CN204214739U - 一种用于评价抑制膨润土造浆性能的实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种用于评价抑制膨润土造浆性能的实验装置，包括机架、用于盛装钻井液的缸体、缸盖及置于缸体底部的搅拌器，其中，还包括：置于缸体内部的转子，所述转子通过动力传输线与旋转电机相连；所述转子通过旋转电机驱动；所述转子为中空结构，内置有一悬锤；流变参数记录器，用于将悬锤的旋转角度转换为相应的钻井液流变参数；设置在缸体外部的加热套，所述加热套与温度控制器连接。缸盖上开设的进样孔，所述进样孔与膨润土供给装置连接。可以在不同温度条件下实时并连续监测不同膨润土含量条件下的钻井液流变参数，简化操作步骤，提高测量效率，最大限度地排除人为和操作因素造成的测量误差，提高了测量精度，结构简单，便于推广应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及钻井液性能测试领域，特别涉及一种用于评价抑制膨润土造浆性能的实验装置。
背景技术
在油气钻探过程中，当钻遇泥页岩地层时，泥页岩的水化膨胀和水化分散将导致井壁失稳、泥包钻头和井眼净化等一系列问题。目前，向钻井液中添加抑制剂配制强抑制钻井液体系是最常用的技术手段。然而，钻井液抑制剂品种千差万别，不同种类与浓度的抑制剂均会对钻井液的抑制性能产生影响，另外，钻井液体系中其他组分含量的变化也会影响钻井液的抑制性能。所以，在配制强抑制钻井液体系时，需要充分把握各处理剂的加量对钻井液抑制性能的影响规律，尤其是其中起关键作用的抑制剂的量对钻井液抑制性能的影响规律。目前，较为通用的钻井液抑制性能评价方法有线性膨胀法、滚动回收法和膨润土造浆性能实验。线性膨胀法能够有效评价钻井液体系对岩屑抑制膨胀的作用，但不能表征钻井液体系抑制分散的作用；滚动回收率法能够有效评价钻井液体系抑制分散性能，但不能表征钻井液体系抑制膨胀作用；因此，在常规钻井液抑制性能评价测试时，常以M-I公司在2002年申请的发明专利(US6484821)有关以抑制膨润土造浆实验所涉及的评价方法测出的实验结果作为评价钻井液抑制性优劣的参考标准。该方法是向钻井液中定量加入钠基膨润土，调节pH不低于9.0，高速搅拌20分钟后，在一定温度下热滚16小时，冷却后测定钻井液流变参数；再加入等量的膨润土，并重复上述实验步骤，直至钻井液的流变参数(多以动切力和3转读数作为参考流变参数)足够大，以致流变参数仪器无法测出为止，绘制钻井液流变参数随膨润土质量浓度的变化曲线。相同膨润土质量浓度条件下，钻井液流变参数值越小，则该钻井液的抑制性能越强；若钻井液流变参数值越大，则该钻井液的抑制性能越弱。然而，该方法中所测流变参数是冷却后的钻井液流变参数，然而不同温度条件下钻井液的流变参数的大小对于评价钻井液的抑制性更有说服力，常规仪器设备无法在此操作方法上测定高于室温条件下钻井液的流变参数。另外，利用该评价方法需要在实验期间向钻井液加入定量的钠基膨润土，至于介于两次膨润土加量之间钻井液的流变参数的微小变化则无法实时连续监测。此外，在添加等量的膨润土时，需要拆装盛放钻井液的老化罐，高温老化前，滚子炉存在升温过程，高温老化结束后，从滚子炉中取出则又存在降温过程，不但增加由于人为因素和操作因素造成的误差，而且实验效率不高。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于克服公知技术存在的上述缺陷，而提供一种用于评价抑制膨润土造浆性能的实验装置，实现在不同温度条件下实时监测不同钠基膨润土含量条件下的钻井液流变参数，最大限度地排除人为和操作因素造成的测量误差，提高测量精度及效率，并且结构简单，便于推广应用。
本实用新型是通过以下技术方案实现的，依据本实用新型提供的一种用于评价抑制膨润土造浆性能的实验装置，包括机架、用于盛装钻井液的缸体、缸盖及置于缸体底部的搅拌器，其中，还包括：
置于缸体内部的转子，所述转子通过动力传输线与旋转电机相连；所述转子通过旋转电机驱动；所述转子为中空结构，内置有一悬锤；
流变参数记录器，用于将悬锤的旋转角度转换为相应的钻井液流变参数；
设置在缸体外部的加热套，所述加热套与温度控制器连接。
缸盖上开设的进样孔，所述进样孔与膨润土供给装置连接。
采用上述结构，转子的旋转，带动转子与悬锤环隙中的钻井液旋转。由于钻井液的粘滞性，环隙中钻井液的旋转会带动悬锤的旋转，粘滞性越强，旋转角度越大。根据牛顿内摩擦定律，即旋转角度的大小与钻井液粘度呈正比的规律，悬锤的旋转角度通过流变参数传输线传输给流变参数记录器，由流变参数记录器将悬锤的旋转角度换算成相应的钻井液流变参数，实现了高温条件下钻井液流变参数的实时监测，减少了人为操作，简化了操作步骤。
本实用新型还可以采取以下技术方案进一步实现：
前述的实验装置，其中，所述转子外部还包裹有内缸体，所述内缸体侧壁开有通孔，且所述内缸体与缸盖固定连接。通过设置内缸体保证了测试过程中搅拌器在搅拌过程中引起的晃动不会影响测试的准确性；在内缸体侧壁开有通孔保证了内缸体内部与外部的钻井液物质组分相同，以保证待测钻井液的均质性，继而保证测试过程的连续性和测试结果的准确性。
前述的实验装置，其中，所述旋转电机与转速控制器连接。转速控制器用于将旋转电机调制预定转速，以使转子以某一恒速旋转。
前述的实验装置，其中，所述加热套与温度控制器连接。温度控制器用于控制加热套的加热温度，将缸体内钻井液的温度升至预定温度。
前述的实验装置，其中，所述膨润土供给装置包括膨润土存储器及与其连接的压力泵。压力泵可将试剂存储器内的膨润土通过进样孔流入缸体中。
前述的实验装置，其中，所述搅拌装置为连接有搅拌电机的搅拌器。通过搅拌保证钻井液与膨润土混合的均匀性。
前述的实验装置，其中，所述转速控制器、流变参数记录器、温度控制器、压力泵及搅拌电机分别与中央控制器连接。
前述的实验装置，其中，所述的缸盖与缸体之间设有密封圈。
前述的实验装置，其中，所述的机架包括底座、固定在底座上的缸体支架和侧架、以及置于缸体上方的用于固定旋转电机的支撑杆。
综上所述，与现有技术相比，本实用新型的用于评价抑制膨润土造浆性能的实验装置，可以在高温条件下实时监测不同钠基膨润土含量条件下的钻井液流变参数，简化操作步骤，提高测量效率，并最大限度地排除人为和操作因素造成的测量误差，从而提高了测量精度，并且结构简单，便于推广应用。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
具体实施方式
以下结合附图及较佳实施例，对本实用新型的结构、特征及其效果，详细说明如下：
如图1所示，本实用新型提供的一种用于评价抑制膨润土造浆性能的实验装置，包括机架、用于盛装钻井液的缸体5、缸盖6及置于缸体5底部的搅拌器8，其中，还包括置于缸体5内部的转子14，所述转子14通过动力传输线15与旋转电机16相连；所述转子14为中空结构，内置有一悬锤18，所述悬锤通过流变参数传输线19与流变参数记录器20连接；所述缸体5外部设有加热套10；所述缸盖6开有进样孔21，所述进样孔21与装有膨润土的膨润土存储器22连接。
采用上述结构，转子14的旋转，带动转子14与悬锤18环隙中的钻井液旋转。由于钻井液的粘滞性，环隙中钻井液的旋转会带动悬锤18的旋转，粘滞性越强，旋转角度越大。根据牛顿内摩擦定律，即旋转角度的大小与钻井液粘度呈正比的规律，悬锤的旋转角度通过流变参数传输线19传输给流变参数记录器20，由流变参数记录器20将悬锤18的旋转角度换算成相应的钻井液流变参数，实现了不同温度条件下钻井液流变参数的实时和连续监测，减少了人为操作，简化了操作步骤。
本实施方式可进一步通过下面结构实现：
前述的实验装置，其中，所述转子14外部还包裹有内缸体12，所述内缸体12侧壁开有通孔13，且所述内缸体与缸盖固定连接。通过设置内缸体12保证了测试过程中，搅拌器8在搅拌过程中引起的晃动不会影响测试的准确性；在内缸体12侧壁开有通孔保证了内缸体12内部与外部的钻井液物质组分相同，以保证测试结果的准确性。
前述的实验装置，其中，所述旋转电机16与转速控制器17连接。转速控制器17用于将旋转电机16调制预定转速，以使转子14以某一恒速旋转。
前述的实验装置，其中，所述加热套10与温度控制器11连接。温度控制器11用于控制加热套10的加热温度，将缸体5内钻井液的温度升至预定温度。
较佳的，前述的实验装置，其中，所述膨润土存储器22与压力泵23连接。压力泵可将试剂存储器内的膨润土通过进样孔流入缸体中。
前述的实验装置，其中，所述搅拌器8与搅拌电机9连接。通过搅拌保证钻井液与膨润土混合的均匀性。
较佳的，前述的实验装置，其中，所述转速控制器17、流变参数记录器20、温度控制器11、压力泵23及搅拌电机9分别与中央控制器24连接。所述连接可采用有线或无线方式。通过中央控制器24可实现远程操控。例如：中央控制器24可包括处理器和操作面板，还可设有显示单元，用于显示测试结果。
前述的实验装置，其中，所述的缸盖6与缸体5之间设有密封圈7。
前述的实验装置，其中，所述的机架包括底座1、固定在底座1上的缸体支架4和侧架2、以及置于缸体上方的用于固定旋转电机16的支撑杆3。
以下结合上述较佳实施例对测试过程说明如下：
(1)测试时，将钻井液倒入缸体5内，并保证钻井液的液面浸没转子14和悬锤18。
(2)启动搅拌电机9，通过搅拌器8搅拌缸体5内的钻井液。
(3)开启温度控制器11，通过加热套10将缸体5内钻井液的温度升至预定温度。
(4)开启转速控制器17，将旋转电机16调制预定钻速，通过动力传输线15使转子14以某一恒速旋转，从而带动转子14与悬锤18环隙中的钻井液旋转。由于钻井液的粘滞性，环隙中钻井液的旋转会带动悬锤18的旋转。
(5)悬锤18的旋转角度通过流变参数传输线19传输给流变参数记录器20，由流变参数记录器20将悬锤18的旋转角度换算成相应的钻井液流变参数，并将实验结果反馈至中央控制器24。
(6)开启压力泵23，将膨润土存储器22中的膨润土通过进样孔流入缸体5中与钻井液混合。
(7)重复步骤(5)、(6)，直至流变参数无法测出或至预定测试终止时刻为止。
(8)由中央控制器24绘制钻井液流变参数随膨润土质量浓度的变化曲线。
综上所述，与现有技术相比，本实用新型的用于评价抑制膨润土造浆性能的实验装置，可以在不同温度条件下实时并连续监测不同膨润土含量条件下的钻井液流变参数，简化操作步骤，提高测量效率，并最大限度地排除人为和操作因素造成的测量误差，从而提高了测量精度，并且结构简单，便于推广应用。
以上所述仅是本实用新型的较佳实施例，凡是依据本实用新型的技术方案对以上实施例进行的任何简单修改和等同变换，均属于本实用新型保护的范围。
Claims (8)
1.一种用于评价抑制膨润土造浆性能的实验装置，包括机架、用于盛装钻井液的缸体、缸盖及置于缸体底部的搅拌装置，其特征在于，还包括：
置于缸体内部的转子，所述转子通过旋转电机驱动；所述转子为中空结构，内置有一悬锤；
流变参数记录器，用于将悬锤的旋转角度转换为相应的钻井液流变参数；
设置在缸体外部的加热套，所述加热套与温度控制器连接；
缸盖上开设的进样孔，所述进样孔与膨润土供给装置连接。
2.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述转子外部还包裹有内缸体，所述内缸体侧壁开有通孔，且所述内缸体与缸盖固定连接。
3.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述膨润土供给装置包括膨润土存储器及与其连接的压力泵。
4.根据权利要求3所述的实验装置，其特征在于，所述旋转电机与转速控制器连接。
5.根据权利要求4所述的实验装置，其特征在于，所述搅拌装置为连接有搅拌电机的搅拌器。
6.根据权利要求5所述的实验装置，其特征在于，所述转速控制器、流变参数记录器、温度控制器、压力泵及搅拌电机分别与中央控制器连接。
7.根据权利要求6所述的实验装置，其特征在于，所述的缸盖与缸体之间设有密封圈。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的实验装置，其特征在于，所述的机架包括底座、固定在底座上的缸体支架和侧架、以及置于缸体上方的用于固定旋转电机的支撑杆。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN109765144A (zh) * | 2019-03-06 | 2019-05-17 | 四川泰锐石油化工有限公司 | 粘度计测量机构以及钻井液综合性能智能检测分析系统 |
| CN109900855A (zh) * | 2017-12-07 | 2019-06-18 | 中国石油化工股份有限公司 | 用于评价易水化粘土或钻井液的实验装置及方法 |
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