CN210460642U - 一种钻井液化学渗透压差测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钻井液化学渗透压差测试装置，包括依次连接的钻井液罐、中间容器、实验筒、第一恒压泵和地层水罐，中间容器由钻井液腔、活塞和水腔组成，实验筒由地层水筒、钻井液筒和岩心筒组成，地层水筒和钻井液筒的一端均为开口，另一端均设有端盖，岩心筒左右两端设有接头，接头上设有螺纹，岩心筒内设有岩心，同时设有紧贴岩心的胶筒，胶筒和岩心筒之间为围压室。通过设置可拆卸的实验筒，使得岩心便于安装，同时也使得实验筒便于清理；通过在岩心筒上设置胶筒和围压室，极大的减少了钻井液和地层水通过岩心与岩心筒侧壁进行交换的概率，同时围压室还模拟了实际地层环境，使得实验结果更加准确。

Description

一种钻井液化学渗透压差测试装置

技术领域

本实用新型涉及油田实验设备技术领域，具体涉及一种钻井液化学渗透压差测试装置。

背景技术

影响井壁稳定性的因素很多，如地层岩性、构造应力、地层温度、钻井液浸泡和渗透等。钻井液与地层空隙流体之间的渗透压差即化学势差是钻井液进出泥页岩地层的动力之一，由于钻井液一般与泥页岩地层的空隙流体之间的无机盐离子、阴离子、水化阳离子及水化阴离子等的浓度存在差别，因此钻井液与空隙流体之间存在化学势差，水和各组分会在化学势差的作用下扩散迁移：当钻井液中水和各组分的化学势高于孔隙流体中的化学势时，水和各组分在化学势的作用下进入地层，引发泥页岩地层水化膨胀，从而不利于井壁稳定；反之，当钻井液中水和各组分的化学势低于孔隙流体中的化学势时，地层流体将向井筒扩散迁移，从而有利于井壁稳定。

为防止井壁的坍塌，20世纪70年代初，国外首先提出了油包水乳化钻井液的井壁稳定机理—活度平衡，即亲水的、渗透率极低的泥页岩与油基钻井液之间形成了半透膜，可以通过适当增加水相中无机盐的浓度，使钻井液和地层水的活度保持平衡，增大钻井液的反向渗透压差，从而达到阻止油基钻井液中的水向地层运移，防止泥页岩水化，进一步防止井壁坍塌。因此监测钻井液与泥页岩之间所产生的化学渗透压差，可有效的判断井筒与地层间水和其中组分扩散和迁移规律，从而为科学的选择有利于井壁稳定的、防止坍塌的钻井液体系和处理剂提供有效的检测和评价方法。

现有技术多通过在实验室模拟相应地层中泥页岩与钻井液的渗透压差，如中国专利CN207863949U公开了一种钻井液化学渗透压差测试装置，通过抽真空使泥岩岩心注满地层水，模拟地层间隙流体；通过向泥岩岩心两侧的密闭空腔内分别注入钻井液和地层水，模拟泥页岩井壁两侧的流体分布，测定出钻井液与地层间隙流体的化学渗透压差，为提供钻井液抑制性和井壁稳定能力提供了数据支持，为选择有利于井壁稳定的、防止坍塌的钻井液体系和处理剂提供的检测和评价方法。

上述测试装置存在的问题是，由于岩心不可能完全贴合岩心筒筒壁，当采用上述装置进行试验时，钻井液和水会通过岩心筒和岩心之间的缝隙进行交换，导致最终测得的实验结果严重失真，同时也难于将所述的岩心置于岩心筒之间操作较为困难。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种钻井液化学渗透压差测试装置。

为了实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：一种钻井液化学渗透压差测试装置，包括依次连接的钻井液罐、中间容器、实验筒、第一恒压泵和地层水罐，所述中间容器由钻井液腔、活塞和水腔组成，所述钻井液腔上设有钻井液进口管和钻井液出口管，所述钻井液进口管连接钻井液罐，所述钻井液出口管连接实验筒，所述地层水罐通过第二恒压泵连接水腔；

所述实验筒包括地层水筒、钻井液筒和岩心筒，所述地层水筒和钻井液筒的一端均为开口，另一端均设有端盖，所述岩心筒左右两端设有接头，所述接头上设有螺纹，对应的，所述钻井液筒和地层水筒的开口端上均设有相应的螺纹，所述钻井液筒的端盖端通过钻井液出口管连接钻井液腔，所述地层水筒的端盖端连接第一恒压泵，所述岩心筒内设有岩心，同时设有紧贴岩心的胶筒，所述胶筒和岩心筒之间为围压室。

进一步的，所述地层水筒和钻井液筒上均设有压力传感器。

进一步的，所述地层水筒和钻井液筒上均设有排液管和排气管，所述排气管和排液管上均设有阀门。

进一步的，所述中间容器和钻井液筒之间设有第二阀门，所述钻井液筒和第二阀门之间的管道上还连接有真空泵。

进一步的，所述装置还包括控制电脑，所述控制电脑电连接压力传感器。

本实用新型的有益效果如下：

1、通过设置可拆卸的实验筒，使得岩心便于安装，同时也使得实验筒便于清理；通过在岩心筒上设置胶筒和围压室，极大的减少了钻井液和地层水通过岩心与岩心筒侧壁进行交换的概率，使得最终的结果更加准确，同时围压室还模拟了岩心在实际地层环境中收到的围压，使得实验结果更加准确。

2、通过设置中间容器和恒压泵，使得本装置可以在不同、较为准确的压力条件下进行实验，使得本装置的适用范围更广。

3、通过设置排气管，在试验时将钻井液筒和地层水筒内的空气完全排空，避免了试验时筒内剩余空气带来的误差。

附图说明

图1为本实用新型结构整体示意图；

图2为实验筒结构示意图；

图中，1钻井液罐，2中间容器，3实验筒，4第一恒压泵，5地层水罐，6真空泵，7围压油泵，8压力传感器，9第一阀门，10第二阀门，11第三阀门，12第二恒压泵，13控制电脑；

31地层水筒，32岩心筒，33钻井液筒，34排气管，35排液管，321围压室，322岩心，323胶筒，324接头。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本实用新型的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本实用新型的可实施范围的限定。

一种钻井液化学渗透压差测试装置，包括依次连接的钻井液罐1、中间容器2、实验筒3、第一恒压泵4和地层水罐5，地层水罐5还连接有第二恒压泵12；中间容器3由钻井液腔、活塞和水腔组成，钻井液腔上设有钻井液进口管和钻井液出口管，钻井液罐1通过钻井液进口管和钻井液腔连接，实验筒3通过钻井液出口管和钻井液腔连接，同时钻井液进口管上设有阀门，钻井液出口管上设有第二阀门10；

实验筒3包括地层水筒31、钻井液筒33和岩心筒32，地层水筒31和钻井液筒33的一端均为开口，另一端均设有端盖，岩心筒32左右两端设有接头324，接头324上设有外螺纹，对应的，钻井液筒33和地层水筒31的开口端上均设有相应的内螺纹，使得钻井液筒33和地层水筒31可以通过螺纹分别连接岩心筒32，地层水筒31连接第一恒压泵4，钻井液筒33连接中间容器2，岩心筒32内设有岩心322，具体的，该岩心322为泥岩岩心或泥页岩岩心，同时设有紧贴岩心322的胶筒323，胶筒323和岩心筒32筒壁之间为围压室321，围压室321连接有围压油泵7，胶筒323增大了岩心322和岩心筒32之间的摩擦阻力，围压室321和围压油泵7不仅增加进一步增加了岩心322和岩心筒32之间的摩擦阻力，使得岩心322在左右两端的压力下不易产生位移，同时还模拟了实际地层中岩心322受到的压力，使得本实验装置测出的实验结果更加符合实际地层。

地层水筒31和钻井液筒33上均设有压力传感器8，压力传感器8用于实时监测地层水筒31和钻井液筒33内的压力，用以计算出渗透压差，地层水筒31和钻井液筒33上均设有排液管35和排气管34，排气管34和排液管35上均设有阀门。排气管34的开口高于地层水筒31和钻井液筒33，当向地层水筒31或钻井液筒33内注入相应的液体时，打开排气管34上的阀门，当地层水或钻井液从排气管34中排出时，证明地层水筒31或钻井液筒33中已排空气体，关闭该阀门；实验结束后，需要将地层水筒31和钻井液筒33内的液体排出，打开排液管35上的阀门，即可将筒内的液体排出。

钻井液出口管上还连接有真空泵6，真空泵6与钻井液出口管的连接点设于第二阀门10与钻井液筒33之间，同时真空泵6与钻井液出口管的连接管道上还设有第一阀门9，第一恒压泵4和地层水筒31之间设有第三阀门11。真空泵6用于对岩心322抽真空，加块地层水对岩心322的饱和速度。

本实用新型还包括控制电脑13，控制电脑13电连接压力传感器8，用以记录实验过程中的压力数据变化。

本实用新型使用时，在岩心筒32内装入实验岩心322并安装好实验筒3，在地层水筒31内加满地层水，开启围压油泵7施加0.5-0.8MPa的围压，也可以施加其他不同的围压，开启真空泵6，对钻井液筒33抽真空，即开始对岩心322进行饱和地层水，饱和地层水20h以上，关闭真空泵6，打开钻井液筒33上的排液管35阀门，排出该筒内的地层水，关闭第一阀门9，打开第二阀门10，同时打开钻井液筒33上的排气管34阀门，在中间容器2的钻井液腔内装入钻井液，同时开启第二恒压泵12，当钻井液筒33上排气管34有钻井液冒出时，暂停第二恒压泵12，关闭上述排气管34上的阀门，继续启动第一恒压泵4和第二恒压泵12至地层压力。关闭所有阀门，同时关闭两个恒压泵，通过控制电脑13记录钻井液筒33和地层水筒31内的压力变化，即可得出渗透率差值的变化。进而为钻井液抑制性和井壁稳定能力提供可靠的数据支撑。

上述具体实施方案已结合附图对本实用新型的方法进行详述，但是本实用新型并不限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，只要在不超过本实用新型的主旨范围内，可对实验条件与分析方法及对象进行灵活的变更，这些均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种钻井液化学渗透压差测试装置，其特征在于，包括依次连接的钻井液罐、中间容器、实验筒、第一恒压泵和地层水罐，所述中间容器由钻井液腔、活塞和水腔组成，所述钻井液腔上设有钻井液进口管和钻井液出口管，所述钻井液进口管连接钻井液罐，所述钻井液出口管连接实验筒，所述地层水罐通过第二恒压泵连接水腔；

所述实验筒包括地层水筒、钻井液筒和岩心筒，所述地层水筒和钻井液筒的一端均为开口，另一端均设有端盖，所述岩心筒左右两端设有接头，所述接头上设有螺纹，对应的，所述钻井液筒和地层水筒的开口端上均设有相应的螺纹，所述钻井液筒的端盖端通过钻井液出口管连接钻井液腔，所述地层水筒的端盖端连接第一恒压泵，所述岩心筒内设有岩心，同时设有紧贴岩心的胶筒，所述胶筒和岩心筒筒壁之间为围压室。

2.根据权利要求1所述的钻井液化学渗透压差测试装置，其特征在于，所述地层水筒和钻井液筒上均设有压力传感器。

3.根据权利要求1所述的钻井液化学渗透压差测试装置，其特征在于，所述地层水筒和钻井液筒上均设有排液管和排气管，所述排气管和排液管上均设有阀门。

4.根据权利要求1所述的钻井液化学渗透压差测试装置，其特征在于，所述中间容器和钻井液筒之间设有第二阀门，所述钻井液筒和第二阀门之间的管道上还连接有真空泵。

5.根据权利要求1所述的钻井液化学渗透压差测试装置，其特征在于，所述装置还包括控制电脑，所述控制电脑电连接压力传感器。

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