專利名稱：智能型鉆井液高溫高壓多功能動態(tài)評價(jià)實(shí)驗(yàn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鉆井液評價(jià)實(shí)驗(yàn)儀器，具體地說是將多項(xiàng)鉆井液高溫高壓 評價(jià)實(shí)驗(yàn)技術(shù)集于一體，達(dá)到一儀多用的目的，適合于涉及油氣鉆井的科研院 所、企事業(yè)單位的科研實(shí)驗(yàn)室、產(chǎn)品檢測化驗(yàn)室使用的鉆井液高溫高壓多功能 動態(tài)評價(jià)實(shí)驗(yàn)儀。
背景技術(shù)：
隨著油氣勘探的區(qū)域不斷擴(kuò)展，油氣鉆井的深度越來越深、難度越來越大， 對鉆井液的要求也越來越高。對于深井鉆井，地層溫度高、壓力大，這就要求 鉆井液在高溫高壓動態(tài)條件下具有優(yōu)良的性能。目前，由于高溫高壓動密封及 機(jī)械傳動與數(shù)據(jù)傳感技術(shù)瓶頸問題，導(dǎo)致用來測試鉆井液高溫高壓動態(tài)性能的 儀器設(shè)備還不太理想，尤其是動態(tài)條件下壓力和溫度較低，不能滿足鉆井液超 高溫高壓條件下動態(tài)性能的測試研究，有些傳統(tǒng)的儀器還存在測試方法錯誤、 操作步驟繁瑣等問題。另外，要對鉆井液進(jìn)行高溫高壓綜合性能測試，還必須 借助多臺儀器設(shè)備才能完成。由此可見，鉆井液高溫高壓動態(tài)性能測試技術(shù)、 尤其是測試儀器是制約深井鉆井發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)難題之一。因此，研制鉆井液 高溫高壓多功能動態(tài)評價(jià)實(shí)驗(yàn)儀具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，結(jié)合油田不 同作業(yè)的工程特點(diǎn)和作業(yè)要求，利用先進(jìn)的動密封技術(shù)、機(jī)械傳動與數(shù)據(jù)傳感 技術(shù)，研制一臺適合于井下工作液的新型高溫高壓多功能評價(jià)實(shí)驗(yàn)裝置。該儀 器操作方法筒單、性能穩(wěn)定、使用安全。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是
LH-2智能型鉆并液高溫高壓多功能動態(tài)評價(jià)實(shí)驗(yàn)儀，主要由增壓泵、實(shí)驗(yàn) 罐、冷凝器、電磁閥、儲料罐、濾液量筒、接漿罐、傳感器、計(jì)算機(jī)及時間控 制器組成，實(shí)驗(yàn)罐主要由罐體、磁力傳動系統(tǒng)、溫度計(jì)插孔、增壓孔接頭、加 液孔接頭、泥漿杯、攪拌軸、攪拌筒組成，實(shí)驗(yàn)罐頂端為i茲力傳動系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn) 罐上頂蓋上分別設(shè)有溫度計(jì)插孔、增壓孔接頭、加液孔接頭，實(shí)驗(yàn)罐中央為泥 漿杯，泥漿杯頂端為泥漿杯上蓋，底端為泥漿杯下蓋，泥漿杯中央為攪拌筒，攪拌筒中央為攪拌軸，攪拌軸與磁力傳動系統(tǒng)相連，攪拌筒上有螺紋，實(shí)驗(yàn)罐
下頂蓋上設(shè)有接液孔接頭；實(shí)驗(yàn)儀的氧氣瓶與增壓泵之間安裝有高壓截止閥， 增壓泵與實(shí)驗(yàn)罐連接，實(shí)驗(yàn)罐與冷凝器連接，冷凝器通過電磁閥與濾液量筒連 接，氧氣瓶通過高壓截止閽分別與接漿罐和冷凝器相連，接漿罐有電磁閥控制， 時間控制器控制電磁閥的開關(guān)，傳感器與計(jì)算機(jī)相連，計(jì)算機(jī)連接輸出設(shè)備。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在使用過程中
(1) 利用旋轉(zhuǎn)攪拌器外周面特殊設(shè)計(jì)的螺紋，使鉆井液在旋轉(zhuǎn)條件下流體 力學(xué)動力場發(fā)生改變，能夠模擬鉆井液井下運(yùn)動狀態(tài)，既存在鉆柱旋轉(zhuǎn)剪切下 的周向運(yùn)動，又存在環(huán)空軸向上返運(yùn)動，使鉆井液呈現(xiàn)復(fù)合流態(tài)。而且剪切速 率連續(xù)可調(diào)。
(2) 采用旋轉(zhuǎn)攪拌器的直接攪拌作用，使鉆井液處于環(huán)空復(fù)合流動狀態(tài)， 真正模擬井下鉆屑與鉆井液的作用狀態(tài)，克服了常規(guī)滾子爐老化罐中高密度鉆 井液在高溫高壓作用下發(fā)生膠凝后與鉆屑整體運(yùn)動的問題，充分體現(xiàn)了高溫高 壓條件下鉆井液對鉆屑的沖蝕作用。
(3) 對于常規(guī)堵漏儀， 一般采用縫隙板作為裂縫模型，存在以下幾個問題 1、縫隙板較薄(縫隙板厚度只有6.4隱)，堵漏劑難于在裂縫中停留，要么不進(jìn) 入裂縫，要么竄過裂縫，難以在裂縫中形成堵墻；2、如果堵漏材料進(jìn)入微裂縫， 則卡在裂縫中難以清除。本發(fā)明采用分體式縫隙柱設(shè)計(jì)，既便于清洗，也便于 觀察堵漏劑在裂縫中形成堵墻的狀態(tài)，有利于真實(shí)評價(jià)堵漏材料對井下裂縫的 實(shí)際封堵效果。
(4) 常規(guī)壓力倍增器， 一般釆用多次吸液、多次加壓的方法實(shí)現(xiàn)壓力的增 加，實(shí)驗(yàn)過程中壓力波動較大，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。本發(fā)明采用特殊的自動增壓穩(wěn) 壓技術(shù)，克服了常規(guī)增壓器手動、間歇增壓問題。使操作簡便易行，提高了工 作效率，更能真實(shí)才莫擬井下實(shí)際工況。
(5) 采用機(jī)械線密封，不但解決了常規(guī)動密封橡膠密封圏高溫易老化的問 題，而且安全性更高，儀器更穩(wěn)定，使用壽命更長。
(6) 采用強(qiáng)制高效冷卻技術(shù)，便于高溫高壓爸體的快速降溫，可以大幅度 提高工作效率。本發(fā)明不僅提供一種鉆井液高溫高壓多功能動態(tài)評價(jià)實(shí)驗(yàn)裝置， 還形成了高溫高壓多功能動態(tài)評價(jià)實(shí)驗(yàn)技術(shù)。


附圖1為本發(fā)明實(shí)驗(yàn)罐的結(jié)構(gòu)示意圖； .附圖2為本發(fā)明的連接示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的實(shí)施例。
LH-2智能型鉆井液高溫高壓多功能動態(tài)評價(jià)實(shí)驗(yàn)儀，主要由增壓泵14、實(shí) 驗(yàn)罐15、冷凝器16、電磁閥17、儲料罐21、濾液量筒18、接漿罐19、傳感器 22、計(jì)算機(jī)23及時間控制器20組成，實(shí)驗(yàn)罐15主要由罐體12、磁力傳動系統(tǒng) 1、溫度計(jì)插孔2、增壓孔接頭3、加液孔接頭4、泥漿杯6、攪拌軸7、攪拌筒 8組成，實(shí)驗(yàn)罐15頂端為磁力傳動系統(tǒng)1，實(shí)驗(yàn)罐15上頂蓋上分別設(shè)有溫度計(jì) 插孔2、增壓孔接頭3、加液孔接頭4，實(shí)驗(yàn)罐15中央為泥漿杯6，泥漿杯6頂 端為泥漿杯上蓋5，底端為泥漿杯下蓋9，泥漿杯中央為攪拌筒8，攪拌筒8中 央為攪拌軸7,攪拌軸7與磁力傳動系統(tǒng)1相連，攪拌筒8上有螺紋，實(shí)驗(yàn)罐 15下頂蓋上設(shè)有接液孔接頭10;實(shí)驗(yàn)儀的氧氣瓶13與增壓泵14之間安裝有高 壓截止閥，增壓泵14與實(shí)驗(yàn)罐15連接，實(shí)驗(yàn)罐15與冷凝器16連接，冷凝器 16通過電磁閥17與濾液量筒18連接，氧氣瓶13通過高壓截止閽分別與接漿罐 19和冷凝器16相連，接漿罐19有電磁閥控制25，時間控制器20控制電磁閥 17和25的開關(guān)，傳感器22與計(jì)算機(jī)23相連，計(jì)算機(jī)23連接輸出設(shè)備24。
利用該儀器可以進(jìn)行以下5種實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一鉆井液高溫高壓動態(tài)堵漏實(shí)驗(yàn) (1)裂縫性漏失、堵漏實(shí)驗(yàn)
由于常規(guī)縫隙板太薄，堵漏材料難以在縫隙中停留，不能準(zhǔn)確評價(jià)堵漏劑 性能，因此，研制開發(fā)了縫隙柱漏失模型，同時保留符合API堵漏標(biāo)準(zhǔn)的縫隙 板。
① 薄縫隙板堵漏實(shí)驗(yàn)裂縫厚度6. 4蘭，裂縫寬度(l. 0、 2.0、 3.0、 4.0、 5. Omm)。按API標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。
② 長縫隙柱堵漏實(shí)驗(yàn)裂縫厚度60mm，裂縫寬度為0. 5、 1.0、 1.5、 2.0、 2.5、 3.0、 4.0、 5. Omm，比API標(biāo)準(zhǔn)增加了 0.5、 1.5、 2. 5mm三個系列，使實(shí) 驗(yàn)范圍更廣，并采用分體式設(shè)計(jì)，既便于清洗 ，也便于觀察堵漏劑在裂縫中形成堵墻的狀態(tài)。
③短縫隙柱堵漏實(shí)驗(yàn)為研究裂縫厚度對堵漏效果的影響規(guī)律，又增加了 短縫隙柱堵漏實(shí)驗(yàn)，裂縫厚度20mm，裂縫寬度為0.5、 1.0、 1.5、 2.0、 2.5、 3. 0、 4. 0、 5. Omm。
(2)孔隙性漏失、堵漏實(shí)驗(yàn)
① 砂床堵漏實(shí)驗(yàn)采用分體設(shè)計(jì)，可以方便裝卸，有利于觀察鉆井液侵入 砂床深度。
② 彈子床堵漏實(shí)驗(yàn)?zāi)M砂礫巖漏失，也采用分體設(shè)計(jì)。 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目二鉆井液高溫高壓動態(tài)濾失實(shí)一險(xiǎn)
能夠在模擬鉆井液旋轉(zhuǎn)剪切和循環(huán)剪切的動態(tài)條件下，進(jìn)行高溫高壓濾失 實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目三鉆井液高溫高壓靜態(tài)濾失實(shí)驗(yàn) .能夠在模擬鉆井液超高溫高壓靜態(tài)條件下，進(jìn)行靜態(tài)濾失實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目四鉆井液高溫高壓鉆屑分歉實(shí)驗(yàn)
在模擬鉆井液旋轉(zhuǎn)剪切和循環(huán)剪切動態(tài)條件下，進(jìn)行鉆屑分歉回收率實(shí)驗(yàn)。 解決了常規(guī)滾動分散實(shí)驗(yàn)造成的鉆屑與高溫膠凝后的鉆井液之間不存在相對運(yùn) 動的問題。
實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目五超高溫高壓條件下鉆井液老化實(shí)驗(yàn) 模擬鉆井液在超高溫(300°C)、高壓(50MPa)下動態(tài)老化實(shí)驗(yàn)。 本儀器在上述實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中可以達(dá)到以下主要技術(shù)指標(biāo)
(1) 最高設(shè)計(jì)溫度300 。C。
(2) 最大設(shè)計(jì)壓力50 MPa。
(3) 速度調(diào)節(jié)范圍0 1000r/min無級調(diào)速。
(4) 實(shí)驗(yàn)用模擬地下裂縫縫隙寬度為0.5—5咖。
(5) 高溫高壓蒼體容積800mL。
(6) 儲液罐容積600 ~ 800mL。
權(quán)利要求
1、LH-2智能型鉆井液高溫高壓多功能動態(tài)評價(jià)實(shí)驗(yàn)儀，主要由增壓泵、實(shí)驗(yàn)罐、冷凝器、電磁閥、儲料罐、濾液量筒、接漿罐、傳感器、計(jì)算機(jī)及時間控制器組成，其特征在于實(shí)驗(yàn)罐主要由罐體、磁力傳動系統(tǒng)、溫度計(jì)插孔、增壓孔接頭、加液孔接頭、泥漿杯、攪拌軸、攪拌筒組成，實(shí)驗(yàn)罐頂端為磁力傳動系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)罐上頂蓋上分別設(shè)有溫度計(jì)插孔、增壓孔接頭、加液孔接頭，實(shí)驗(yàn)罐中央為泥漿杯，泥漿杯頂端為泥漿杯上蓋，底端為泥漿杯下蓋，泥漿杯中央為攪拌筒，攪拌筒中央為攪拌軸，攪拌軸與磁力傳動系統(tǒng)相連，攪拌筒上有螺紋，實(shí)驗(yàn)罐下頂蓋上設(shè)有接液孔接頭；實(shí)驗(yàn)儀的氧氣瓶與增壓泵之間安裝有高壓截止閥，增壓泵與實(shí)驗(yàn)罐連接，實(shí)驗(yàn)罐與冷凝器連接，冷凝器通過電磁閥與濾液量筒連接，氧氣瓶通過高壓截止閽分別與接漿罐和冷凝器相連，接漿罐有電磁閥控制，時間控制器控制電磁閥的開關(guān)，傳感器與計(jì)算機(jī)相連，計(jì)算機(jī)連接輸出設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明提供鉆井液高溫高壓多功能動態(tài)評價(jià)實(shí)驗(yàn)儀，主要由增壓泵、實(shí)驗(yàn)罐、冷凝器、電磁閥、儲料罐、濾液量筒、接漿罐、傳感器、計(jì)算機(jī)及時間控制器組成，實(shí)驗(yàn)罐主要由罐體、磁力傳動系統(tǒng)、溫度計(jì)插孔、增壓孔接頭、加液孔接頭、泥漿杯、攪拌軸、攪拌筒組成，操作簡便易行，提高了工作效率，更能真實(shí)模擬井下實(shí)際工況，安全性更高，儀器更穩(wěn)定，使用壽命更長，還形成了高溫高壓多功能動態(tài)評價(jià)實(shí)驗(yàn)技術(shù)。
文檔編號G01M10/00GK101672725SQ20091001754
公開日2010年3月17日 申請日期2009年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月5日
發(fā)明者朱開順 申請人:山東陸海鉆采科技有限公司