CN206440541U - 一种高密度钻井液高温高压沉降稳定性的实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种高密度钻井液高温高压沉降稳定性的实验装置，包括：高温高压釜体，其外壳上有轴向观察凹槽，观察凹槽的底部为透明材质；高温高压釜体的内壁设有至少一组托架；传感器安装架，包括环形圈以及固定在环形圈上的至少一个传感器座，用于安装温度传感器或压力传感器；传感器安装架通过托架固定在高温高压釜体内；数据采集器，用于采集温度传感器或压力传感器的测量数据；温度控制器，包括套设在高温高压釜体外部的壳体，用于对高温高压釜体进行加热；压力控制器，与高温高压釜体的内部相连，用于控制高温高压釜体的内部的压力。本实用新型易实现、操作简单、同时能直接观察并确定钻井液的上下层液体的分界线。

Description

一种高密度钻井液高温高压沉降稳定性的实验装置

技术领域

本实用新型涉及石油钻井工程的技术领域，尤其涉及一种高密度钻井液高温高压沉降稳定性的实验装置。

背景技术

高密度钻井液常用于深井、超深井或某些高压地层的钻探当中，一般来讲随着钻井深度增加井底温度和压力也逐渐增大，因此深井、超深井多具有高温高压的特点。在高温高压环境下受外来流体或劣质固相的影响钻井液中的处理剂易老化、失效，导致钻井液性能失稳，特别是高密度钻井液中固相含量高，如长期处于高温高压静止状态下易发生沉降失稳，加重材料或悬浮的岩屑沉降，引起钻井液密度发生变化，井眼内压力不平衡，导致井壁失稳、淤埋井眼或钻具，在储层段发生高温沉降还会堵塞孔隙，造成储层损害，因此检测高温高压条件下高密度度钻井液的沉降稳定性具有非常重要的意义。

目前，测量钻井液沉降稳定性的装置很多，但大部分是将高密度钻井液长期静置于量筒内，取上下层钻井液试样，通过测量上下试样密度差确定钻井液沉降稳定性，但这些方法均未能模拟井底高温高压条件下钻井液沉降稳定性；部分研究室虽研发了能够模拟井底条件下的钻井液沉降稳定性的评价装置，但由于体积较大，成本较高，难以在现场推广应用；此外，不能透过评价装置的容器直接观察并确定钻井液的上下层液体的分界线。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提出一种高密度钻井液高温高压沉降稳定性的实验装置，旨在提供方便易携带的高密度钻井液高温高压沉降稳定性的实验装置，同时能直接观察并确定钻井液的上下层液体的分界线。

为实现上述目的，本实用新型提出一种高密度钻井液高温高压沉降稳定性的实验装置，其特征在于，包括：

高温高压釜体，其外壳上有轴向观察凹槽，所述观察凹槽的底部为透明材质；所述高温高压釜体的内壁设有至少一组托架；

保温块，与所述观察凹槽相匹配；

传感器安装架，包括环形圈以及固定在所述环形圈上的至少一个传感器座，用于安装温度传感器或压力传感器；所述传感器安装架通过所述托架固定在所述高温高压釜体内；

数据采集器，用于采集所述温度传感器或压力传感器的测量数据；

温度控制器，包括套设在所述高温高压釜体外部的壳体，用于对所述高温高压釜体进行加热；

压力控制器，与所述高温高压釜体的内部相连，用于控制所述高温高压釜体的内部的压力。

可选地，每组所述托架包括至少两个拖钩，所述拖钩呈型，其一端固定在所述高温高压釜体的内壁上；更具体地，型结构的竖边朝向上方。

可选地，所述观察凹槽的侧壁设有密封用凹槽；所述保温块上设有与所述密封用凹槽相匹配的弹性凸棱。

在具体实施时，所述密封用凹槽的至少一个侧壁为倾斜面，以使所述弹性凸棱能更顺利地滑入到所述密封用凹槽内。

可选地，所述保温块由多层保温层组成。

可选地，所述传感器座能沿所述环形圈移动。

可选地，所述传感器安装架包括两个所述传感器座，分别用于安装温度传感器与压力传感器。

可选地，所述观察凹槽的底部设有刻度。

可选地，所述高温高压釜体包括：

主体，用于盛放钻井液，所述主体的上端内壁设有凹槽与凸台，所述凹槽位于所述凸台上方；

锁紧盖，固定连接在所述主体的上端；

四合环，嵌设在所述凹槽内，且与所述锁紧盖的内表面相接触；

拉紧螺栓，穿过所述主体的侧壁，且与所述四合环相接触；

密封盖，位于所述锁紧盖下方，且与所述凸台的上表面相接触；

上密封环，位于所述密封盖与所述主体的内侧壁之间。

可选地，还包括下密封环，位于所述密封盖与所述凸台之间。

可选地，还包括固定螺栓，固定在所述锁紧盖，所述固定螺栓的一端穿过所述锁紧盖，并与所述密封盖相接触。

本实用新型提出的高密度钻井液高温高压沉降稳定性的实验装置，体积小巧，结构简单。

附图说明

图1为本实用新型的高密度钻井液高温高压沉降稳定性的实验装置的结构示意图；

图2为图1所示的高密度钻井液高温高压沉降稳定性的实验装置的高温高压釜体的结构示意图；

图3为图2所示的高温高压釜体的俯视图；

图4为本实用新型的传感器安装架的结构示意图；

图5为图2所示的高温高压釜体的密封结构的示意图；

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1至图3所示，本实用新型提出一种高密度钻井液高温高压沉降稳定性的实验装置，包括高温高压釜体10、保温块60、传感器安装架70、数据采集器40、温度控制器20、压力控制器30；其中：

高温高压釜体10的外壳上有轴向观察凹槽16，观察凹槽16的底部为透明材质，用于观察钻井液的分层情况；如图2及图3所示，保温块60与观察凹槽16相匹配；保温块60可以由多层保温层组成，以提升保温功能，在具体使用时，在高温高压釜体10内的钻井液完成加温加压及沉降步骤后，可以将保温块60从观察凹槽16内取出，更直观地观察钻井液的沉降结果；观察完毕后，将保温块60放入到观察凹槽16内。

此外，高温高压釜体的10内壁设有至少一组托架，用于固定传感器安装架70；在本实施例中，每组托架包括至少两个拖钩15，拖钩15呈型，其一端固定在高温高压釜体的内壁上；更具体地，型结构的竖边朝向上方，一般地，拖钩15可以均匀分布在高温高压釜体的内壁上，但需要避开观察凹槽16所处的内壁。如图4所示，上述传感器安装架70包括环形圈75以及固定在环形圈75上的至少一个传感器座76，用于安装温度传感器、压力传感器或密度传感器；在具体实施时，传感器座76能沿环形圈75移动，例如传感器座76通过中空圆柱管固定在环形圈75上；传感器安装架可以包括两个传感器座，分别用于安装温度传感器与压力传感器。在另一实施例中，传感器安装架可以包括三个传感器座，分别用于安装温度传感器、压力传感器与密度传感器；密度传感器可以实时监测钻井液密度变化情况。本实用新型将利用传感器安装架将传感器置于高温高压釜体10内，能更快更准确地感知钻井液温度及压力的变化。具体实施时，可以在不同的高度设置多组托架。

数据采集器40用于采集温度传感器或压力传感器的测量数据；温度控制器20包括套设在高温高压釜体外部的壳体，用于对高温高压釜体进行加热；压力控制器10与高温高压釜体的内部相连，用于控制高温高压釜体的内部的压力。其温度的设定可以通过功能控制器50进行，在本实用新型的另一实施例中，压力参数的设定也可以通过功能控制器50进行。

在使用时，向釜体能注入氮气增压至0.5MPa，设定温度50℃，通过温度控制软件控制加热套升温至50℃，根据传感器反馈数据逐步升温升压至实验要求的温度和压力，开始实验计时，通过釜体上中下部传感器实时采集釜体内钻井液密度变化数据，来确定高密度钻井液在高温高压条件下的沉降稳定性。

在本实用新型的一个实施例中，观察凹槽的底部61设有刻度，以便确定每个分层的高度；为了加强观察凹槽与保温块之间的匹配强度，还可以在观察凹槽的侧壁62设置密封用凹槽(图中未显示)；保温块60上设有与密封用凹槽相匹配的弹性凸棱(图中未显示)。在具体实施时，密封用凹槽的至少一个侧壁为倾斜面，以使弹性凸棱能更顺利地滑入到密封用凹槽内。

请同时参照图2和图5，本实施例中，高温高压釜体10包括：主体11，用于盛放钻井液，主体的上端内壁设有凹槽17与凸台18，凹槽17位于凸台18上方；锁紧盖12，固定连接在主体11的上端；四合环81，嵌设在凹槽17内，且与锁紧盖12的内表面相接触；也就是说，四合环81是部分固定在凹槽17内；拉紧螺栓82，穿过主体11的侧壁，且与四合环81相接触；更具体地，是与四合环81的外侧壁相接触；密封盖13，位于锁紧盖12下方，且与凸台18的上表面相接触；上密封环83，位于密封盖13与主体的内侧壁之间；一般地，上密封环83的上表面还可以与四合环81的下表面相接触以提升密封性能。本实施例中，还包括固定螺栓85，固定在锁紧盖12上，固定螺栓85的一端穿过锁紧盖，并与密封盖12相接触。此外，还可以包括下密封环，位于密封盖13与凸台18之间。可见，本实施例中，高温高压釜体10的密封具有多向密封特点，能避免因长期实验发生泄漏。

本实用新型提供的高密度钻井液高温高压沉降稳定性的实验装置，能模拟高温高压状态下的井下空间，将待测高密度钻井液置于高温高压釜体内，通过温压控制系统逐步升温升压至实验设定温度和压力，通过温压控制系统维持实验温度和压力，通过密度传感器实时监测钻井液密度变化情况，至实验时间，泄压降温至常温常压；具有易实现、操作简单、重复性高、测量准确的优点，对解决石油钻井中的高密度钻井液高温高压条件下易发生加重材料和岩屑沉降问题具有重大指导意义。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种高密度钻井液高温高压沉降稳定性的实验装置，其特征在于，包括：

高温高压釜体，其外壳上有轴向观察凹槽，所述观察凹槽的底部为透明材质；所述高温高压釜体的内壁设有至少一组托架；

保温块，与所述观察凹槽相匹配；

传感器安装架，包括环形圈以及固定在所述环形圈上的至少一个传感器座，用于安装温度传感器或压力传感器；所述传感器安装架通过所述托架固定在所述高温高压釜体内；

数据采集器，用于采集所述温度传感器或压力传感器的测量数据；

温度控制器，包括套设在所述高温高压釜体外部的壳体，用于对所述高温高压釜体进行加热；

压力控制器，与所述高温高压釜体的内部相连，用于控制所述高温高压釜体的内部的压力。

2.根据权利要求1所述高密度钻井液高温高压沉降稳定性的实验装置，其特征在于，每组所述托架包括至少两个拖钩，所述拖钩呈型，其一端固定在所述高温高压釜体的内壁上。

3.根据权利要求1所述高密度钻井液高温高压沉降稳定性的实验装置，其特征在于，所述观察凹槽的侧壁设有密封用凹槽；所述保温块上设有与所述密封用凹槽相匹配的弹性凸棱。

4.根据权利要求1所述高密度钻井液高温高压沉降稳定性的实验装置，其特征在于，所述保温块由多层保温层组成。

5.根据权利要求1所述高密度钻井液高温高压沉降稳定性的实验装置，其特征在于，所述传感器座能沿所述环形圈移动。

6.根据权利要求1所述高密度钻井液高温高压沉降稳定性的实验装置，其特征在于，所述传感器安装架包括两个所述传感器座，分别用于安装温度传感器与压力传感器。

7.根据权利要求1所述高密度钻井液高温高压沉降稳定性的实验装置，其特征在于，所述观察凹槽的底部设有刻度。

8.根据权利要求1所述高密度钻井液高温高压沉降稳定性的实验装置，其特征在于，所述高温高压釜体包括：

主体，用于盛放钻井液，所述主体的上端内壁设有凹槽与凸台，所述凹槽位于所述凸台上方；

锁紧盖，固定连接在所述主体的上端；

四合环，嵌设在所述凹槽内，且与所述锁紧盖的内表面相接触；

拉紧螺栓，穿过所述主体的侧壁，且与所述四合环相接触；

密封盖，位于所述锁紧盖下方，且与所述凸台的上表面相接触；

上密封环，位于所述密封盖与所述主体的内侧壁之间。

9.根据权利要求8所述高密度钻井液高温高压沉降稳定性的实验装置，其特征在于，还包括下密封环，位于所述密封盖与所述凸台之间。

10.根据权利要求8所述高密度钻井液高温高压沉降稳定性的实验装置，其特征在于，还包括固定螺栓，固定在所述锁紧盖，所述固定螺栓的一端穿过所述锁紧盖，并与所述密封盖相接触。