，其特征在于：所述的活塞式高温高压泥浆罐(3)底部采用外套管(22)套内套管(23)的双层管结构，通过泥浆泵(4)与活塞式高温高压泥浆罐(3)底部连接的液体循环管道(36)为外套管(22)，通过流量计(5)与活塞式高温高压泥浆罐(3)底部连接的液体循环管道(36)为内套管(23)，外套管(22)的端部与活塞式高温高压泥浆罐(3)的底部平齐，内套管(23)的端部超出泥浆罐的底部3-5厘米。

3、根据权利要求1所述的智能高温高压动态堵漏评价仪，其特征在于：所述的岩心夹持器(14)的左端装有岩心固定杆(24)并开有泥浆通道(25)；中间装有橡胶筒(26)及岩心(27)；右端装有岩心调节杆(28)，并开有环压进口(29)。

4、根据权利要求1所述的智能高温高压动态堵漏评价仪，其特征在于：所述的缝板夹持器(7)的左端开有泥浆通道(25)，中间装有缝板(30)，缝板调节杆(31)上装有泥浆出口阀(32)。

5、根据权利要求1所述的智能高温高压动态堵漏评价仪，其特征在于：所述的钢珠漏床夹持器(8)的左端开有泥浆通道(25)，中间装有两块钢珠挡板(34)及钢珠(33)；右端内装有挡板调节杆(35)，挡板调节杆(35)上装有泥浆出口阀(32)。

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