CN213039278U - 一种人工模拟井壁 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的目的是提供一种人工模拟井壁，由阀门、模拟井筒、精密电子天平、传感器、泥浆罐、流量计、高压泥浆泵、加热套、压力变送器、高压管线、加压装置、砂床、滤网组成，其特征在于，加压装置和模拟井筒相连；泥浆罐通过流量计、高压泥浆泵、高压管线、阀门与模拟井筒相连；压力变送器连接于阀门和模拟井筒之前的管线上；精密电子天平与传感器相连；加热套位于模拟井筒外壁；模拟井筒内放置滤网和砂床，能实现高温高压条件下对井壁的模拟，本装置采用砂床模拟砂岩地层，实现了钻井液的自动循环，可以评价钻井液滤失控制效果以及钻井液的渗透性，进而评价钻井液处理剂的作用效果，具有操作简便，模拟真实的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种石油钻井用仪器，特别涉及一种模拟井壁的装置。
背景技术
井漏产生必须具备三个必要条件：其一是对地层存在着正压差，井筒工作液压力大于地层孔隙、裂缝、溶洞中的液体压力(即地层孔隙压力)，这样才有可能把工作液压入漏失通道。其二是地层中存在着漏失通道及较大的足够容纳液体的空间。如地层不存在任何可以流入外来液体的各种通道如孔隙、裂缝等，那么外来液体就无法流入地层中。只有当地层中有足够大的容纳液体的空间，才有可能构成一定数量的漏失。其三是此通道的开口尺寸应该大于外来工作液中固相的粒径。
按井漏发生原因可以将井漏分为渗透性漏失、裂缝性漏失、溶洞性漏失、破裂性漏失四大类。 (1)渗透性漏失。这种类型的井漏多发生在浅井段胶结疏松的砂、砾岩中。由于地层的渗透性较好，在井内压差的作用下钻井液将会漏入岩层孔隙中，但泥饼的形成会阻止或减弱其漏失的程度，因而渗透性漏失的漏速不大，一般在10m3／h以内。(2)裂缝性漏失。钻井中钻遇的各种类型的岩层中均可能存在自然裂缝，在自然裂缝发育的地层中钻井，都会发生不同程度的钻井液漏失。在破碎带地层钻进时，常会随着井下憋跳、钻速加快等现象的出现而发生井漏，其漏速一般在20～100m3／h不等。（3）溶洞性漏失。在某些石灰岩地层中，经地下水长期溶蚀而形成溶洞。当钻遇溶洞时，会发生钻具放空，有时会达4～5m，随之循环失灵，钻井液只进不出。漏速一般在100m3／h以上，井漏后往往会造成井喷或井喷卡钻事故，属最严重的井漏。（4）破裂性漏失。此种漏失是由地层破裂引起，主要发生在天然破裂缝较少、渗透性不是很好的地层，漏失速度变化范围比较大，认为地层一旦发生破裂随即发生漏失。由此可见，漏失一旦发生，造成的经济损失是无法估量的，防漏堵漏势在必行。
防漏堵漏室内评价方法是评价钻井液及防漏堵漏材料效果的重要实验手段。根据资料调研，目前国际上还没有统一的防漏堵漏评价实验装置和评价标准。国外防漏堵漏室内评价模拟装置较为先进，可以在模拟井底温度及压力等条件下，全尺寸动态模拟防漏堵漏作用效果。随着防漏堵漏工艺技术的进一步发展，室内实验装置作为一种研究和评价的科学手段越来越受到重视，国外早在60年代初已经研制出实用的堵漏评价实验装置，并随年代变迁不断改变、完善和普及。目前已有众多类型和不同功用的堵漏试验设备广泛运用于理论研究和堵漏作业效果评价。多年来，国内大专院校及油田研究机构也一直在进行防漏堵漏评价实验装置的研究，并相继开发出各自的防漏堵漏评价实验装置，目前主要有DL-1型堵漏实验装置和JLX-2动态模拟堵漏装置等防漏堵漏评价实验装置。但上述实验装置普遍存在操作复杂、实验误差大、重复性差和功能单一等缺点，给防漏堵漏室内评价带来很大麻烦。进行室内防漏堵漏评价实验装置的开发研究，研制用于评价不同堵漏材料及钻井液防漏堵漏效果的评价仪器很有必要。
堵漏模拟试验评价仪器是评价堵漏材料、堵漏配方以及开发新型堵漏材料的重要手段。1993 年的行业标准 SY/T5840-93《钻井用桥接堵漏材料室内试验方法》是参照API标准制定的，规定了钻井用桥接堵漏材料所配制的堵漏浆液堵塞不同漏失通道的试验方法，但该标准中的试验装置不能加温，压力范围为0~7MPa，不适合于高温高压条件下的堵漏模拟评价，同时该标准中试验装置中的堵漏材料容易堵塞塑料套筒与仪器内壁的间歇，导致清洗和取出塑料套筒困难。目前研制的井壁模拟装置还存在一些问题，不能模拟高温高压条件下的砂岩地层。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种人工模拟井壁，能实现高温高压条件下对井壁的模拟，本装置采用砂床模拟砂岩地层，实现了钻井液的自动循环，可以评价钻井液滤失控制效果以及钻井液的渗透性，进而评价钻井液处理剂的作用效果，具有操作简便，模拟真实的特点。
一种人工模拟井壁，主要由阀门、模拟井筒、精密电子天平、传感器、泥浆罐、流量计、高压泥浆泵、加热套、压力变送器、高压管线、加压装置、砂床、滤网组成，其特征在于，加压装置和模拟井筒相连；泥浆罐通过流量计、高压泥浆泵、高压管线、阀门与模拟井筒相连；压力变送器连接于阀门和模拟井筒之前的管线上；精密电子天平与传感器相连；加热套位于模拟井筒外壁；模拟井筒内放置滤网和砂床。
模拟井筒内最底部放置滤网。
在滤网上面放置砂床。
本实用新型具有如下优点：能实现高温高压条件下对井壁的模拟，本装置采用砂床模拟砂岩地层，实现了钻井液的自动循环，可以评价钻井液滤失控制效果以及钻井液的渗透性，进而评价钻井液处理剂的作用效果，具有操作简便，模拟真实的特点。
附图说明
图1 一种人工模拟井壁装置示意图。
具体实施方式
实施例1
使用水基钻井液作为实验流体，现结合说明书附图1对本实用新型常温常压条件下的井壁模拟情况作进一步的描述，如图1所示，整个人工模拟井壁由阀门1、模拟井筒2、精密电子天平3、传感器4、泥浆罐5、流量计6、高压泥浆泵7、加热套8、压力变送器9、高压管线10、加压装置11、砂床12、滤网13组成，其特征在于，加压装置11和模拟井筒2相连；泥浆罐5通过流量计6、高压泥浆泵7、高压管线10、阀门1与模拟井筒2相连；压力变送器9连接于阀门1和模拟井筒2之前的管线上；精密电子天平3与传感器4相连；加热套8位于模拟井筒2外壁；模拟井筒2内放置滤网13和砂床12组成。模拟常温常压条件下井壁滤失情况时，首先配置一定量的钻井液，将钻井液放置于模拟井筒中2中，启动加压装置11对模拟井筒进行加压，钻井液通过模拟井筒2内放置的滤网13和砂床12产生滤失，盛滤液容器放置在由传感器4控制精密天平3上，可以直接测量出滤失量。当需要模拟钻井液循环时的井壁滤失情况时，打开阀门1，让钻井液进入泥浆罐5中，然后开启高压泥浆泵7，通过调节高压泥浆泵7开关大小控制钻井液循环速率，钻井液流量通过流量计6显示。钻井液通过调节压力变送器9通过高压管线10进行钻井液循环，模拟井壁钻井液循环过程。通过观察砂床侵入高度和滤失量大小考察钻井液在砂床中的滤失和渗透效果。
实施例2
使用油基基钻井液作为实验流体，现结合说明书附图1对本实用新型高温高压条件下的井壁模拟情况作进一步的描述，如图1所示，整个人工模拟井壁由阀门1、模拟井筒2、精密电子天平3、传感器4、泥浆罐5、流量计6、高压泥浆泵7、加热套8、压力变送器9、高压管线10、加压装置11、砂床12、滤网13组成，其特征在于，加压装置11和模拟井筒2相连；泥浆罐5通过流量计6、高压泥浆泵7、高压管线10、阀门1与模拟井筒2相连；压力变送器9连接于阀门1和模拟井筒2之前的管线上；精密电子天平3与传感器4相连；加热套8位于模拟井筒2外壁；模拟井筒2内放置滤网13和砂床12组成。模拟高温常压条件下井壁滤失情况时，首先配置一定量的钻井液，将钻井液放置于模拟井筒中2中，打开加热套8，设定需要模拟的井下温度对模拟井筒2进行预热，当温度达到设定温度时，启动加压装置11对模拟井筒进行加压，钻井液通过模拟井筒2内放置的滤网13和砂床12产生滤失，盛滤液容器放置在由传感器4控制精密天平3上，可以直接测量出滤失量。当需要模拟高温高压下钻井液循环时的井壁滤失情况时，打开加热套8，设定需要模拟的井下温度对模拟井筒2进行预热，打开阀门1，让钻井液进入泥浆罐5中，然后开启高压泥浆泵7，通过调节高压泥浆泵7开关大小控制钻井液循环速率，钻井液流量通过流量计6显示。钻井液通过调节压力变送器9通过高压管线10进行钻井液循环，模拟井壁钻井液循环过程。当温度达到设定温度时，启动加压装置11对模拟井筒进行加压，钻井液通过模拟井筒2内放置的滤网13和砂床12产生滤失，盛滤液容器放置在由传感器4控制精密天平3上，可以直接测量出滤失量。
实施例3
使用膨润土浆作为实验流体，现结合说明书附图1对本实用新型高温高压条件下的井壁模拟情况作进一步的描述，如图1所示，整个人工模拟井壁由阀门1、模拟井筒2、精密电子天平3、传感器4、泥浆罐5、流量计6、高压泥浆泵7、加热套8、压力变送器9、高压管线10、加压装置11、砂床12、滤网13组成，其特征在于，加压装置11和模拟井筒2相连；泥浆罐5通过流量计6、高压泥浆泵7、高压管线10、阀门1与模拟井筒2相连；压力变送器9连接于阀门1和模拟井筒2之前的管线上；精密电子天平3与传感器4相连；加热套8位于模拟井筒2外壁；模拟井筒2内放置滤网13和砂床12组成。模拟高温常压条件下井壁滤失情况时，首先配置一定量的钻井液，将钻井液放置于模拟井筒中2中，打开加热套8，设定需要模拟的井下温度对模拟井筒2进行预热，当温度达到设定温度时，启动加压装置11对模拟井筒进行加压，钻井液通过模拟井筒2内放置的滤网13和砂床12产生滤失，盛滤液容器放置在由传感器4控制精密天平3上，可以直接测量出滤失量。当需要模拟高温高压下钻井液循环时的井壁滤失情况时，打开加热套8，设定需要模拟的井下温度对模拟井筒2进行预热，打开阀门1，让钻井液进入泥浆罐5中，然后开启高压泥浆泵7，通过调节高压泥浆泵7开关大小控制钻井液循环速率，钻井液流量通过流量计6显示。钻井液通过调节压力变送器9通过高压管线10进行钻井液循环，模拟井壁钻井液循环过程。当温度达到设定温度时，启动加压装置11对模拟井筒进行加压，钻井液通过模拟井筒2内放置的滤网13和砂床12产生滤失，盛滤液容器放置在由传感器4控制精密天平3上，可以直接测量出滤失量。
实施例4
使用压裂液作为实验钻井液流体，现结合说明书附图1对本实用新型高温高压条件下的井壁模拟情况作进一步的描述，如图1所示，整个人工模拟井壁由阀门1、模拟井筒2、精密电子天平3、传感器4、泥浆罐5、流量计6、高压泥浆泵7、加热套8、压力变送器9、高压管线10、加压装置11、砂床12、滤网13组成，其特征在于，加压装置11和模拟井筒2相连；泥浆罐5通过流量计6、高压泥浆泵7、高压管线10、阀门1与模拟井筒2相连；压力变送器9连接于阀门1和模拟井筒2之前的管线上；精密电子天平3与传感器4相连；加热套8位于模拟井筒2外壁；模拟井筒2内放置滤网13和砂床12组成。模拟高温常压条件下井壁滤失情况时，首先配置一定量的钻井液，将钻井液放置于模拟井筒中2中，打开加热套8，设定需要模拟的井下温度对模拟井筒2进行预热，当温度达到设定温度时，启动加压装置11对模拟井筒进行加压，钻井液通过模拟井筒2内放置的滤网13和砂床12产生滤失，盛滤液容器放置在由传感器4控制精密天平3上，可以直接测量出滤失量。当需要模拟高温高压下钻井液循环时的井壁滤失情况时，打开加热套8，设定需要模拟的井下温度对模拟井筒2进行预热，打开阀门1，让钻井液进入泥浆罐5中，然后开启高压泥浆泵7，通过调节高压泥浆泵7开关大小控制钻井液循环速率，钻井液流量通过流量计6显示。钻井液通过调节压力变送器9通过高压管线10进行钻井液循环，模拟井壁钻井液循环过程。当温度达到设定温度时，启动加压装置11对模拟井筒进行加压，钻井液通过模拟井筒2内放置的滤网13和砂床12产生滤失，盛滤液容器放置在由传感器4控制精密天平3上，可以直接测量出滤失量。
Claims (10)
1.一种人工模拟井壁，包括模拟井筒，其特征在于，还包括泥浆罐（5）、流量计（6）、高压泥浆泵（7）、加热套(8)、压力变送器（9）、高压管线（10）、加压装置（11）、砂床（12）、滤网（13），所述加压装置（11）和模拟井筒（2）相连；泥浆罐（5）通过流量计（6）、高压泥浆泵（7）、高压管线（10）、阀门（1）与模拟井筒（2）相连；模拟井筒（2）内放置滤网（13）和砂床（12）。
2.根据权利要求1所述的人工模拟井壁，其特征在于，还包括阀门（1），所述压力变送器（9）连接于阀门（1）和模拟井筒（2）之前的管线上。
3.根据权利要求1所述的人工模拟井壁，其特征在于，还包括传感器(4)，所述传感器（4）设置于与流量计连接。
4.根据权利要求1所述的人工模拟井壁，其特征在于，还包括精密电子天平(3)，精密电子天平（3）与传感器(4)相连。
5.根据权利要求1所述的一种人工模拟井壁，其特征在于，模拟井筒（2）内最底部放置滤网（13）。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种人工模拟井壁，其特征在于，在滤网（13）上面放置砂床（12）。
7.根据权利要求4-5任一所述的一种人工模拟井壁，其特征在于，传感器（4）通过计算机采集数据。
8.根据权利要求2-5任一所述的一种人工模拟井壁，其特征在于，压力变送器（9）通过计算机控制。
9.根据权利要求8项所述的一种人工模拟井壁，其特征在于，所述模拟井筒（2）及泥浆罐（5）均由高强度不锈钢材料制成。
10.根据权利要求9所述的一种人工模拟井壁，其特征在于，所述模拟井筒（2）及泥浆罐（5）外层分别安装有加热套（8）。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202021782759.7U CN213039278U (zh) | 2020-08-24 | 2020-08-24 | 一种人工模拟井壁 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN202021782759.7U CN213039278U (zh) | 2020-08-24 | 2020-08-24 | 一种人工模拟井壁 |
Publications (1)
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| CN213039278U true CN213039278U (zh) | 2021-04-23 |
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| CN (1) | CN213039278U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113533655A (zh) * | 2021-07-23 | 2021-10-22 | 中国石油大学(北京) | 用于模拟地层呼吸效应的装置及控制方法 |
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2020
- 2020-08-24 CN CN202021782759.7U patent/CN213039278U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113533655A (zh) * | 2021-07-23 | 2021-10-22 | 中国石油大学(北京) | 用于模拟地层呼吸效应的装置及控制方法 |
| CN113533655B (zh) * | 2021-07-23 | 2022-09-16 | 中国石油大学(北京) | 用于模拟地层呼吸效应的装置及控制方法 |
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