CN217237622U - 钻井液动态滤失测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种钻井液动态滤失测试装置，夹持器筒体的上端外周旋接有夹持器上盖，夹持器筒体的下端外周旋接有夹持器下盖，夹持器筒体的内腔下部设有夹持器下封头，夹持器下封头的底部中心设有钻井液接头，钻井液接头从夹持器下盖的中心孔向下伸出，沿夹持器下封头轴线设有贯通的钻井液注入孔；夹持器筒体的中部圆周对称焊接有向外延伸的管接头，两管接头内腔分别插接有测试接头，两测试接头的外端头分别从压帽中心孔中穿出，两压帽分别旋接在管接头的外端口外周且压在测试接头的外台阶上，两测试接头内端面的沉孔中分别嵌有天然岩心，沿测试接头的轴线设有滤液流出孔。该装置可以准确模拟钻井过程中钻井液的浸入状态，完成后便于取出岩心。

Description

钻井液动态滤失测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种钻井液动态滤失测试装置，用作钻井液滤失及顶替过程评价的专用夹持器，属于钻井实验仪器技术领域。

背景技术

钻井液中的自由水在压差的作用下过滤渗透到地层中的现象称为滤失，过滤介质为泥饼。动态滤失是指钻井液在井内循环条件下，即泥饼形成和破坏达到动态平衡时的滤失作用。在一定剪切速率下测定的滤失量，称为动态滤失量。钻井液动态滤失能更准确地表征在钻井过程中钻井液的滤失性能。钻井液动态滤失测试系统需要将岩心置于岩心夹持器内，从岩心渗透出的钻井液从岩心夹持器的滤液通道流出。

现有岩心夹持器是在将岩心柱安装在胶皮筒内，加环压后，钻井液透过岩心端面实现岩心端面滤失，目前该类夹持器结构过于复杂，岩心环向密封需通过环封胶皮套施加一定的环封压力实现，同时胶皮套密封需配备胶套张紧器，张紧器需与夹持器腔体之间密封，夹持器堵头还需配备相应的堵头及压帽实现最终高压密封。

现有夹持器结构在拆卸岩心时需将岩心夹持器后端堵头、压帽拆掉，将夹持器垂直筒体部分的上堵头、法兰等拆掉，通过专用工具将滤失后的岩心取出，将取出的岩心进行称重计量，计量滤失量，再安装到顶替液冲洗装置上对顶替效率进行评价。该操作过程较为复杂、繁琐，同时夹持器通过专用工具将滤失岩心取出的同时会伤及到岩心表面泥饼，如果操作不当会将使得泥饼脱落，导致整个滤失过程失败。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种钻井液动态滤失测试装置，可以准确模拟钻井过程中钻井液的浸入状态，滤失完成后便于取出岩心进行称重计量，计量滤失量，且岩心表面的泥饼不会遭到破坏。

为解决以上技术问题，本实用新型的一种钻井液动态滤失测试装置，包括夹持器筒体，所述夹持器筒体的上端外周旋接有夹持器上盖，所述夹持器筒体的下端外周旋接有夹持器下盖，所述夹持器筒体的内腔下部设有夹持器下封头，所述夹持器下封头的底部中心设有向下延伸的钻井液接头，所述钻井液接头从夹持器下盖的中心孔向下伸出，沿夹持器下封头轴线设有贯通的钻井液注入孔；所述夹持器筒体的中部圆周对称焊接有向外延伸的管接头，两管接头的内腔分别插接有测试接头，两测试接头的外端头分别从压帽的中心孔中穿出，两压帽分别旋接在管接头的外端口外周且压在测试接头的外台阶上，两测试接头内端面的沉孔中分别嵌有天然岩心，沿测试接头的轴线分别设有滤液流出孔。

作为本实用新型的改进，所述夹持器筒体的内腔上部设有夹持器上封头，所述夹持器上封头的顶部中心设有向上延伸的上封头中心柱，所述上封头中心柱从夹持器上盖的中心孔向上伸出，芯杆沿上封头中心孔插入夹持器筒体的内腔，且芯杆的下端安装有分散器，所述分散器与天然岩心位于同一水平面上。

作为本实用新型的进一步改进，所述芯杆的上端由磁力耦合器驱动，所述芯杆通过轴承支撑在所述夹持器上封头的台阶孔中。

作为本实用新型的进一步改进，所述磁力耦合器包括相互配对耦合且共轴线的耦合外转子和耦合内转子，所述耦合外转子嵌于磁力耦合座的下端口内腔，所述耦合内转子位于所述上封头中心孔的上部内腔且与芯杆的上端固定连接；所述上封头中心孔的上端口中旋接有密封堵头；所述磁力耦合座由驱动电机驱动。

作为本实用新型的进一步改进，所述驱动电机固定在上支撑板的上方，所述驱动电机的输出轴穿过上支撑板插入所述磁力耦合座的上部中心孔中，所述磁力耦合座的中段及所述耦合外转子套装在所述上封头中心柱的上部外周。

作为本实用新型的进一步改进，所述上支撑板的外周通过连接杆与下支撑板相连，所述下支撑板的中心螺孔旋接在上封头中心柱上，且下支撑板的底部抵靠在上封头中心柱的台肩上。

作为本实用新型的进一步改进，所述夹持器上封头的外周嵌有上封头密封圈与夹持器筒体的内壁实现密封，所述夹持器下封头的外周嵌有下封头密封圈与夹持器筒体的内壁实现密封。

作为本实用新型的进一步改进，所述芯杆的上部通过上轴承支撑在所述夹持器上封头的上台阶孔中，所述芯杆的中部通过下轴承支撑在所述夹持器上封头的下台阶孔中，所述夹持器上封头的底部中心通过螺钉固定有轴承压盖，所述轴承压盖的顶部凸缘压在下轴承的外圈下方。

作为本实用新型的进一步改进，所述测试接头的外周嵌有接头外密封圈与管接头的内壁实现密封，所述测试接头的沉孔内壁嵌有接头内密封圈与天然岩心实现密封。

作为本实用新型的进一步改进，所述夹持器下盖的底部支撑在夹持器下支撑座上。

相对于现有技术，本实用新型取得了以下有益效果：1、通过一体化设计，相对于传统夹持器去除了胶皮套及其附属机构，减少环压加载泵，将岩心安装在可快速拆卸的密封腔内，提高了夹持器的拆卸便捷性。

2、传统滤失夹持器大多只能模拟钻井液侵入地层后的渗流情况；本装置通过芯轴和分散器搅动钻井液，模拟地层钻井过程中钻井液在离心作用下浸入至地层中的情况；且天然岩心水平安装，垂直端为钻井液浸入端，更好地模拟钻井液在地层中流动情况。

3、通过磁力耦合器驱动芯杆和分散器，使芯轴外周不需要进行动密封，提高装置的耐压性能，便于模拟较高的地层压力。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本实用新型。

图1为本实用新型钻井液动态滤失测试装置的主视图。

图2为图1中沿A-A的剖视图。

图中：1.驱动电机；2.上支撑板；3.连接杆；4.下支撑板；5a.磁力耦合座；5b.耦合外转子；5c.耦合内转子；6.夹持器上盖；7.夹持器筒体；8.夹持器上封头；8a.上封头中心柱；8b.上封头密封圈；9.密封堵头；10.上轴承；11.下轴承；12.轴承压盖；13.芯杆；14.分散器；15.管接头；16.测试接头；16a.滤液流出孔；16b.接头外密封圈；16c.接头内密封圈；17.压帽；18.天然岩心；19.夹持器下封头；19a.钻井液接头；19b.钻井液注入孔；19c.下封头密封圈；20.夹持器下盖；21.夹持器下支撑座。

具体实施方式

如图1及图2所示，本实用新型的钻井液动态滤失测试装置包括夹持器筒体7，夹持器筒体7的上端外周旋接有夹持器上盖6，夹持器筒体7的下端外周旋接有夹持器下盖20，夹持器下盖20的底部支撑在夹持器下支撑座21上。夹持器筒体7的内腔下部设有夹持器下封头19，夹持器下封头19的外周嵌有下封头密封圈19c与夹持器筒体7的内壁实现密封。夹持器下封头19的底部中心设有向下延伸的钻井液接头19a，钻井液接头19a从夹持器下盖20的中心孔向下伸出，沿夹持器下封头19轴线设有贯通的钻井液注入孔19b。

夹持器筒体7的内腔上部设有夹持器上封头8，夹持器上封头8的外周嵌有上封头密封圈8b与夹持器筒体7的内壁实现密封，夹持器上封头8的顶部中心设有向上延伸的上封头中心柱8a，上封头中心柱8a从夹持器上盖6的中心孔向上伸出。

夹持器筒体7的中部圆周对称焊接有向外延伸的管接头15，两管接头15的内腔分别插接有测试接头16，两测试接头16的外端头分别从压帽17的中心孔中穿出，两压帽17分别旋接在管接头15的外端口外周且压在测试接头16的外台阶上，两测试接头16内端面的沉孔中分别嵌有天然岩心18，沿测试接头16的轴线分别设有滤液流出孔16a。

芯杆13沿上封头中心孔插入夹持器筒体7的内腔，芯杆13的上端由磁力耦合器驱动，磁力耦合器包括相互配对耦合且共轴线的耦合外转子5b和耦合内转子5c，耦合外转子5b嵌于磁力耦合座5a的下端口内腔，耦合内转子5c位于上封头中心孔的上部内腔且与芯杆13的上端固定连接；上封头中心孔的上端口中旋接有密封堵头9，密封堵头9的下部插入上封头中心孔中且通过O形圈实现静密封。

磁力耦合座5a由驱动电机1驱动，驱动电机1的法兰固定在上支撑板2的中心孔周边，驱动电机1的输出轴向下插入磁力耦合座5a的上部中心孔中，磁力耦合座5a的中段及耦合外转子5b套装在上封头中心柱8a的上部外周。上支撑板中心孔的内径大于上封头中心柱8a的外径，避免干涉。磁力耦合座5a的上部旋接有紧定螺钉，紧定螺钉的内端头抵靠在驱动电机1的输出轴上。通过磁力耦合器驱动芯杆13转动，使芯杆13上端不需要设置动密封，提高了装置的耐压能力。

上支撑板2的外周通过连接杆3与下支撑板4相连，连接杆3的两端分别设有螺纹段，上支撑板2的底部压在连接杆3的上台阶上方，下支撑板4的顶部支撑在连接杆3的下台阶下方，分别获得精确定位，确保相互平行，两端的螺纹段分别旋接螺母压紧。下支撑板4的中心螺孔旋接在上封头中心柱8a上，且下支撑板4的底部抵靠在上封头中心柱8a的台肩上。

芯杆13的上部通过上轴承10支撑在夹持器上封头8的上台阶孔中，芯杆13的中部通过下轴承11支撑在夹持器上封头8的下台阶孔中，夹持器上封头8的底部中心通过螺钉固定有轴承压盖12，轴承压盖12的顶部凸缘压在下轴承11的外圈下方。芯杆13的下端安装有分散器14，分散器14与天然岩心18位于同一水平面上。

测试接头16的外周嵌有接头外密封圈16b与管接头15的内壁实现密封，测试接头16的沉孔内壁嵌有接头内密封圈16c与天然岩心18实现密封。

在钻井液注入孔19b的下端口旋接试验管接头15，并通过钻井液注入孔19b向夹持器筒体7的内腔注入钻井液；同时驱动电机1驱动磁力耦合座5a转动，磁力耦合座5a带动耦合外转子5b转动，耦合外转子5b通过磁力感应带动耦合内转子5c转动，耦合内转子5c驱动芯杆13转动，芯杆13带动下端的分散器14旋转，模拟钻井过程中钻杆的旋转。分散器14布置在与天然岩心18相同的高度，分散器14旋转将钻井液离心甩至天然岩心18的表面，在模拟地层压力下，钻井液通过天然岩心18表面层滤失；可模拟钻井过程中钻井液浸入地层深度以及计量在天然岩心18表面形成泥饼质量。在模拟地层压力下，钻井液透过天然岩心18滤失并从滤液流出孔16a流出收集，并进行称量。

旋掉压帽17，即可将测试接头16直接取出，不需要借助于辅助工具，且岩心内端面的泥饼不会损坏，可以准确计算出岩心的滤失量。

以上所述仅为本实用新型之较佳可行实施例而已，非因此局限本实用新型的专利保护范围。除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种钻井液动态滤失测试装置，包括夹持器筒体，其特征在于，所述夹持器筒体的上端外周旋接有夹持器上盖，所述夹持器筒体的下端外周旋接有夹持器下盖，所述夹持器筒体的内腔下部设有夹持器下封头，所述夹持器下封头的底部中心设有向下延伸的钻井液接头，所述钻井液接头从夹持器下盖的中心孔向下伸出，沿夹持器下封头轴线设有贯通的钻井液注入孔；所述夹持器筒体的中部圆周对称焊接有向外延伸的管接头，两管接头的内腔分别插接有测试接头，两测试接头的外端头分别从压帽的中心孔中穿出，两压帽分别旋接在管接头的外端口外周且压在测试接头的外台阶上，两测试接头内端面的沉孔中分别嵌有天然岩心，沿测试接头的轴线分别设有滤液流出孔。

2.根据权利要求1所述的钻井液动态滤失测试装置，其特征在于，所述夹持器筒体的内腔上部设有夹持器上封头，所述夹持器上封头的顶部中心设有向上延伸的上封头中心柱，所述上封头中心柱从夹持器上盖的中心孔向上伸出，芯杆沿上封头中心孔插入夹持器筒体的内腔，且芯杆的下端安装有分散器，所述分散器与天然岩心位于同一水平面上。

3.根据权利要求2所述的钻井液动态滤失测试装置，其特征在于，所述芯杆的上端由磁力耦合器驱动，所述芯杆通过轴承支撑在所述夹持器上封头的台阶孔中。

4.根据权利要求3所述的钻井液动态滤失测试装置，其特征在于，所述磁力耦合器包括相互配对耦合且共轴线的耦合外转子和耦合内转子，所述耦合外转子嵌于磁力耦合座的下端口内腔，所述耦合内转子位于所述上封头中心孔的上部内腔且与芯杆的上端固定连接；所述上封头中心孔的上端口中旋接有密封堵头；所述磁力耦合座由驱动电机驱动。

5.根据权利要求4所述的钻井液动态滤失测试装置，其特征在于，所述驱动电机固定在上支撑板的上方，所述驱动电机的输出轴穿过上支撑板插入所述磁力耦合座的上部中心孔中，所述磁力耦合座的中段及所述耦合外转子套装在所述上封头中心柱的上部外周。

6.根据权利要求5所述的钻井液动态滤失测试装置，其特征在于，所述上支撑板的外周通过连接杆与下支撑板相连，所述下支撑板的中心螺孔旋接在上封头中心柱上，且下支撑板的底部抵靠在上封头中心柱的台肩上。

7.根据权利要求2所述的钻井液动态滤失测试装置，其特征在于，所述夹持器上封头的外周嵌有上封头密封圈与夹持器筒体的内壁实现密封，所述夹持器下封头的外周嵌有下封头密封圈与夹持器筒体的内壁实现密封。

8.根据权利要求3所述的钻井液动态滤失测试装置，其特征在于，所述芯杆的上部通过上轴承支撑在所述夹持器上封头的上台阶孔中，所述芯杆的中部通过下轴承支撑在所述夹持器上封头的下台阶孔中，所述夹持器上封头的底部中心通过螺钉固定有轴承压盖，所述轴承压盖的顶部凸缘压在下轴承的外圈下方。

9.根据权利要求1所述的钻井液动态滤失测试装置，其特征在于，所述测试接头的外周嵌有接头外密封圈与管接头的内壁实现密封，所述测试接头的沉孔内壁嵌有接头内密封圈与天然岩心实现密封。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的钻井液动态滤失测试装置，其特征在于，所述夹持器下盖的底部支撑在夹持器下支撑座上。

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