CN203083869U

CN203083869U - 钻井液滤饼强度评价仪

Info

Publication number: CN203083869U
Application number: CN 201220733207
Authority: CN
Inventors: 王俊涛; 刘保双; 武学芹; 周晓蕾; 经淑惠; 王忠杰; 马云谦; 张志财; 罗云凤
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Drilling Technology Research Institute of Sinopec Shengli Petroleum Administration Bureau
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Drilling Technology Research Institute of Sinopec Shengli Petroleum Administration Bureau
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2022-12-28

Abstract

本实用新型涉及一种钻井液滤饼强度评价仪，包括支架、搅拌装置、钻井液测试杯体、过滤器、滤液接收器和称量装置。钻井液测试杯体为筒体与上、下盖体封闭结构；钻井液测试杯体外部设有加热套；上盖体设有高压管线和电机的输出轴孔；电机固定在钻井液测试杯体上方的支架上，电机输出轴的下端连接转子后置于钻井液测试杯体内部；下盖体下方与滤液接收器连通；过滤器为环形结构，中间圆孔套装在下盖体内的固定凸台上；搅拌装置转子为锥形台结构，并与下盖体内的固定凸台相对。本实用新型结构合理、操作简单，能够更加准确的模拟井下钻井液滤饼的真实情况，为钻井液技术人员提供真实的模拟数据，实现了滤饼的压缩性、滤饼的抗剪切强度参数的数字化。

Description

钻井液滤饼强度评价仪

技术领域

本实用新型涉及一种钻井液性能测试装置，特别是模拟井下高温高压环境下的钻井液滤饼强度的仪器。

背景技术

针对泥饼的抗剪切强度研究较少，近年国内外偶有文章报道一些评价滤饼质量的新方法。石油大学胡永宏等组装过一套泥饼强度测试仪，并制定了测定泥饼强度的试验方法，石油勘探开发科学研究院杜德林、樊世忠等利用这台仪器进行了实验，得出了一些有意义的结论，为泥饼强度测试装置的深入开发提供了思路。该仪器存在以下几个突出问题没有解决：⑴没有增温、高压设施，只进行常温、1Mpa下的抗剪强度实验，不能进行高温、高压实验；⑵随着泥饼厚度的增加，转锥与过滤面间的间距变小，剪切速率变大，同时钻井液中的固相容易在转锥锥头位置处形成堆积，造成转锥实际被滤饼掩埋；⑶过滤介质采用圆形平面，忽略了过滤介质的中心部位，在该位置剪切速率降得很低，虽然面积不大，但影响不小。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种操作简单、测试数据准确、能够准确模拟钻井液在井下形成滤饼的强度的评价仪器。

本实用新型的技术方案是：

一种钻井液滤饼强度评价仪，包括支架、搅拌装置、钻井液测试杯体、过滤器、滤液接收器和称量装置。其中，搅拌装置由电机和转子组成，过滤器由金属滤网和覆盖在金属滤网表面的高温高压滤纸组成。所述钻井液测试杯体为一个上、下开口的筒体，且上、下开口部分设置有凹槽，凹槽内分别固装上、下盖体；钻井液测试杯体外部设有加热套；上盖体设有高压管线和电机的输出轴孔；电机固定在钻井液测试杯体上方的支架上，电机输出轴的下端连接转子后置于钻井液测试杯体内部；下盖体下方与滤液接收器连通；所述过滤器为环形结构，中间圆孔套装在下盖体内的固定凸台上；搅拌装置转子为锥形台结构，并与下盖体内的固定凸台相对。

上述方案进一步包括：

在钻井液测试杯体的高压管线上连接有中间容器，中间容器的上部与高压气源连接。

在下盖体与滤液接收器连接管线上以及中间容器与高压气源的连接管线上均设有控制阀。

所述转子的锥形台直径与下盖体内的固定凸台直径相当。

所述电机为调速电机，在杯体加热套和钻井液测试杯杯壁上均设有温度传感器，并通过导线与控制箱连接；上、下盖体与钻井液测试杯体之间设置有密封圈。

本实用新型结构设计合理、操作简单，能够更加准确的模拟井下钻井液滤饼的真实情况，为钻井液技术人员提供真实的模拟数据，实现了滤饼的压缩性、滤饼的抗剪切强度参数的数字化。本实用新型可广泛应用于各油田、科研院所及实验室等部门。

附图说明

附图1：本实用新型一种实施例的整体结构简图；

图中：⒈控制箱；⒉连接线；⒊支架；⒋外置旋转搅拌装置；⒌高压管线；⒍钻井液测试杯体；⒎杯体加热套；⒏滤液接收器；⒐称量装置。

附图2：本实用新型中所涉及的中间容器结构放大图；

图中：上部是高压气体，下部是测试钻井液。

附图3：针对附图1中的钻井液测试杯体部分的局部放大结构图；

图中：⒌高压管线；⒎杯体加热套；⒑转子；⒒过滤介质（也称过滤器）；⒓固定装置；⒔杯体下盖体；⒕连通阀杆（也称控制阀）；⒖加热套温度传感器；⒗杯体温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型的钻井液滤饼强度评价仪做更进一步的阐述。

实施例1

结合图1所示，该实施例的钻井液滤饼强度评价仪主要由控制箱1、连接线2、支架3、外置旋转搅拌装置4、高压管线5、钻井液测试杯体6、杯体加热套7、滤液接收器8和称量装置9组成。

其中：控制箱1采用现有控制箱,内设与电机、温度传感器、电加热器相连接的开关电路和控制电路。称量装置9可以使机械式或者是电子式称量装置。钻井液测试杯体6为一个上下开口的筒体，钻井液测试杯体6的上、下开口部分设置有凹槽，凹槽内分别固装上、下盖体。上盖体上连有外置旋转搅拌装置4和高压管线5。

结合图2所示，中间容器下部的高压管线5与钻井液测试杯体6连通，中间容器上部与高压气源连接，中间容器下部装有测试用钻井液，在上部高压气体作用下将钻井液压入钻井液测试杯体6内进行实验。

结合图3所示，为了便于安装，钻井液测试杯体6为一个上下开口的筒体，钻井液测试杯体6的上、下开口部分设置有凹槽，凹槽内分别固装上、下盖体。下盖体上设有固定装置12和导流孔。过滤器11安装在下盖体内侧滤液接收器8通过下盖体的导流孔与钻井液测试杯体6连通，在下盖体导流孔下部还设有控制滤液流出的连通阀杆14（即控制阀）。

为了更好的模拟井下高温对滤饼形成的影响，在钻井液测试杯体6外部设杯体加热套7，杯体加热套7内设有加热套温度传感器15。钻井液测试杯体6设有杯体温度传感器16。加热套温度传感器15和杯体温度传感器16都通过连接线2与控制箱1连接。

外置旋转搅拌装置4主要由调节转速的电机以及伸入钻井液测试杯体6内的转子10组成，转子10为锥形台结构。调节转速的电机安装在支架3上，转子10通过上盖体伸入钻井液测试杯体6内部。外置旋转搅拌装置4也通过连接线2与控制箱1连接，试验过程中，通过控制箱1控制试验温度和搅拌速度。

过滤介质11由金属滤网和覆盖在金属滤网表面的高温高压滤纸组成环状结构。为了防止钻井液在搅拌过程中过滤介质11发生移动，在钻井液测试杯体6下盖体中间设有固定过滤介质11的固定装置12。

为了降低过滤介质11中心部位对形成的滤饼性能产生的影响，转子10设计成锥形台结构，并且下盖体上的固定装置12的尺寸与转子10的锥形台结构底部的尺寸相同。

测试钻井液通过中间容器在高压下压入钻井液测试杯体6内，防止高压气体进入钻井液测试杯体使钻井液起泡，影响钻井液滤饼形成，因此中间容器上下分别通过高压管线5与高压气源和钻井液测试杯体6连接。

为了防止实验过程中，钻井液泄漏，在所述上、下杯体盖与钻井液测试杯体6之间设置有密封圈。

滤液接收器8通过下盖体的导流孔与钻井液测试杯体6连通。下盖体设有控制滤液流出的连通阀杆14，当测试钻井液温度、压力达到设定值后，打开阀杆，记录钻井液滤失量。

本实用新型适用于常温至125 ℃的温度范围，钻井液测试杯6可承受4000 kPa～8900 kPa的工作压力，高压管线直径不小于6 mm；环形高温高压滤纸内径2.0 cm、外径6.35 cm，能够准确模拟高温高压下滤饼抗剪切的性能，同时可以测定动态滤失量。

测试程序：

（1）把环形高温高压滤纸安装在钻井液测试杯体6的下盖体上，关闭底部的连通阀杆，将下盖体安装在钻井液测试杯体6上，倒入待测钻井液或完井液；安装带有转子的上盖体，用内径不小于6 mm的高压管线5将钻井液测试杯体6与中间容器相连接，向中间容器中加入2/3容积的钻井液，并将中间容器顶部连接阀杆并锁定；将钻井液测试杯体6装入加热套，连接好外置旋转搅拌装置4，将滤液接收器连接到底部阀杆上并锁定；将可调节的压力源连接到中间容器顶部阀杆和滤液接收器上，并锁定；在保持顶部和底部阀杆关紧的情况下，分别调节顶部和底部压力调节器至690 kPa，打开中间容器顶部阀杆，向钻井液施加690 kPa的压力，打开温控开关和外置旋转搅拌装置4的电机开关，调整转速到500 r/min，维持690 kPa压力值直至温度达到设定温度并恒定为止。

（2）当温度达到设定温度并恒定后，将顶部压力增加到4140 kPa，打开底部阀杆开始滤失并开始形成滤饼，温度保持在设定温度±3 ℃范围内，滤失30 min，如果测定过程中的回压超过690 kPa，则小心地从滤液接收器中放出部分滤液以降低压力。

（3）滤失30 min后，关闭上下阀杆，并从压力调节器释放压力，压力完全释放后，取下钻井液测试杯体6冷却，冷却后，拆开钻井液杯，倒掉钻井液或完井液，取下滤纸，获得测试滤饼。

（4）通过计算得到滤饼的抗剪切强度、压缩性等参数。

上面给出了一种钻井液滤饼强度评价仪的优化实施例。但是根据本实用新型的技术方案还可以简化出如下实施例。

实施例2

实施例3

在上述实施例2的基础上，在钻井液测试杯体的高压管线上连接有中间容器，中间容器的上部与高压气源连接。

实施例4

在上述实施例3的基础上，在下盖体与滤液接收器连接管线上以及中间容器与高压气源的连接管线上均设有控制阀。

实施例5

在上述实施例3或4的基础上，所述转子的锥形台直径与下盖体内的固定凸台直径相当。

Claims

1.一种钻井液滤饼强度评价仪，包括支架、搅拌装置、钻井液测试杯体、过滤器、滤液接收器和称量装置，其中，搅拌装置由电机和转子组成，过滤器由金属滤网和覆盖在金属滤网表面的高温高压滤纸组成，其特征是:所述钻井液测试杯体为一个上、下开口的筒体，且上、下开口部分设置有凹槽，凹槽内分别固装上、下盖体；钻井液测试杯体外部设有加热套；上盖体设有高压管线和电机的输出轴孔；电机固定在钻井液测试杯体上方的支架上，电机输出轴的下端连接转子后置于钻井液测试杯体内部；下盖体下方与滤液接收器连通；所述过滤器为环形结构，中间圆孔套装在下盖体内的固定凸台上；搅拌装置转子为锥形台结构，并与下盖体内的固定凸台相对。

2.根据权利要求1所述的钻井液滤饼强度评价仪，其特征在于：在钻井液测试杯体的高压管线上连接有中间容器，中间容器的上部与高压气源连接。

3.根据权利要求2所述的钻井液滤饼强度评价仪，其特征在于：在下盖体与滤液接收器连接管线上以及中间容器与高压气源的连接管线上均设有控制阀。

4.根据权利要求1或2、3所述的钻井液滤饼强度评价仪，其特征在于：所述转子的锥形台直径与下盖体内的固定凸台直径相当。

5.根据权利要求1或2、3所述的钻井液滤饼强度评价仪，其特征在于：所述电机为调速电机，在杯体加热套和钻井液测试杯壁上均设有温度传感器，并通过导线与控制箱连接；上、下盖体与钻井液测试杯体之间设置有密封圈。

6.根据权利要求4所述的钻井液滤饼强度评价仪，其特征在于：所述电机为调速电机，在杯体加热套和钻井液测试杯体内均设有温度传感器，并通过导线与控制箱连接；上、下盖体与钻井液测试杯体之间设置有密封圈。