一種用于評價抑制膨潤土造漿性能的實驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種用于評價抑制膨潤土造漿性能的實驗裝置，包括機架、用于盛裝鉆井液的缸體、缸蓋及置于缸體底部的攪拌器，其中，還包括：置于缸體內(nèi)部的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子通過動力傳輸線與旋轉(zhuǎn)電機相連；所述轉(zhuǎn)子通過旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動；所述轉(zhuǎn)子為中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)置有一懸錘；流變參數(shù)記錄器，用于將懸錘的旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的鉆井液流變參數(shù)；設(shè)置在缸體外部的加熱套，所述加熱套與溫度控制器連接。缸蓋上開設(shè)的進樣孔，所述進樣孔與膨潤土供給裝置連接?？梢栽诓煌瑴囟葪l件下實時并連續(xù)監(jiān)測不同膨潤土含量條件下的鉆井液流變參數(shù)，簡化操作步驟，提高測量效率，最大限度地排除人為和操作因素造成的測量誤差，提高了測量精度，結(jié)構(gòu)簡單，便于推廣應(yīng)用。
【專利說明】一種用于評價抑制膨潤土造漿性能的實驗裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及鉆井液性能測試領(lǐng)域，特別涉及一種用于評價抑制膨潤土造漿性能的實驗裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在油氣鉆探過程中，當(dāng)鉆遇泥頁巖地層時，泥頁巖的水化膨脹和水化分散將導(dǎo)致井壁失穩(wěn)、泥包鉆頭和井眼凈化等一系列問題。目前，向鉆井液中添加抑制劑配制強抑制鉆井液體系是最常用的技術(shù)手段。然而，鉆井液抑制劑品種千差萬別，不同種類與濃度的抑制劑均會對鉆井液的抑制性能產(chǎn)生影響，另外，鉆井液體系中其他組分含量的變化也會影響鉆井液的抑制性能。所以，在配制強抑制鉆井液體系時，需要充分把握各處理劑的加量對鉆井液抑制性能的影響規(guī)律，尤其是其中起關(guān)鍵作用的抑制劑的量對鉆井液抑制性能的影響規(guī)律。目前，較為通用的鉆井液抑制性能評價方法有線性膨脹法、滾動回收法和膨潤土造漿性能實驗。線性膨脹法能夠有效評價鉆井液體系對巖屑抑制膨脹的作用，但不能表征鉆井液體系抑制分散的作用；滾動回收率法能夠有效評價鉆井液體系抑制分散性能，但不能表征鉆井液體系抑制膨脹作用；因此，在常規(guī)鉆井液抑制性能評價測試時，常以Μ-1公司在2002年申請的發(fā)明專利(US6484821)有關(guān)以抑制膨潤土造漿實驗所涉及的評價方法測出的實驗結(jié)果作為評價鉆井液抑制性優(yōu)劣的參考標(biāo)準(zhǔn)。該方法是向鉆井液中定量加入鈉基膨潤土，調(diào)節(jié)pH不低于9.0，高速攪拌20分鐘后，在一定溫度下熱滾16小時，冷卻后測定鉆井液流變參數(shù)；再加入等量的膨潤土，并重復(fù)上述實驗步驟，直至鉆井液的流變參數(shù)(多以動切力和3轉(zhuǎn)讀數(shù)作為參考流變參數(shù))足夠大，以致流變參數(shù)儀器無法測出為止，繪制鉆井液流變參數(shù)隨膨潤土質(zhì)量濃度的變化曲線。相同膨潤土質(zhì)量濃度條件下，鉆井液流變參數(shù)值越小，則該鉆井液的抑制性能越強；若鉆井液流變參數(shù)值越大，則該鉆井液的抑制性能越弱。然而，該方法中所測流變參數(shù)是冷卻后的鉆井液流變參數(shù)，然而不同溫度條件下鉆井液的流變參數(shù)的大小對于評價鉆井液的抑制性更有說服力，常規(guī)儀器設(shè)備無法在此操作方法上測定高于室溫條件下鉆井液的流變參數(shù)。另外，利用該評價方法需要在實驗期間向鉆井液加入定量的鈉基膨潤土，至于介于兩次膨潤土加量之間鉆井液的流變參數(shù)的微小變化則無法實時連續(xù)監(jiān)測。此外，在添加等量的膨潤土?xí)r，需要拆裝盛放鉆井液的老化罐，高溫老化前，滾子爐存在升溫過程，高溫老化結(jié)束后，從滾子爐中取出則又存在降溫過程，不但增加由于人為因素和操作因素造成的誤差，而且實驗效率不高。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型要解決的技術(shù)問題在于克服公知技術(shù)存在的上述缺陷，而提供一種用于評價抑制膨潤土造漿性能的實驗裝置，實現(xiàn)在不同溫度條件下實時監(jiān)測不同鈉基膨潤土含量條件下的鉆井液流變參數(shù)，最大限度地排除人為和操作因素造成的測量誤差，提高測量精度及效率，并且結(jié)構(gòu)簡單，便于推廣應(yīng)用。
[0004]本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，依據(jù)本實用新型提供的一種用于評價抑制膨潤土造漿性能的實驗裝置，包括機架、用于盛裝鉆井液的缸體、缸蓋及置于缸體底部的攪拌器，其中，還包括:
[0005]置于缸體內(nèi)部的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子通過動力傳輸線與旋轉(zhuǎn)電機相連；所述轉(zhuǎn)子通過旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動；所述轉(zhuǎn)子為中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)置有一懸錘；
[0006]流變參數(shù)記錄器，用于將懸錘的旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的鉆井液流變參數(shù)；
[0007]設(shè)置在缸體外部的加熱套，所述加熱套與溫度控制器連接。
[0008]缸蓋上開設(shè)的進樣孔，所述進樣孔與膨潤土供給裝置連接。
[0009]采用上述結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，帶動轉(zhuǎn)子與懸錘環(huán)隙中的鉆井液旋轉(zhuǎn)。由于鉆井液的粘滯性，環(huán)隙中鉆井液的旋轉(zhuǎn)會帶動懸錘的旋轉(zhuǎn)，粘滯性越強，旋轉(zhuǎn)角度越大。根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律，即旋轉(zhuǎn)角度的大小與鉆井液粘度呈正比的規(guī)律，懸錘的旋轉(zhuǎn)角度通過流變參數(shù)傳輸線傳輸給流變參數(shù)記錄器，由流變參數(shù)記錄器將懸錘的旋轉(zhuǎn)角度換算成相應(yīng)的鉆井液流變參數(shù)，實現(xiàn)了高溫條件下鉆井液流變參數(shù)的實時監(jiān)測，減少了人為操作，簡化了操作步驟。
[0010]本實用新型還可以采取以下技術(shù)方案進一步實現(xiàn):
[0011]前述的實驗裝置，其中，所述轉(zhuǎn)子外部還包裹有內(nèi)缸體，所述內(nèi)缸體側(cè)壁開有通孔，且所述內(nèi)缸體與缸蓋固定連接。通過設(shè)置內(nèi)缸體保證了測試過程中攪拌器在攪拌過程中引起的晃動不會影響測試的準(zhǔn)確性；在內(nèi)缸體側(cè)壁開有通孔保證了內(nèi)缸體內(nèi)部與外部的鉆井液物質(zhì)組分相同，以保證待測鉆井液的均質(zhì)性，繼而保證測試過程的連續(xù)性和測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0012]前述的實驗裝置，其中，所述旋轉(zhuǎn)電機與轉(zhuǎn)速控制器連接。轉(zhuǎn)速控制器用于將旋轉(zhuǎn)電機調(diào)制預(yù)定轉(zhuǎn)速，以使轉(zhuǎn)子以某一;〖亙速旋轉(zhuǎn)。
[0013]前述的實驗裝置，其中，所述加熱套與溫度控制器連接。溫度控制器用于控制加熱套的加熱溫度，將缸體內(nèi)鉆井液的溫度升至預(yù)定溫度。
[0014]前述的實驗裝置，其中，所述膨潤土供給裝置包括膨潤土存儲器及與其連接的壓力泵。壓力泵可將試劑存儲器內(nèi)的膨潤土通過進樣孔流入缸體中。
[0015]前述的實驗裝置，其中，所述攪拌裝置為連接有攪拌電機的攪拌器。通過攪拌保證鉆井液與膨潤土混合的均勻性。
[0016]前述的實驗裝置，其中，所述轉(zhuǎn)速控制器、流變參數(shù)記錄器、溫度控制器、壓力泵及攪拌電機分別與中央控制器連接。
[0017]前述的實驗裝置，其中，所述的缸蓋與缸體之間設(shè)有密封圈。
[0018]前述的實驗裝置，其中，所述的機架包括底座、固定在底座上的缸體支架和側(cè)架、以及置于缸體上方的用于固定旋轉(zhuǎn)電機的支撐桿。
[0019]綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的用于評價抑制膨潤土造漿性能的實驗裝置，可以在高溫條件下實時監(jiān)測不同鈉基膨潤土含量條件下的鉆井液流變參數(shù)，簡化操作步驟，提高測量效率，并最大限度地排除人為和操作因素造成的測量誤差，從而提高了測量精度，并且結(jié)構(gòu)簡單，便于推廣應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

【具體實施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對本實用新型的結(jié)構(gòu)、特征及其效果，詳細(xì)說明如下:
[0022]如圖1所示，本實用新型提供的一種用于評價抑制膨潤土造漿性能的實驗裝置，包括機架、用于盛裝鉆井液的缸體5、缸蓋6及置于缸體5底部的攪拌器8，其中，還包括置于缸體5內(nèi)部的轉(zhuǎn)子14，所述轉(zhuǎn)子14通過動力傳輸線15與旋轉(zhuǎn)電機16相連；所述轉(zhuǎn)子14為中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)置有一懸錘18，所述懸錘通過流變參數(shù)傳輸線19與流變參數(shù)記錄器20連接；所述缸體5外部設(shè)有加熱套10 ;所述缸蓋6開有進樣孔21，所述進樣孔21與裝有膨潤土的膨潤土存儲器22連接。
[0023]采用上述結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子14的旋轉(zhuǎn)，帶動轉(zhuǎn)子14與懸錘18環(huán)隙中的鉆井液旋轉(zhuǎn)。由于鉆井液的粘滯性，環(huán)隙中鉆井液的旋轉(zhuǎn)會帶動懸錘18的旋轉(zhuǎn)，粘滯性越強，旋轉(zhuǎn)角度越大。根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律，即旋轉(zhuǎn)角度的大小與鉆井液粘度呈正比的規(guī)律，懸錘的旋轉(zhuǎn)角度通過流變參數(shù)傳輸線19傳輸給流變參數(shù)記錄器20，由流變參數(shù)記錄器20將懸錘18的旋轉(zhuǎn)角度換算成相應(yīng)的鉆井液流變參數(shù)，實現(xiàn)了不同溫度條件下鉆井液流變參數(shù)的實時和連續(xù)監(jiān)測，減少了人為操作，簡化了操作步驟。
[0024]本實施方式可進一步通過下面結(jié)構(gòu)實現(xiàn):
[0025]前述的實驗裝置，其中，所述轉(zhuǎn)子14外部還包裹有內(nèi)缸體12，所述內(nèi)缸體12側(cè)壁開有通孔13，且所述內(nèi)缸體與缸蓋固定連接。通過設(shè)置內(nèi)缸體12保證了測試過程中，攪拌器8在攪拌過程中引起的晃動不會影響測試的準(zhǔn)確性；在內(nèi)缸體12側(cè)壁開有通孔保證了內(nèi)缸體12內(nèi)部與外部的鉆井液物質(zhì)組分相同，以保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0026]前述的實驗裝置，其中，所述旋轉(zhuǎn)電機16與轉(zhuǎn)速控制器17連接。轉(zhuǎn)速控制器17用于將旋轉(zhuǎn)電機16調(diào)制預(yù)定轉(zhuǎn)速，以使轉(zhuǎn)子14以某一恒速旋轉(zhuǎn)。
[0027]前述的實驗裝置，其中，所述加熱套10與溫度控制器11連接。溫度控制器11用于控制加熱套10的加熱溫度，將缸體5內(nèi)鉆井液的溫度升至預(yù)定溫度。
[0028]較佳的，前述的實驗裝置，其中，所述膨潤土存儲器22與壓力泵23連接。壓力泵可將試劑存儲器內(nèi)的膨潤土通過進樣孔流入缸體中。
[0029]前述的實驗裝置，其中，所述攪拌器8與攪拌電機9連接。通過攪拌保證鉆井液與膨潤土混合的均勻性。
[0030]較佳的，前述的實驗裝置，其中，所述轉(zhuǎn)速控制器17、流變參數(shù)記錄器20、溫度控制器11、壓力泵23及攪拌電機9分別與中央控制器24連接。所述連接可采用有線或無線方式。通過中央控制器24可實現(xiàn)遠(yuǎn)程操控。例如:中央控制器24可包括處理器和操作面板，還可設(shè)有顯示單元，用于顯示測試結(jié)果。
[0031]前述的實驗裝置，其中，所述的缸蓋6與缸體5之間設(shè)有密封圈7。
[0032]前述的實驗裝置，其中，所述的機架包括底座1、固定在底座1上的缸體支架4和側(cè)架2、以及置于缸體上方的用于固定旋轉(zhuǎn)電機16的支撐桿3。
[0033]以下結(jié)合上述較佳實施例對測試過程說明如下:
[0034](1)測試時，將鉆井液倒入缸體5內(nèi)，并保證鉆井液的液面浸沒轉(zhuǎn)子14和懸錘18。
[0035](2)啟動攪拌電機9，通過攪拌器8攪拌缸體5內(nèi)的鉆井液。
[0036](3)開啟溫度控制器11，通過加熱套10將缸體5內(nèi)鉆井液的溫度升至預(yù)定溫度。
[0037](4)開啟轉(zhuǎn)速控制器17，將旋轉(zhuǎn)電機16調(diào)制預(yù)定鉆速，通過動力傳輸線15使轉(zhuǎn)子14以某一恒速旋轉(zhuǎn)，從而帶動轉(zhuǎn)子14與懸錘18環(huán)隙中的鉆井液旋轉(zhuǎn)。由于鉆井液的粘滯性，環(huán)隙中鉆井液的旋轉(zhuǎn)會帶動懸錘18的旋轉(zhuǎn)。
[0038](5)懸錘18的旋轉(zhuǎn)角度通過流變參數(shù)傳輸線19傳輸給流變參數(shù)記錄器20，由流變參數(shù)記錄器20將懸錘18的旋轉(zhuǎn)角度換算成相應(yīng)的鉆井液流變參數(shù)，并將實驗結(jié)果反饋至中央控制器24。
[0039](6)開啟壓力泵23，將膨潤土存儲器22中的膨潤土通過進樣孔流入缸體5中與鉆井液混合。
[0040](7)重復(fù)步驟(5)、￠)，直至流變參數(shù)無法測出或至預(yù)定測試終止時刻為止。
[0041 ] (8)由中央控制器24繪制鉆井液流變參數(shù)隨膨潤土質(zhì)量濃度的變化曲線。
[0042]綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的用于評價抑制膨潤土造漿性能的實驗裝置，可以在不同溫度條件下實時并連續(xù)監(jiān)測不同膨潤土含量條件下的鉆井液流變參數(shù)，簡化操作步驟，提高測量效率，并最大限度地排除人為和操作因素造成的測量誤差，從而提高了測量精度，并且結(jié)構(gòu)簡單，便于推廣應(yīng)用。
[0043]以上所述僅是本實用新型的較佳實施例，凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)方案對以上實施例進行的任何簡單修改和等同變換，均屬于本實用新型保護的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于評價抑制膨潤土造漿性能的實驗裝置，包括機架、用于盛裝鉆井液的缸體、缸蓋及置于缸體底部的攪拌裝置，其特征在于，還包括: 置于缸體內(nèi)部的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子通過旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動；所述轉(zhuǎn)子為中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)置有一懸錘； 流變參數(shù)記錄器，用于將懸錘的旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的鉆井液流變參數(shù)； 設(shè)置在缸體外部的加熱套，所述加熱套與溫度控制器連接； 缸蓋上開設(shè)的進樣孔，所述進樣孔與膨潤土供給裝置連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實驗裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子外部還包裹有內(nèi)缸體，所述內(nèi)缸體側(cè)壁開有通孔，且所述內(nèi)缸體與缸蓋固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實驗裝置，其特征在于，所述膨潤土供給裝置包括膨潤土存儲器及與其連接的壓力泵。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的實驗裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)電機與轉(zhuǎn)速控制器連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實驗裝置，其特征在于，所述攪拌裝置為連接有攪拌電機的攪拌器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的實驗裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)速控制器、流變參數(shù)記錄器、溫度控制器、壓力泵及攪拌電機分別與中央控制器連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的實驗裝置，其特征在于，所述的缸蓋與缸體之間設(shè)有密封圈。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一項所述的實驗裝置，其特征在于，所述的機架包括底座、固定在底座上的缸體支架和側(cè)架、以及置于缸體上方的用于固定旋轉(zhuǎn)電機的支撐桿。
【文檔編號】G01N11/14GK204214739SQ201420628387
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】褚奇, 唐文泉, 楊枝, 李舟軍, 王治法, 李濤, 宋兆輝, 薛玉志 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院