CN206074376U - 一种模拟井下堵漏材料磨蚀及相应封堵层性能变化的实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种模拟井下堵漏材料磨蚀及相应封堵层性能变化的实验装置，主要由储罐、注水泵、模拟钻杆、釜体、岩心、模拟井眼、温控器、加温片、开关、排液桶、封堵层形成装置、量筒、氮气瓶组成。所述釜体内装有岩心，岩心为环形，外径30cm、高30cm、内径15cm；所述岩心内装有模拟钻杆，模拟钻杆外径10cm；堵漏浆自输入管线进入模拟钻杆，在模拟钻杆中喷出后沿模拟井眼环空上返，上返过程中与所述岩心内壁碰撞、磨蚀，上返后沿输出管线流回储罐，再次抽送，如此循环；通过所述封堵层形成装置可测试堵漏材料封堵性及相应封堵层性能变化。本实用新型的优点：适用油气井堵漏中研究堵漏材料形状、粒度的变化，及对相应封堵层性能产生的影响，仪器操作简单、岩心易于更换。

Description

一种模拟井下堵漏材料磨蚀及相应封堵层性能变化的实验 装置

技术领域

本实用新型涉及油气钻井中堵漏研究技术领域，更具体地涉及一种模拟井下堵漏材料磨蚀及相应封堵层性能变化的实验装置。

背景技术

井漏是油气钻井中普遍的一种井下事故。桥接堵漏是应用最广泛的堵漏方式，在桥接堵漏中，刚性堵漏材料的粒径选择是有效封堵漏层的重要技术指标，一般颗粒堵漏材料粒级的选择为漏失通道的(1/3～2/3)。但室内封堵实验优选出的最佳堵漏材料级配，应用到现场工程实践中，往往不能有效封堵漏层。其重要原因之一，是堵漏浆泵入井内，需要不断循环，一般几个小时至几十个小时不等。在循环过程中，堵漏材料与井壁之间、堵漏材料与堵漏材料之间不断碰撞、磨蚀，导致材料形状、粒度不断变化。尤其是在超深井中，漏点深且需要长时间才能封堵，堵漏浆需要在井筒内循环的时间更长，封堵材料形状、粒度变化更大，如此往往导致堵漏材料由于磨圆度提升和粒径变小而不能在漏失通道处有效架桥，最终导致室内实验优化出的封堵效果良好的配方应用到工程现场效果不佳。

如何能够在堵漏实验中正确模拟井壁磨蚀对堵漏材料粒径的影响，为油气钻井液防漏堵漏技术提供科学依据，一直是困扰提高堵漏技术水平和准确程度的一大难题。目前已有的室内堵漏实验装置通常使用金属光滑壁面模拟井壁壁面，这与实际壁面材质和粗糙度差异极大。专利CN205139114U公开的一种模拟光滑与粗糙裂缝壁面堵漏实验装置，通过在金属块的裂缝表面粘贴不同型号的砂纸或有点状、线状、交叉线状等刻痕的金属片来模拟不同裂缝面的粗糙度，进而模拟不同岩性地层中的裂缝。该堵漏装置较以往相比，有一定进步。但仍存在两点不足：首先，裂缝壁面是岩体，用具有一定粗糙度的金属块模拟裂缝面存在误差仍较大；其次，仅考虑对裂缝面粗糙度的模拟，未考虑堵漏时井壁磨蚀对封堵材料粒度的影响。由此可见，为了更真实模拟井下堵漏材料变化及其对封堵性能的影响，急需研制出一种模拟井下堵漏材料磨蚀及其对封堵层性能影响的实验装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种模拟井下堵漏材料磨蚀及相应封堵层性能变化的实验装置。为达到以上技术目的，本实用新型采用的技术方案是：本实用新型一种模拟井下堵漏材料磨蚀及相应封堵层性能变化的实验装置，主要由储罐、注水泵、堵漏浆流动管线、模拟钻杆、釜体、模拟井眼、岩心、温控器、加温片、开关、排液桶、封堵层形成装置、量筒、氮气瓶组成。所述釜体内装有岩心，岩心为环形，外径30cm、高30cm、内径15cm，岩心所属岩石类型及内壁粗糙程度与实际井壁相同。所述岩心内装有模拟钻杆，模拟钻杆外径10cm。所述岩心与所述模拟钻杆共同构成模拟井眼。堵漏浆自输送管线进入模拟钻杆，在模拟钻杆中喷出后沿模拟井眼环空上返，上返过程中受所述岩心内壁碰撞、磨蚀，堵漏浆上返完成后沿输出管线流回储罐，通过注水泵再次抽送，如此循环。调节所述氮气瓶控制模拟井筒内的环空压力。调节所述注水泵的排量控制堵漏浆流动速度，以模拟堵漏浆在井筒中的流动。调节所述注水泵的运行时间来模拟堵漏浆在井筒内循环时间。调节所述温控器，控制模拟井眼温度同实际井底温度。

本实用新型的优点：1.本实用新型具备模拟各种井壁的实验岩心模块，因井壁岩石类型复杂，壁面粗糙度多变，根据实验要求，配备了多种模拟不同岩石类型、不同粗糙度的岩心模块，来模拟堵漏材料在各类井壁中的磨蚀，达到真实模拟实际工况的目的。2.本实用新型具有加温功能，通过温控器调节加温片，可以根据需要，选择模拟井底条件的恒定温度，温度调节范围为0～250℃，使相关研究实验方便易行。

附图说明

图1是本实用新型一种模拟井下堵漏材料磨蚀及相应封堵层性能变化的实验装置的结构示意图。

图中：1.注水泵，2.储罐，3.模拟钻杆，4.釜体，5.岩心，6.模拟井眼，7.加温片，8.温控器，9.开关，10.排液桶，11封堵层形成装置，12量筒，13氮气瓶。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，本实用新型一种模拟井下堵漏材料磨蚀及相应封堵层性能变化的实验装置，主要由注水泵1，储罐2，模拟钻杆3，釜体4，岩心5，模拟井眼6，加温片7，温控器8，开关9，排液桶10，封堵层形成装置11，量筒12，氮气瓶13组成。根据井底实际温度设置控温器8，根据井壁岩石类型及粗糙度选择岩心5，依堵漏实验优选出的配方配置堵漏浆，并装入储罐2中；启动注水泵1将堵漏浆抽送到输入管线中，调节注水泵1排量以控制堵漏浆流动速度，通过输送管线进入模拟钻杆3，堵漏浆自模拟钻杆3喷出后，在模拟井眼6环空中上返，上返过程中受到岩心5内壁的磨蚀，上返的堵漏浆通过输出管线返回至储罐2，通过注水泵1再次抽送到输入管线，如此循环；通过调节注水泵1的排量控制堵漏浆流动速度，以模拟堵漏浆在井筒中的流动，通过控制氮气瓶13压力以模拟井筒环空压力，通过控制注水泵1工作时间以模拟堵漏浆在井内循环时间；实验过程中，定时卸压降温，打开开关9，排放一定量堵漏浆到量筒12中，过滤量筒12中的堵漏浆，得到磨蚀后的堵漏材料颗粒，清洗、烘干，测量堵漏材料颗粒磨圆度、粒度组成及分布，比较磨蚀前后磨圆度、材料粒径变化，计算D50降级率和D90降级率。实验过程中，定时安装封堵层形成装置11，打开开关9，测试磨蚀后的堵漏浆能否封堵一定缝宽的裂缝及所形成封堵层性能(承压能力、孔隙度、渗透率等参数)变化。实验结束后，卸压降温，将剩余堵漏将排放到排液桶10中。

Claims (2)

1.一种模拟井下堵漏材料磨蚀及相应封堵层性能变化的实验装置，主要由注水泵(1)、储罐(2)、模拟钻杆(3)、釜体(4)、岩心(5)、模拟井眼(6)、加温片(7)、温控器(8)、开关(9)、排液桶(10)、封堵层形成装置(11)、量筒(12)、氮气瓶(13)组成，其特征在于：釜体(4)内装有岩心(5)，岩心(5)内装有模拟钻杆(3)；釜体(4)内装有加温片(7)，加温片(7)连接温控器(8)；注水泵(1)一端通过输入管线连接模拟钻杆(3)，注水泵(1)另一端连接储罐(2)，储罐(2)还连接模拟井眼(6)，由此构成堵漏浆循环系统。

2.根据权利要求1所述的一种模拟井下堵漏材料磨蚀及相应封堵层性能变化的实验装置，其特征在于：釜体(4)内装有外径30cm、内径15cm、高30cm的岩心(5)；模拟井眼(6)内装有外径10cm的模拟钻杆(3)。