CN203025064U

CN203025064U - 钻井液性能测试装置

Info

Publication number: CN203025064U
Application number: CN 201220704110
Authority: CN
Inventors: 石秉忠; 高书阳; 林永学
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2022-12-18

Abstract

本实用新型为一种深水钻井液性能测试装置，该装置包括电器控制箱、恒温箱/气源动力温控箱。所述电器控制箱包括搅拌控制器、流变性能测试控制器、滤失性能测试控制器以及温度控制器；所述恒温箱内设置有搅拌系统、流变性能测试系统、滤失性能测试系统和温度传感器；所述气源动力温控箱内设置有冷却器和氮气瓶。该装置能够在实验室条件下模拟深水海底低温条件，进行深水钻井液低温流变性能及滤失性能评价，进而对深水钻井液低温性能的影响因素及其机理进行研究，为我国深水区域油气资源的开发提供一种合理有效的钻井液性能评价手段。

Description

钻井液性能测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种钻井液性能测试装置，具体涉及一种深水钻井液性能评价装置。

背景技术

我国深水区蕴藏着丰富的油气资源，亟待开发利用；而国内深水钻井液技术的落后已成为深水油气资源的主要技术瓶颈之一。与陆地及浅水区域不同，在深水低温环境下，钻井液粘度升高，循环压耗增大，液柱压力升高，使井控更加困难；在静置时易于出现胶凝现象，给深水钻井带来极大的困难。为了能够给深水钻井现场作业提供合理的钻井液低温性能，必须研制一种能够够模拟海底低温条件的深水钻井液性能测试装置，满足使用需求。

目前国内深水低温钻井液性能测试主要采取两种方式。一种为直接将钻井液放入冰箱冷冻降温，后将六速粘度计及中压失水仪放入冰箱中对钻井液进行测量，该种方法并未形成各个测试装置的有机结合。在使用方面，操作困难，无法在密闭恒定的温度条件下完成钻井液性能的测试。另一种方法为使用FannIX77高温高压流变仪进行测量，该设备最大工作压力40MPa、最低工作温度-10℃。该设备可较好的模拟深水海底低温高压的环境，对钻井液流变性能进行直接测定，在国内外钻井液性能测试方面取得了广泛的应用；其缺点在于购置成本较高，且日常维护较为困难。

中国专利CN101532962报道了一种钻井液低温性能测试方法及装置，该装置由高低温实验箱、数据采集系统、置于该实验箱箱体顶部的摄像头、位于该实验箱中的测试仪器及两个温度传感器组成；两个温度传感器分别用于检测实验箱内工作室的温度及操作平台上的钻井液的温度；数据采集系统置于该实验箱箱体的外部，其通过信号线分别与摄像头和温度传感器连接。该专利是用高低温实验箱在其工作室内制造出恒定或变化的低温低湿环境，再将钻井液和测试仪器放入操作平台上降温到设定值时后通过温度传感器和电脑检测钻井液的各项性能，同时通过摄像头观察测试仪器的刻度，并且将图像传递到电脑屏幕上显示。该装置实际上只是提供了一个低温操作平台，并未将搅拌系统、流变性能测试系统、滤失性能测试系统等各个测试装置进行统一规划设计；在实验过程中，需逐次将各个测试装置放入操作平台上，造成操作繁琐、效率低下；且该装置采用顶盖设计，实验中需频繁开启，操作困难。中国文献“深水钻井液研究与评价模拟实验装置”（2010年03期《海洋石油》）描述了一种深水钻井液低温基本性能模拟实验装置。该实验装置实际上为在冰箱中放入搅拌器、六速旋转粘度计及滤失仪，并未形成各个测试装置的有机结合。在使用方面，操作困难，无法在密闭恒定的温度条件下完成钻井液性能的测试。

文献“用于评价深水条件下钻井液流变特性的FannIX77全自动流变仪”（2011年01期《石油仪器》）提及了一种可用于用于评价深水条件下钻井液流变特性的FannIX77全自动流变仪。工作温度范围为-10℃～316℃；最高工作压力为30000psi；粘度测量范围0～360cp；实验样品用量约160mL。使用外接冷凝装置,通过向测试体和加热套之间的间隙均匀喷射毛细管状的冷凝液，并由加热套底部返回冷凝装置。整个冷凝过程在密闭空间内进行，确保温度不随时间波动或者波动小(±0.5℃)。但该装置成本较高，购置成本在200~250万人民币左右；且操作复杂，一次实验需耗时一天以上。

综上所述，目前在深水低温钻井液性能测试方面尚未形成一种操作方便，维护方便、简单易行的装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种深水钻井液性能测试装置，该装置能够在实验室条件下模拟深水海底低温条件，进行深水钻井液低温流变性能及滤失性能测试，进而对深水钻井液低温性能的影响因素及其机理进行研究，为我国深水区域油气资源的开发提供一种合理有效的钻井液性能测试手段。且本实用新型的深水钻井液低温性能评价装置的制造和运行成本低且操作简单，可进行水下1000~10000米的钻井液低温性能测试。

本实用新型提供了一种深水钻井液性能测试装置，该装置包括：

电器控制箱，所述控制箱上设置有搅拌控制器、流变性能测试控制器、滤失性能测试控制器以及温度控制器。

恒温箱，所述恒温箱中还设置有搅拌系统、流变性能测试系统、滤失性能测试系统和温度传感器；所述搅拌系统与搅拌控制器相连；所述流变性能测试系统与所述流变性能测试控制器连接；所述滤失性能测试系统与所述滤失性能测试控制器相连；所述温度传感器与所述温度控制器连接；

气源动力温控箱，所述气源动力温控箱内设置有冷却器和氮气瓶；所述冷却器分别连接于恒温箱和温度控制器；所述氮气瓶连接于滤失性能测试控制器。

所述搅拌系统包括一个或多个搅拌机。

所述搅拌系统优选包括一个或多个调速范围3000～12000r/min的搅拌机。

所述流变性能测试系统包括一个或多个粘度计。

所述流变性能测试系统包括一个或多个粘度测量范围为0～300mPa·s六速旋转粘度计。

所述滤失性能测试系统包括中压失水仪。

所述滤失性能测试系统包括一个或多个中压失水仪。

所述中压失水仪为有效滤失面积为45.6cm²的中压失水仪。

所述中压失水仪为工作压力为0.69MPa的中压失水仪。

所述冷却器为能够将所述恒温箱温度范围控制在0℃～25℃的冷却器。所述冷却器的控温精度为±0.1℃。

本实用新型的有益效果为：

利用本实用新型，可实现海底低温条件的模拟，对深水钻井液低温流变性能及滤失性能进行评价，进而对深水钻井液低温性能的影响因素及其机理进行研究，为我国深水区域油气资源的开发提供一种合理有效的钻井液性能评价手段。

附图说明

图1：本实用新型的深水钻井液性能测试装置图

附图标记：

1-恒温箱、2-电器控制箱、3-气源动力温控箱、

11-流变性能测试系统、12-搅拌系统、13-滤失性能测试系统、14-温度传感器、21-流变性能测试控制器、22-搅拌控制器、23-滤失性能测试控制器、24-温度控制器、31-氮气瓶、32-冷却器。

具体实施方式

以下结合实施例对本实用新型进行详细说明，但本实用新型的范围并不限于以下实施例。

本实用新型的一种深水钻井液性能测试装置，该装置包括：

电器控制箱2，所述控制箱上设置有搅拌控制器22、流变性能测试控制器21、滤失性能测试控制器23以及温度控制器24。

恒温箱1，所述恒温箱中还设置有搅拌系统12、流变性能测试系统11、滤失性能测试系统13和温度传感器14；所述搅拌系统12分别连接于流变性能测试系统11和滤失性能测试系统13；所述搅拌系统12与搅拌控制器22相连；所述流变性能测试系统11与所述流变性能测试控制器21连接；所述滤失性能测试系统13与所述滤失性能测试控制器23相连；所述温度传感器14与所述温度控制器24连接；

气源动力温控箱3，所述气源动力温控箱内设置有冷却器32和氮气瓶31；所述冷却器32分别连接于恒温箱1和温度控制器24；所述氮气瓶31连接于滤失性能测试控制器23。

所述搅拌系统12由两台调速范围4000～11000r/min的搅拌机组成，搅拌容积500ml，并配有一套定时系统以满足不同搅拌时间的需要。流变性能测试系统11由一套数显式六速粘度计组成，粘度测量范围0～300mPa·s。可在不同转速下对钻井液粘度进行测定，为评价钻井液低温流变性能的主要系统。滤失性能测试系统13由气源和中压失水仪构成，有效滤失面积45.6cm²，工作压力0.69MPa，由气源提供滤失压差，可根据滤失量的大小判断钻井液滤失性能的好坏。冷却器32可为钻井液性能测试提供一个恒定的低温环境，模拟温度范围为0℃～25℃，控温精度±0.1℃，外形尺寸规格为1000×500×700mm。控制及数据采集系统包括恒温箱1的温度设置及控制、六速粘度计的调速控制、搅拌机的调速控制，控制系统单独做为一个独立单元，设置专门的控制机柜，其上有控制面板，操作方便。

本实用新型所述的钻井液性能测试装置的使用方法：

1）流变性能测试

①首先打开温度控制器24开关，设定温度为2℃；经温度传感器14测定恒温箱1中温度达设定值且恒定；

②配制好的钻井液放入恒温箱1中冷却16h；

③将钻井液放入搅拌系统12中，在搅拌控制器22中设定搅拌时间20min和速度11000m/s，开始搅拌，并持续用温度传感器14对钻井液进行温度测量；

④将搅拌好的钻井液放入流变性能测试系统11中，依次调节流变性能控制器21中的转速，分别测定不同转速下的粘度；

⑤实验完成后关闭箱体，结束实验。

2）滤失性能测试

①首先打开温度控制器24开关，设定实验所需温度2℃；经温度传感器14测定恒温箱1中温度达设定值且恒定；

②配制好的钻井液放入恒温箱1中冷却16h；

③将钻井液放入搅拌系统12中，在搅拌控制器22中设定搅拌时间20min和速度11000m/s，打开开关搅拌，并持续用温度传感器14对钻井液进行温度测量；

④打开调节滤失性能测试系统23中的压力阀，设定压力为0.69MPa；

⑤将搅拌好的钻井液放入滤失性能测试系统13中，测定7.5min的钻井液滤失量；

⑥实验完成后关闭箱体，结束实验。

Claims

1.一种钻井液性能测试装置，其特征在于，所述装置包括：

电器控制箱，所述控制箱内设置有搅拌控制器、流变性能测试控制器、滤失性能测试控制器以及温度控制器；

恒温箱，所述恒温箱内设置有搅拌系统、流变性能测试系统、滤失性能测试系统和温度传感器；且所述搅拌系统与搅拌控制器相连；所述流变性能测试系统与所述流变性能测试控制器连接；所述滤失性能测试系统与所述滤失性能测试控制器相连；所述温度传感器与所述温度控制器连接；

气源动力温控箱，所述气源动力温控箱内设置有冷却器和氮气瓶；所述冷却器分别连接于所述恒温箱和温度控制器；所述氮气瓶连接于所述滤失性能测试控制器。

2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述搅拌系统包括一个或多个搅拌机。

3.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，所述搅拌系统包括一个或多个调速范围为3000～12000r/min的搅拌机。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的测试装置，其特征在于，所述流变性能测试系统包括一个或多个粘度计。

5.根据权利要求4所述的测试装置，其特征在于，所述流变性能测试系统包括一个或多个粘度测量范围为0～300mPa·s电显式六速旋转粘度计。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的测试装置，其特征在于，所述滤失性能测试系统包括一个或多个中压失水仪。

7.根据权利要求6所述的测试装置，其特征在于，所述中压失水仪是有效滤失面积为45.6cm²的中压失水仪。

8.根据权利要求6所述的测试装置，其特征在于，所述中压失水仪是工作压力为0.69MPa的中压失水仪。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的测试装置，其特征在于，所述冷却器为能够将所述恒温箱温度范围控制在0℃～25℃的冷却器。

10.根据权利要求9所述的测试装置，其特征在于，所述冷却器的控温精度为±0.1℃。