CN2703257Y - 智能高温高压动失水仪 - Google Patents

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Abstract

一种智能高温高压动失水仪,属石油勘探开发中油气层保护的实验设备领域,它由壳体、泥浆泵、活塞式高温高压泥浆罐、端面循环式高温高压岩心夹持器、流量计、电子天平、气源、压力传感器、环压泵、回压控制器、数据采集器与计算机等组成。它是采用模拟钻井液与完井液在实际地层温度、压力和流速条件下对地层岩心进行人为污染后。再结合其它实验仪器,根据达西定理计算出受污染后岩心渗透率的变化,通过对比岩心污染前后渗透率的变化情况评价出岩心受入井流体污染的深度和程度,从而优选出保护油气层效果优良的钻井液与完井液体系,该仪器对石油勘探和开发的科研与生产具有重要的指导意义。适用于石油勘探开发中对各种油气层保护的模拟实验。

Description

智能高温高压动失水仪
所属技术领域
:本实用新型涉及一种石油行业室内评价入井流体在模拟地层温度、压力和流动状态下对人造或天然岩心的污染,为油气层保护技术的科研和生产提供重要的实验数据,测量出钻井液、完井液污染储层的深度和程度,从而可以筛选保护油气层的入井流体配方的智能高温高压动失水仪。属石油勘探开发中油气层保护的实验设备领域。
背景技术
:保护油层、防止污染是一项贯穿于油气井勘探开发全过程的系统工程,是实现“少投资,多产出”的以经济效益为中心的战略目标的一项综合配套技术。地层污染的内因在于油气层本身的性质,如岩性、物性和地层水特性(水型、矿化度、PH值),而地层污染的外因在于进入油层的外来流体的不配伍性或不相容性。因此,评价所有入井流体的配伍性是实施油层保护技术的基础工作,而完成该项工作最直接、最可靠和最现实的方法是应用现代岩心实验技术进行油层岩心流动实验。
钻井液、水泥浆、完井液、射孔液等各种井筒工作液的侵入污染是油层污染的第一环。在正压差打开油层时,工作液的固相和液相不可避免地进入油层,从而堵塞油气层通道和诱发储层的各种敏感性,如速敏、水敏、酸敏、盐敏、碱敏等损害。显然,油气层污染深度与污染程度与工作液侵入量有关。而侵入量又与岩石物性、钻井压差、泥浆性能以及作业时间等因素相关。因此,通过模拟钻井过程的岩心流动实验,对于评价油气层污染深度和程度,从而优选工作液,特别是为完井射孔作业的设计提供穿透深度等参数和依据,是关系到能否发现油气层、正确评价其储集性能和油气井能否获得高产的关键。
目前,国内模拟钻井入井流体污染装置的结构是采用磁力搅拌机构带动转子转动而在岩心端面形成剪切速率,采用这种结构在加压时泥浆很容易通过油封进入泥浆罐的平衡机构,使运转机构中的轴承被泥浆堵塞而锈蚀,下一次再使用时就无法再运转,严重地影响了科研生产实验的正常进行。因此,研制出能够长期有效运转,又不容易损坏的模拟井下高温、高压及流动工作条件下各种入井流体对油气层进行动态污染的新型评价仪器意义非常重大。
发明内容
;本实用新型的目的在于:提供一种能够真实地在室内模拟井下地层条件,使用高温高压泥浆泵,通过管道在岩心端面形成剪切速率,从而筛选出保护油气层效果优良的钻井液、完井液配方的智能高温高压动失水仪。
本实用新型是通过如下技术方案来实现上述目的的:该智能高温高压动失水仪由壳体、气源、高压减压阀、活塞式高温高压泥浆罐、泥浆泵、流量计、电子天平、端面循环式高温高压岩心夹持器、泥浆收集器、阀门、环压泵、回压控制器、管道、控制线、数据采集器、计算机及输出设备组成;活塞式高温高压泥浆罐、泥浆泵、环压泵及泥浆收集器置于壳体的下部,壳体上部装有端面循环式高温高压岩心夹持器,端面循环式高温高压岩心夹持器的右侧装有一回压控制器和电子天平;气源、高压减压阀、数据采集器、计算机和输出设备置于壳体的外部,气源通过高压减压阀和管道连接端面循环式高温高压岩心夹持器右侧的回压控制器及活塞式高温高压泥浆罐的压盖,泥浆泵、电子天平、流量计、环压泵通过控制线和数据采集器、计算机连接;其特征在于:端面循环式高温高压岩心夹持器从外至内由圆柱形的加热外套、不锈钢主体和橡胶内套三层组成,左端制有一个液体通道和通过螺纹连接的带有中心孔的左堵头,右端有一通过螺纹连接的带有中心孔的右堵头,左端液体通道的上端通过管道和流量计连接活塞式高温高压泥浆罐底部,液体通道的下端通过管道连接泥浆泵,泥浆泵通过管道连接泥浆收集器,泥浆收集器通过管道连接活塞式高温高压泥浆罐底部;端面循环式高温高压岩心夹持器的右端通过带孔的右堵头连接回压控制器及电子天平;端面循环式高温高压岩心夹持器的下部制有一环压孔,通过管道与环压泵连接。活塞式高温高压泥浆罐的底部采用双层套管结构,与泥浆收集器连接的外套管与活塞式高温高压泥浆罐底部连通并且平齐,与流量计连接的内套管在活塞式高温高压泥浆罐的底部处置于外套管内,其出口端超过活塞式高温高压泥浆罐的底部3-5cm。
本实用新型与现有技术相比具有如下有益效果:解决了目前国内采用的旋转剪切模拟法使泥浆在岩心端形成剪切速率,而现有仪器是采用磁力藕合方式使内筒发生旋转,内筒中泥浆在加压情况下,通常经过油封窜到上部磁力机构中,由于钻井液、完井液组成复杂,经常使上部磁力机构中的轴承受到泥浆腐蚀而不能正常运转,需要拆卸清洗上部磁力机构。但拆卸起来非常麻烦,大大地增加了实验人员的劳动强度,同时使实验效率大大降低的问题。克服了国外采用的端面循环式污染仪,由于采用开路循环,不能使泥浆在加压条件下循环,而不能模拟井下条件对岩心进行动态污染的缺陷。
本实用新型能够真实地在室内模拟井下地层条件温度、压力及流体流速的条件下,使用高温高压泥浆泵,通过管道在岩心端面形成剪切速率,而对地层岩心进行动态污染。并结合渗透率测试仪,从而筛选出保护油气层效果优良的钻井液、完井液配方。对石油勘探和开发的科研与生产具有重要的指导意义。
附图说明
:图1为智能高温高压动失水仪的结构示意图;图2为智能高温高压动失水仪的连接安装示意图;图3为端循环式高温高压岩心夹持器的结构示意图;图4为活塞式高温高压泥浆罐与管道的连接结构示意图。
图中:1、气源,2、高压减压阀,3、阀门,4、活塞式高温高压泥浆罐,5、泥浆收集器,6、泥浆泵,7、加热外套,8、流量计,9、端面循环式高温高压岩心夹持器,10、岩心,11、回压控制器,12、电子天平,13、环压泵,14、数据采集器,15、计算机,16、输出设备,17.左堵头,18.液体通道,19.不锈钢主体,20.橡胶内套,21.环压孔,22.右堵头,23.压盖,24.活塞,25.实验液体,26.外套管,27.内套管,28.壳体,29.管道,30.控制线。
具体实施方式
:该智能高温高压动失水仪由气源(1)、高压减压阀(2)、阀门(3)、活塞式高温高压泥浆罐(4)、泥浆收集器(5)、泥浆泵(6)、加热外套(7)、流量计(8)、端面循环式高温高压岩心夹持器(9)、岩心(10)、回压控制器(11)、电子天平(12)、环压泵(13)、数据采集器(14)、计算机(15)、输出设备(16)、左堵头(17)、液体通道(18)、不锈钢主体(19)、橡胶内套(20)、环压孔(21)、右堵头(22)、压盖(23)、活塞(24)、实验液体(25)、外套管(26)、内套管(27)、壳体(28)、管道(29)及控制线(30)组成。实验时,取测量过原始渗透率的人造或天然的岩心(10)装在端面循环式高温高压岩心夹持器(9)的橡胶内套(20)中,并分别通过左堵头(17)和右堵头(22)的螺纹调节抵紧岩心。安装安毕后,由环压泵(13)通过环压孔(21)对岩心(10)加环压,然后打开活塞式高温高压泥浆罐(4)的压盖(23)、取出活塞(24),注入实验用钻井液和完井液的实验液体(25),再放入活塞(24),装上压盖(23),关闭泥浆收集器(5)上的排液阀,调节左堵头(17),保证液体通道(18)畅通。打开泥浆泵(6)使实验液体(25)循环,同时设定实际模拟的地层温度作为实验温度,通过电加热的加热外套(7)使活塞式高温高压泥浆罐(4)和端面循环式高温高压岩心夹持器(9)分别加热。待它们分别达到实验温度后,打开气源(1)、通过高压减压阀(2)给高压液体罐(4)加压,高压液体罐(4)内的实验液体(25)在泥浆泵(6)的驱动下,在整个管路系统中循环,同时在岩心(10)的端面形成类似钻井中环形空间的剪切速率。实验一般进行2.5小时结束,如果实验温度超过100℃,使用回压控制器(11)加回压防止水汽化。电子天平(12)自动计量泥浆的动滤失速率。计算机(15)自动记录实验温度、工作压力、泥浆循环速率、泥浆动滤失速率等实验参数,实验结果以表格的形式由输出设备(16),即打印机打印输出。实验结束后,取出装在端面循环式高温高压岩心夹持器(9)中的岩心(10),使用其它实验仪器,如岩心流动实验仪,根据达西定理就可计算出受污染后的岩心(10)渗透率变化,通过对比岩心污染前后渗透率的变化情况就可以评价出岩心受入井流体污染的深度和程度,从而优选出保护油气层效果优良的钻井液与完井液体系,其实验结论对石油勘探和开发的科研生产具有重要的指导意义。

Claims (2)

1.一种智能高温高压动失水仪,它由壳体、气源、高压减压阀、活塞式高温高压泥浆罐、泥浆泵、流量计、电子天平、端面循环式高温高压岩心夹持器、泥浆收集器、阀门、环压泵、回压控制器、管道、控制线、数据采集器、计算机及输出设备组成;活塞式高温高压泥浆罐、泥浆泵、环压泵及泥浆收集器置于壳体的下部,壳体上部装有端面循环式高温高压岩心夹持器,端面循环式高温高压岩心夹持器的右侧装有一回压控制器和电子天平;气源、高压减压阀、数据采集器、计算机和输出设备置于壳体的外部,气源通过高压减压阀和管道连接端面循环式高温高压岩心夹持器右侧的回压控制器及活塞式高温高压泥浆罐的压盖,泥浆泵、电子天平、流量计、环压泵通过控制线和数据采集器、计算机连接;其特征在于:端面循环式高温高压岩心夹持器从外至内由圆柱形的加热外套、不锈钢主体和橡胶内套三层组成,左端制有一个液体通道和通过螺纹连接的带有中心孔的左堵头,右端有一通过螺纹连接的带有中心孔的右堵头,左端液体通道的上端通过管道和流量计连接活塞式高温高压泥浆罐底部,液体通道的下端通过管道连接泥浆泵,泥浆泵通过管道连接泥浆收集器,泥浆收集器通过管道连接活塞式高温高压泥浆罐底部;端面循环式高温高压岩心夹持器的右端通过带孔的右堵头连接回压控制器及电子天平;端面循环式高温高压岩心夹持器的下部制有一环压孔,通过管道与环压泵连接。
2.根据权利要求1所述的智能高温高压动失水仪,其特征在于:活塞式高温高压泥浆罐的底部采用双层套管结构,与泥浆收集器连接的外套管与活塞式高温高压泥浆罐底部连通并且平齐,与流量计连接的内套管在活塞式高温高压泥浆罐的底部处置于外套管内,其出口端超过活塞式高温高压泥浆罐的底都3-5cm。
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