CN208885268U - 一种高温高压下井壁水侵模拟实验装置 - Google Patents
一种高温高压下井壁水侵模拟实验装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN208885268U CN208885268U CN201821236727.XU CN201821236727U CN208885268U CN 208885268 U CN208885268 U CN 208885268U CN 201821236727 U CN201821236727 U CN 201821236727U CN 208885268 U CN208885268 U CN 208885268U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pressure
- simulation
- gauge
- temperature
- valve group
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种高温高压下井壁水侵模拟实验装置，包括地层模拟系统、模拟钻井液循环流动系统和岩心围压控制系统，地层模拟系统包括高温高压反应釜和人造模拟岩心，模拟钻井液循环流动系统包括模拟井筒、循环动力泵和流体体积计量仪，模拟井筒分别与循环动力泵和流体体积计量仪连通；岩心围压控制系统包括高压氮气瓶和高压气体注入阀组，高压氮气瓶通过管道与高压气体注入阀组相连，高压氮气瓶与高压气体注入阀组之间设有气体调压阀，高压气体注入阀组与人造模拟岩心连通；人造模拟岩心上安装有探针和加热电阻板，加热电阻板与温控装置电连接，数据采集装置分别与液压表、气压表、温控装置、压力表通过导电线电连接。
Description
技术领域
本实用新型属于欠平衡钻井技术领域，具体涉及一种高温高压下井壁水侵模拟实验装置。
背景技术
在欠平衡钻井技术发展过程中，井壁稳定问题一直是一个很大的难题，实际工况中，钻井液一旦侵入泥页岩储层，将使井筒附近含水饱和度逐渐增大，导致近井壁地带的岩石强度降低，导致井壁坍塌或缩径。通过先期一些文献和专利的调研，发现钻井过程中液相侵入地层的控制因素主要有井筒和地层间的压力差、毛管力、化学势差三种。
针对泥页岩储层钻井过程中的井壁稳定性问题，相关的文献或专利做了相关的研究：向岩心周围注入高压气体来模拟真实地层高压环境，岩心右端面直接裸露于模拟井筒，由岩心左端面注入高压气体，通过检测模拟井筒中气体流量变化来间接研究逆流自吸作用的强弱程度。该研究方法中产生逆流自吸的控制因素有欠压差值、毛管力、化学势三种，且实验过程中三种控制因素同时存在，没有明确说明各种控制因素单独或双重作用下的逆流自吸强度大小，另外实验过程中没能模拟真实地层中的高温条件。
实用新型内容
本实用新型的目的是解决上述问题，提供一种结构简单，使用方便，能够接近模拟地下真实钻井情况的高温高压下井壁水侵模拟实验装置。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种高温高压下井壁水侵模拟实验装置，包括地层模拟系统、模拟钻井液循环流动系统和岩心围压控制系统，地层模拟系统包括高温高压反应釜和人造模拟岩心，人造模拟岩心位于高温高压反应釜内部，高温高压反应釜的内壁与人造模拟岩心之间安装有橡胶密封套；模拟钻井液循环流动系统包括模拟井筒、循环动力泵和流体体积计量仪，模拟井筒的底部通过管道与循环动力泵连通，模拟井筒的顶部通过管道与流体体积计量仪连通，流体体积计量仪与循环动力泵通过管道连通，模拟井筒的上部与流体体积计量仪之间还安装有液压表；流体体积计量仪的上部通过第二单向阀与液体注入口相连，液体注入口的上端通过管道与液体压缩泵相连，液体压缩泵通过管道与储液罐相连，岩心围压控制系统包括高压氮气瓶和高压气体注入阀组，高压氮气瓶通过管道与高压气体注入阀组相连，高压氮气瓶与高压气体注入阀组之间设有气体调压阀，高压气体注入阀组与人造模拟岩心连通；高压气体注入阀组与气体调压阀之间还设有气压表；人造模拟岩心上安装有探针和加热电阻板，探针位于人造模拟岩心外部与储液箱相连，人造模拟岩心与储液箱之间安装有压力表，加热电阻板与温控装置电连接；数据采集装置分别与液压表、气压表、温控装置、压力表通过导电线电连接，数据采集装置能够将液压表、气压表、温控装置、压力表的数据进行采集和分析。
优选地，所述高压气体注入阀组包括结构相同的第一高压气体注入阀组和第二高压气体注入阀组，第一高压气体注入阀组包括数量为三个且结构相同的高压气体注入阀，高压气体注入阀的一端位于人造模拟岩心内部，另一端位于高温高压反应釜的外部且并联后与气体调压阀相连。
优选地，所述气压表位于第一高压气体注入阀组与气体调压阀之间。
优选地，所述模拟井筒与循环动力泵之间设有第一单向阀。
优选地，所述液体注入口与液体压缩泵之间还设有第三单向阀。
优选地，所述流体体积计量仪的底部安装有闸阀。
优选地，所述人造模拟岩心为圆柱体结构，人造模拟岩心的直径为5cm，高度为10cm。
优选地，所述人造模拟岩心内部的压强为1.5MPa。
优选地，所述高温高压反应釜内部的温度为120℃。
本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型所提供的一种高温高压下井壁水侵模拟实验装置，将高温高压反应釜左侧上下两端面钻孔形成直接与模拟岩心左端面接触的模拟井筒，高压流体在模拟井筒中循环流动更加接近地下真实钻井情况。
2、通过高精度流体体积计量仪测定实验过程中的实时水侵量，另外高精度流体体积计量仪底端装有液体排出口，方便更换流体循环流动通道中流体，实现控制模拟井筒与人造模拟岩心内流体化学势差的目的。
3、人造模拟岩心右端面安装有探针，通过导体与压力表和盛有与人造模拟岩心内流体同离子浓度的储液箱，形成盐桥，当水侵入到岩心右端面时，压力表指针将发生变化，此时终止实验。
附图说明
图1是本实用新型一种高温高压下井壁水侵模拟实验装置的结构示意图。
附图标记说明：1、高温高压反应釜；2、人造模拟岩心；3、模拟井筒；4、橡胶密封套；5、高压气体注入阀；6、第一单向阀；7、循环动力泵；8、闸阀；9、流体体积计量仪； 10、第二单向阀；11、液体注入口；12、第三单向阀；13、液体压缩泵；14、储液罐；15、液压表；16、气压表；17、温控装置；18、探针；19、压力表；20、气体调压阀；21、储液箱；22、高压氮气瓶；23、数据采集装置；24、第一高压气体注入阀组；25、第二高压气体注入阀组；26、加热电阻板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的说明：
如图1所示，本实用新型提供的一种高温高压下井壁水侵模拟实验装置，包括地层模拟系统、模拟钻井液循环流动系统和岩心围压控制系统，地层模拟系统包括高温高压反应釜1和人造模拟岩心2，人造模拟岩心2位于高温高压反应釜1内部，高温高压反应釜1的内壁与人造模拟岩心2之间安装有橡胶密封套4，橡胶密封套4能够对人造模拟岩心2达到良好的密封环境。模拟钻井液循环流动系统包括模拟井筒3、循环动力泵7和流体体积计量仪9，模拟井筒3的底部通过管道与循环动力泵7连通，模拟井筒3的顶部通过管道与流体体积计量仪9连通，流体体积计量仪9与循环动力泵7通过管道连通，模拟井筒3的上部与流体体积计量仪9之间还安装有液压表15。流体体积计量仪9的上部通过第二单向阀10 与液体注入口11相连，液体注入口11的上端通过管道与液体压缩泵13相连，液体压缩泵 13通过管道与储液罐14相连，岩心围压控制系统包括高压氮气瓶22和高压气体注入阀组，高压氮气瓶22通过管道与高压气体注入阀组相连，高压氮气瓶22与高压气体注入阀组之间设有气体调压阀20，高压气体注入阀组与人造模拟岩心2连通；高压气体注入阀组与气体调压阀20之间还设有气压表16；人造模拟岩心2上安装有探针18和加热电阻板26，探针18位于人造模拟岩心2外部与储液箱21相连，人造模拟岩心2与储液箱21之间安装有压力表19，加热电阻板26与温控装置17电连接，储液箱21内部装有与饱和岩心液体同离子浓度溶液。数据采集装置23分别与液压表15、气压表16、温控装置17、压力表19通过导电线电连接，数据采集装置23能够将液压表15、气压表16、温控装置17、压力表19的数据进行采集和分析。
模拟井筒3与循环动力泵7之间设有第一单向阀6，模拟井筒3、第一单向阀6、循环动力泵7、流体体积计量仪9和液压表15，以及连接的管道构成流体循环流动通道，在图1 中箭头表示的是管道内流体的流动方向。
数据采集装置23通过电连接的设备，实时监控地层模拟系统和流体循环流动通道中的压力和温度。人造模拟岩心2上安装的探针18、压力表19和储液箱21形成盐桥。
流体体积计量仪9的底部安装有闸阀8，打开闸阀8时，流体体积计量仪9中的液体通过闸阀8排出流体体积计量仪9。
液体注入口11与液体压缩泵13之间还设有第三单向阀12，第二单向阀10和第三单向阀12能够使储液罐14内部的液体，在液体压缩泵13的作用之下通过第三单向阀12进入液体注入口11，通过第二单向阀10进入流体体积计量仪9而不会发生倒流的情况。
高压气体注入阀组包括结构相同的第一高压气体注入阀组24和第二高压气体注入阀组25，第一高压气体注入阀组24包括数量为三个且结构相同的高压气体注入阀5，高压气体注入阀5的一端位于人造模拟岩心2内部，另一端位于高温高压反应釜1的外部且并联后与气体调压阀20相连。气压表16位于第一高压气体注入阀组24与气体调压阀20之间。
人造模拟岩心2为圆柱体结构，人造模拟岩心2的直径为5cm，高度为10cm。人造模拟岩心2内部的压强为1.5MPa，高温高压反应釜1内部的温度为120℃，在实际使用过程中人造模拟岩心2内部的压强，高温高压反应釜1内部的温度可以根据实际使用需要进行对应的调节，以满足实验的需要达到最佳的实验效果。
高压氮气瓶22中的高压氮气通过气体调压阀20之后，再通过管路分别通入第一高温高压气体注入阀组24和第二高压气体注入阀组25，最后通过高压气体注入阀5注入人造模拟岩心2内部。
在本实施例中，连接各个部件所采用的管道均为现有的技术成熟的耐高压管道设备，其余设备均为现有成熟技术设备。
为了便于理解本实用新型的工作原理，将本实用新型的实验过程叙述一遍：
第一步：将人造模拟岩心2在5％的Kcl溶液中充分浸泡，使其完全饱和，然后将饱和溶液后的人造模拟岩心2置于高温高压反应釜1内，由温控装置17调节高温高压反应釜1内温度为120℃，模拟真实地层中的高温环境，其中Kcl为现有的氯化钾溶液。
第二步：打开气体调压阀20，由高压氮气瓶22通过高压气体注入阀5向预设饱和浓度的人造模拟岩心2中注入高压气体，维持人造模拟岩心2内的压强为1.5MPa。
第三步：研究毛管力单重作用下的水侵规律：打开第三单向阀12、第二单向阀10和第一单向阀6，通过液体压缩泵13向循环流动通道中注入浓度为5％的Kcl溶液，待流体循环通道中的液体压力达到1.5Mpa时，关闭第二单向阀10，然后开启循环动力泵7使流体在流体循环通道中开始流动，通过高精度的流体体积计量仪9记录不同时间下的液体减少量(即水侵量)，一定时间后，取出并切开人造模拟岩心2，观察流体侵入人造模拟岩心2的深度。
第四步：研究毛管力和化学势双重作用下的水侵规律：打开闸阀8，排出第三步中流体体积计量仪9中的实验流体，关闭闸阀8和循环动力泵7，然后打开第二单向阀10，通过液体压缩泵13向循环流动通道中注入浓度为7％(浓度大于5％即可)的Kcl溶液，接下来操作步骤与第三步的步骤相同。
第五步：研究毛管力和压差双重作用下的水侵规律：打开闸阀8，排出第三步中流体体积计量仪9中的实验流体，关闭闸阀8和循环动力泵7，然后打开第二单向阀10，通过液体压缩泵13向循环流动通道中注入浓度为5％的Kcl溶液，使循环通道中的液体压力接近1.5Mpa(大于1.5Mpa时，模拟过平衡钻井条件，小于1.5Mpa时，模拟欠平衡钻井条件)，接下来操作步骤与第三步的步骤相同。
第六步：研究压差、毛管力、化学势三重作用下的水侵规律：打开闸阀8，排出第三步中流体体积计量仪9中的实验流体，关闭闸阀8和循环动力泵7，然后打开第二单向阀10，通过液体压缩泵13向循环流动通道中注入浓度略大于5％的Kcl溶液，控制循环通道中的液体压力接近1.5Mpa，接下来操作步骤与第三步的步骤相同。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的原理，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用新型实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本实用新型的保护范围内。
Claims (9)
1.一种高温高压下井壁水侵模拟实验装置，其特征在于：包括地层模拟系统、模拟钻井液循环流动系统和岩心围压控制系统，地层模拟系统包括高温高压反应釜(1)和人造模拟岩心(2)，人造模拟岩心(2)位于高温高压反应釜(1)内部，高温高压反应釜(1)的内壁与人造模拟岩心(2)之间安装有橡胶密封套(4)；模拟钻井液循环流动系统包括模拟井筒(3)、循环动力泵(7)和流体体积计量仪(9)，模拟井筒(3)的底部通过管道与循环动力泵(7)连通，模拟井筒(3)的顶部通过管道与流体体积计量仪(9)连通，流体体积计量仪(9)与循环动力泵(7)通过管道连通，模拟井筒(3)的上部与流体体积计量仪(9)之间还安装有液压表(15)；流体体积计量仪(9)的上部通过第二单向阀(10)与液体注入口(11)相连，液体注入口(11)的上端通过管道与液体压缩泵(13)相连，液体压缩泵(13)通过管道与储液罐(14)相连，岩心围压控制系统包括高压氮气瓶(22)和高压气体注入阀组，高压氮气瓶(22)通过管道与高压气体注入阀组相连，高压氮气瓶(22)与高压气体注入阀组之间设有气体调压阀(20)，高压气体注入阀组与人造模拟岩心(2)连通；高压气体注入阀组与气体调压阀(20)之间还设有气压表(16)；人造模拟岩心(2)上安装有探针(18)和加热电阻板(26)，探针(18)位于人造模拟岩心(2)外部与储液箱(21)相连，人造模拟岩心(2)与储液箱(21)之间安装有压力表(19)，加热电阻板(26)与温控装置(17)电连接；数据采集装置(23)分别与液压表(15)、气压表(16)、温控装置(17)、压力表(19)通过导电线电连接，数据采集装置(23)能够将液压表(15)、气压表(16)、温控装置(17)、压力表(19)的数据进行采集和分析。
2.根据权利要求1所述的一种高温高压下井壁水侵模拟实验装置，其特征在于：所述高压气体注入阀组包括结构相同的第一高压气体注入阀组(24)和第二高压气体注入阀组(25)，第一高压气体注入阀组(24)包括数量为三个且结构相同的高压气体注入阀(5)，高压气体注入阀(5)的一端位于人造模拟岩心(2)内部，另一端位于高温高压反应釜(1)的外部且并联后与气体调压阀(20)相连。
3.根据权利要求2所述的一种高温高压下井壁水侵模拟实验装置，其特征在于：所述气压表(16)位于第一高压气体注入阀组(24)与气体调压阀(20)之间。
4.根据权利要求1所述的一种高温高压下井壁水侵模拟实验装置，其特征在于：所述模拟井筒(3)与循环动力泵(7)之间设有第一单向阀(6)。
5.根据权利要求1所述的一种高温高压下井壁水侵模拟实验装置，其特征在于：所述液体注入口(11)与液体压缩泵(13)之间还设有第三单向阀(12)。
6.根据权利要求1所述的一种高温高压下井壁水侵模拟实验装置，其特征在于：所述流体体积计量仪(9)的底部安装有闸阀(8)。
7.根据权利要求1所述的一种高温高压下井壁水侵模拟实验装置，其特征在于：所述人造模拟岩心(2)为圆柱体结构，人造模拟岩心(2)的直径为5cm，高度为10cm。
8.根据权利要求1所述的一种高温高压下井壁水侵模拟实验装置，其特征在于：所述人造模拟岩心(2)内部的压强为1.5MPa。
9.根据权利要求1所述的一种高温高压下井壁水侵模拟实验装置，其特征在于：所述高温高压反应釜(1)内部的温度为120℃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201821236727.XU CN208885268U (zh) | 2018-08-02 | 2018-08-02 | 一种高温高压下井壁水侵模拟实验装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201821236727.XU CN208885268U (zh) | 2018-08-02 | 2018-08-02 | 一种高温高压下井壁水侵模拟实验装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN208885268U true CN208885268U (zh) | 2019-05-21 |
Family
ID=66507937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201821236727.XU Expired - Fee Related CN208885268U (zh) | 2018-08-02 | 2018-08-02 | 一种高温高压下井壁水侵模拟实验装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN208885268U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108661626A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-10-16 | 西南石油大学 | 一种高温高压下井壁水侵模拟实验装置 |
| CN112610203A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-04-06 | 中国石油大学(华东) | 一种天然裂缝地层呼吸效应的模拟装置和方法 |
| CN115075793A (zh) * | 2022-07-01 | 2022-09-20 | 西南石油大学 | 无限级智能滑套 |
-
2018
- 2018-08-02 CN CN201821236727.XU patent/CN208885268U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108661626A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-10-16 | 西南石油大学 | 一种高温高压下井壁水侵模拟实验装置 |
| CN108661626B (zh) * | 2018-08-02 | 2023-11-21 | 西南石油大学 | 一种高温高压下井壁水侵模拟实验装置 |
| CN112610203A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-04-06 | 中国石油大学(华东) | 一种天然裂缝地层呼吸效应的模拟装置和方法 |
| CN115075793A (zh) * | 2022-07-01 | 2022-09-20 | 西南石油大学 | 无限级智能滑套 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN208885268U (zh) | 一种高温高压下井壁水侵模拟实验装置 | |
| CN106121601B (zh) | 一种泡沫驱油物理模拟装置及方法 | |
| CN108661626A (zh) | 一种高温高压下井壁水侵模拟实验装置 | |
| WO2016078164A1 (zh) | 天然气水合物开采全过程模拟实验系统及模拟方法 | |
| CN103556993B (zh) | 低渗透油田平面五点法井网二氧化碳驱仿真实验模拟方法 | |
| CN109113692B (zh) | 基质-裂缝双重介质吞吐物理模拟装置及评价吞吐过程采收率的方法 | |
| CN103674593B (zh) | 一种用于模拟低渗储层压裂直井水驱油实验的装置及方法 | |
| CN106593384B (zh) | 具有螺旋射孔水平井的水力压裂物理模拟方法 | |
| CN103760087B (zh) | 用于岩体渗流试验的可持续加压的渗透装置 | |
| CN106501488B (zh) | 真三轴加砂压裂试验机及其试验方法 | |
| CN111075441B (zh) | 一种边底水稠油油藏热采后冷采三维物理模拟实验装置及方法 | |
| CN202946125U (zh) | 一种井筒携液助采可视化试验装置 | |
| CN107916915A (zh) | 高温高压条件下碳化水的驱替系统及其方法 | |
| CN102704922A (zh) | 超临界二氧化碳携砂流动机理研究实验装置 | |
| CN111679061B (zh) | 冻土地层融化沉降试验模拟装置及方法 | |
| CN105952424A (zh) | 一种超临界水驱油模拟装置及方法 | |
| CN104568699A (zh) | 测量超临界二氧化碳压裂液滤失系数的方法 | |
| CN108868716A (zh) | 一种用于评价co2乳液对油藏驱替效果的系统及方法 | |
| CN110924907B (zh) | 一种ct扫描用多段测压水气交替采油实验装置及方法 | |
| CN104535724A (zh) | 测量超临界二氧化碳压裂液滤失系数的装置及方法 | |
| CN203732406U (zh) | 用于岩体渗流试验的可持续加压的渗透装置 | |
| CN110967364A (zh) | 一种核磁共振用的组合式注水吞吐实验装置与实验方法 | |
| CN104391079B (zh) | 油气井工作液储层保护效果动态测试方法 | |
| CN115749703B (zh) | 一种注co2吞吐提高非均质底水气藏采出程度的方法 | |
| CN209179723U (zh) | 一种化学剂调堵疏性能评价实验装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190521 Termination date: 20200802 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |