CN204214835U - 高温高压裂缝封堵模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种高温高压裂缝封堵模拟装置。主要解决了现有技术中存在的常规裂缝封堵模拟装置钻井液用量大、缝宽可调范围小以及模拟温度压力区间窄的问题。其特征在于：所述的所述的泥浆杯（3）内腔上下端有凹台，泥浆杯（3）上下凹台处分别置有上盖（1）及下盖（5），下盖（5）上部与泥浆杯（3）下端凹台间置有空心钢套（4），盖（1）及下盖（5）与泥浆杯（3）通过透孔内的平丝堵（2）固定；所述的上盖（1）及下盖（5）中心开有螺纹孔，上盖（1）及下盖（5）孔中分别连接有上阀杆（8）、下阀杆（9）。该高温高压裂缝封堵模拟装置，可用于评价各类物理封堵和化学封堵材料的封堵效果及承压能力，重复性好，节约钻井液。
Description
技术领域
本实用新型涉及石油钻井防漏堵漏技术领域中一种模拟装置，特别是一种高温高压裂缝封堵模拟装置。
背景技术
裂缝性地层漏失多发生在石灰岩、白云岩的裂缝及不整合侵蚀面、断层、破碎带、火成岩侵入体等通道内，裂缝开度一般较小，但漏失量大,漏速快，不容忽视。为了防止和处理裂缝破碎型地层漏失的问题，需要对封堵机理、堵漏剂及堵漏钻井液的封堵性能等进行试验研究，为提高堵漏工艺的可行性与成功率，有必要通过仪器来模拟井下环境和漏失通道，验证材料的堵漏效果，为堵漏方案的改进与优化提供科学的依据。
目前，国内外常用的封堵评价装置主要针对微孔隙型漏失，评价封堵材料的作用效果，包括：高温高压静、动失水仪、岩心流动装置等，也有用于模拟大裂缝和砂床的堵漏仪，模拟出来的裂缝一般大于100μm，而硬脆性泥页岩和深层破碎型火山岩的微裂缝只有几个到几十微米；经填砂后的高温高压失水仪在一定程度上能反映出钻井液的封堵效果，但填砂后形成的是孔隙型结构，在模拟微裂缝时仍存在一定缺陷。
华北石油管理局钻井工艺研究院研制的DLM-01堵漏装置，实验温度150℃，压力7MPa，可进行长孔型和多孔型试验模块封堵实验，该装置特别适合较大开度裂缝的封堵实验，但是裂缝行程短，不能很好的体现缝内颗粒架桥规律，不适合微小裂缝的封堵。
西南石油大学利用钢块拼接，螺钉固定的方法，研制了微米级光滑裂缝，配合高温高压静滤失仪使用，该装置的缺点是加固螺钉在紧固过程对裂缝造成形变，导致精确度降低，缝行程短，不能很好的描述堵漏材料进入裂缝的状态，同时该装置拆装比较复杂，具有一定的局限性。
因此，需要开发一种精确度较高，便于操作的通用型裂缝封堵模拟装置，对预防和处理微小裂缝漏失及大缝漏失均具有较好的效果。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服背景技术中存在的常规裂缝封堵模拟装置体积庞大、耗费钻井液、缝面光滑难以模拟地层裂缝的真实情况、缝宽可调范围小以及模拟温度压力区间窄的问题，而提供一种高温高压裂缝封堵模拟装置，该高温高压裂缝封堵模拟装置，可用于评价各类物理封堵和化学封堵材料的封堵效果及承压能力，具有操作简便，重复性好的特点。
本实用新型解决其问题可通过如下技术方案来达到：该高温高压裂缝封堵模拟装置，包括泥浆杯，所述的泥浆杯上下端头处均布有六个螺纹透孔，所述的泥浆杯内腔上下端有凹台，泥浆杯上下凹台处分别置有上盖及下盖，下盖上部与泥浆杯下端凹台间置有空心钢套，上盖及下盖与泥浆杯上下端头透孔处对应开有透孔，上盖及下盖与泥浆杯通过透孔内的平丝堵固定；所述的上盖及下盖中心开有螺纹孔，上盖及下盖孔中分别连接有上阀杆、下阀杆。
本实用新型与上述背景技术相比较可具有如下有益效果：该高温高压裂缝封堵模拟装置由于采用上述结构，能够模拟硬脆性地层微米级裂隙的形态，可观察出封堵材料在微裂隙内外的存在状态，实验仪器可靠性好，操作简便，具有良好的重现性、稳定性，并由此建立了钻井液封堵性能的评价方法。
附图说明：
附图1是本实用新型的结构示意图；
附图2是本实用新型使用状态的结构示意图；
附图3是本实用新型泥浆杯的结构示意图。
图中：1-上盖；2-平丝堵；3-泥浆杯；4-空心套；5-下盖；6-密封圈；7-透孔，8-上阀杆；9-下阀杆；10-加热套；11-温度计；12-气罐。
具体实施方式：
下面结合附图将对本实用新型作进一步说明：
如附图1结合图3所示，该高温高压裂缝封堵模拟装置，包括泥浆杯3，所述的泥浆杯3上下端头处均布有六个螺纹透孔7，所述的泥浆杯3内腔上下端有凹台，泥浆杯3上下凹台处分别置有上盖1及下盖5，下盖5上部与泥浆杯3下端凹台间置有空心钢套4，上盖1及下盖5与泥浆杯3上下端头透孔处对应开有透孔，上盖1及下盖5与泥浆杯3通过透孔内的平丝堵2固定；泥浆杯3与上盖1及下盖5间置有密封圈6，防止钢套外壁与泥浆杯内壁接触处渗漏。所述的上盖1及下盖5中心开有孔，上盖1及下盖5孔中分别连接有上阀杆8、下阀杆9。
如图2所示，使用时，首先在钢套中浇制人工裂缝，然后安装泥浆杯上盖及上阀杆密封，将泥浆杯倒置，向其中倒入测试堵漏浆(液面低于凹台)，安放钢套、下盖、下阀杆密封，再次将泥浆杯上下调转，最后，将装好的泥浆杯放入加热套10内，加热套10上部接有温度计11，泥浆杯上盖1及下盖5的上下阀杆分别连接气罐12的进气管及回压管，升至预定温度和压力，进行实验。
实验过程：(1)浇制裂缝；使用空心钢套，选用不同厚度金属铝箔间隔，控制模拟裂缝开度，应用G级水泥浇筑人工裂缝，放入养护箱设置合适的温度养护，一定时间后，抽出铝箔垫片，继续养护至水泥具有足够的强度；(2)设备组装：安装泥浆杯上盖及上阀杆密封，将泥浆杯倒置，配制堵漏浆，倒入泥浆杯，安装钢套密封圈，将钢套压入泥浆杯，安装下盖、下阀杆密封，再次将泥浆杯上下调转，泥浆杯安装结束；(3)裂缝封堵实验评价：将泥浆杯放入高温高压失水仪加热套内，连接顶驱气源和冷凝回压接收器，通电使泥浆杯升至预定温度，打开顶驱气源阀杆，为泥浆杯内浆液加压，打开回压接收器阀杆，使堵漏浆进入裂缝并形成封堵，开始计时，待堵漏浆停止滤失且压力恒定，说明堵漏浆在裂缝内形成有效封堵，如果浆液一直漏失，说明不能形成有效封堵。
实施例1
准备厚度20μm铝箔垫片，按照水灰比0.5配制水泥浆，浇筑人工裂缝，放入恒温箱50℃恒温养护4h，拔出垫片，继续养护24h备用
实施例2
准备厚度100μm铝箔垫片，按照水灰比0.5配制水泥浆，浇筑人工裂缝，放入恒温箱50℃恒温养护5h，拔出垫片，继续养护16h备用
实施例3
准备厚度1cm铝箔垫片，按照水灰比0.5配制水泥浆，浇筑人工裂缝，放入恒温箱45℃恒温养护4.5h，拔出垫片，继续养护16h备用
实施例4
准备厚度5cm铝箔垫片，按照水灰比0.5配制水泥浆，浇筑人工裂缝，放入恒温箱45℃恒温养护4.5h，拔出垫片，继续养护16h备用。
应用实施例1人工裂缝进行封堵实验，评价四种可变形材料(记为FD-1，FD-2，FD-3，FD-3，FD-4)的裂缝封堵效果，结果见表1。
表1 应用实施例1进行封堵实验
| 实施例 | 钻井液体系 | 滤失量mL | 停止滤失时间min |
| 第1例 | 基浆 | 全部漏失 | - |
| 第1例 | 基浆+4％FD-1 | 32.4 | 50 |
| 第1例 | 基浆+4％FD-2 | 27.4 | 30 |
| 第1例 | 基浆+4％FD-3 | 18 | 15 |
| 第1例 | 基浆+4％FD-4 | 14.8 | 25 |
实验条件：160℃，3.5MPa，
综合分析钻井液滤失量和滤失时间，FD-3和FD-4降滤失效果显著，形成有效封堵的时间短，封堵效果较好。随着++缝宽的增加，单一粒子不能在缝端形成有效的架桥，需要配合不同粒径的刚性桥堵粒子使用，针对实施例2的人工裂缝，复配刚性桥堵粒子，进行高温高压封堵实验，结果见表2。
表2 应用实施例2进行封堵实验
实验条件：160℃，3.5MPa
应用可膨胀封堵材料，对实施例3和实施例4的人工裂缝进行封堵实验，结果见表3。
表3 可膨胀材料封堵实验
| 实施例 | 钻井液体系 | 停止滤失时间min | 承压MPa |
| 第3例 | 基浆+膨胀材料-1 | 15 | 6 |
| 第4例 | 基浆+膨胀材料-2 | 12 | 4.5 |
新型裂缝封堵实验装置可用于优选封堵材料，评价材料的封堵效果，并实验材料的承压能力，实验仪器可靠性好，操作简便，具有良好的重现性、稳定性，由此建立了钻井液封堵性能的评价新方法。
Claims (2)
1.一种高温高压裂缝封堵模拟装置，包括泥浆杯（3），其特征在于：所述的泥浆杯（3）上下端头处均布有六个螺纹透孔（7），所述的泥浆杯（3）内腔上下端有凹台，泥浆杯（3）上下凹台处分别置有上盖（1）及下盖（5），下盖（5）上部与泥浆杯（3）下端凹台间置有空心钢套（4），上盖（1）及下盖（5）与泥浆杯（3）上下端头透孔处对应开有透孔，上盖（1）及下盖（5）与泥浆杯（3）通过透孔内的平丝堵（2）固定；所述的上盖（1）及下盖 （5）中心开有螺纹孔，上盖（1）及下盖（5）孔中分别连接有上阀杆（8）、下阀杆（9）。
2.根据权利要求1所述的高温高压裂缝封堵模拟装置，其特征在于：所述的泥浆杯（3）与上盖（1）及下盖（5）间置有密封圈（6）。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420634083.5U CN204214835U (zh) | 2014-10-29 | 2014-10-29 | 高温高压裂缝封堵模拟装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201420634083.5U CN204214835U (zh) | 2014-10-29 | 2014-10-29 | 高温高压裂缝封堵模拟装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN204214835U true CN204214835U (zh) | 2015-03-18 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN201420634083.5U Active CN204214835U (zh) | 2014-10-29 | 2014-10-29 | 高温高压裂缝封堵模拟装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN204214835U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105572030A (zh) * | 2015-12-14 | 2016-05-11 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种检测封窜剂封堵强度的实验装置及方法 |
| CN112213199A (zh) * | 2020-09-16 | 2021-01-12 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种钻井液封堵性能评价装置及其用于微裂缝岩心的模拟方法 |
| CN116256239A (zh) * | 2023-05-16 | 2023-06-13 | 成都理工大学 | 一种考虑滤失的封堵带承压性能测试可视化装置及方法 |
-
2014
- 2014-10-29 CN CN201420634083.5U patent/CN204214835U/zh active Active
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| CN116256239A (zh) * | 2023-05-16 | 2023-06-13 | 成都理工大学 | 一种考虑滤失的封堵带承压性能测试可视化装置及方法 |
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