本發(fā)明涉及油田開(kāi)發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及到一種鉆井液性能與油氣含量相關(guān)性實(shí)驗(yàn)裝置及方法。

背景技術(shù)：

鉆井液中油氣含量的傳統(tǒng)測(cè)定方法是先將鉆井液在脫氣器中進(jìn)行攪拌脫氣，分離出鉆井液中的輕烴氣體，再將分離出來(lái)的輕烴氣體送入在線氣相色譜進(jìn)行分析，進(jìn)而得到鉆井液中的輕烴含量。這種測(cè)定方法存在脫氣不定量、檢測(cè)不連續(xù)、信號(hào)延遲等缺點(diǎn)。為此我們發(fā)明了一種新的鉆井液性能與油氣含量相關(guān)性實(shí)驗(yàn)裝置，解決了以上技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種能夠模擬井下鉆井液氣侵，檢測(cè)鉆井液的密度、溫度、壓力、電阻率、含氣量等參數(shù)的鉆井液性能與油氣含量相關(guān)性實(shí)驗(yàn)裝置及方法。

本發(fā)明的目的可通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)：鉆井液性能與油氣含量相關(guān)性實(shí)驗(yàn)裝置，該鉆井液性能與油氣含量相關(guān)性實(shí)驗(yàn)裝置包括反應(yīng)釜、攪拌系統(tǒng)、注汽管線、循環(huán)管線、取樣器、質(zhì)量計(jì)量計(jì)和循環(huán)泵，該注汽管線位于該反應(yīng)釜底部外壁上，連接該反應(yīng)釜內(nèi)部的注氣口以向其中泵入氣體，該攪拌系統(tǒng)位于該反應(yīng)釜的頂部釜蓋上，葉片伸入該反應(yīng)釜內(nèi)將注入的氣體均勻溶解，該循環(huán)管線位于該反應(yīng)釜外壁，依次連接該反應(yīng)釜的頂部、該取樣器、該質(zhì)量計(jì)量計(jì)、該循環(huán)泵和該反應(yīng)釜的底部，經(jīng)過(guò)該循環(huán)管線，使用該循環(huán)泵將鉆井液循環(huán)充分，該取樣器用于測(cè)量鉆井液中氣體的溶解度，該質(zhì)量流量計(jì)檢測(cè)流經(jīng)該循環(huán)管線中的鉆井液密度。

本發(fā)明的目的還可通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)：

該鉆井液性能與油氣含量相關(guān)性實(shí)驗(yàn)裝置還包括電阻率傳感器，該電阻率傳感器位于該反應(yīng)釜的外側(cè)，探頭伸入該反應(yīng)釜的內(nèi)部，檢測(cè)該反應(yīng)釜內(nèi)鉆井液的電阻率。

該電阻率傳感器為探針式傳感器，有3個(gè)或以上，均勻分布在該反應(yīng)釜的外側(cè)。

該鉆井液性能與油氣含量相關(guān)性實(shí)驗(yàn)裝置還包括溫度壓力傳感器，該溫度壓力傳感器位于該反應(yīng)釜的頂部，探頭伸入該反應(yīng)釜的內(nèi)部，檢測(cè)該反應(yīng)釜內(nèi)鉆井液的溫度壓力。

該反應(yīng)釜能夠承受120℃高溫、30MPa高壓、具有耐腐蝕性，在試驗(yàn)過(guò)程中將該反應(yīng)釜放置于高溫試驗(yàn)箱。

該取樣器兩側(cè)包括閥門，當(dāng)氣體在鉆井液中的溶解過(guò)程趨于穩(wěn)定后，將該取樣器前 后的閥門關(guān)閉，通過(guò)排液法測(cè)量該取樣器中鉆井液所溶解的氣體的體積，得到溶解度。

該質(zhì)量流量計(jì)為科里奧利流量計(jì)。

該反應(yīng)釜包括4個(gè)以上注氣口，并均勻分布在該反應(yīng)釜的底部。

本發(fā)明的目的還可通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)：鉆井液性能與油氣含量相關(guān)性實(shí)驗(yàn)方法，該鉆井液性能與油氣含量相關(guān)性實(shí)驗(yàn)方法采用鉆井液性能與油氣含量相關(guān)性實(shí)驗(yàn)裝置，該鉆井液性能與油氣含量相關(guān)性實(shí)驗(yàn)方法包括：(1)配置鉆井液；(2)將鉆井液灌入該鉆井液性能與油氣含量相關(guān)性實(shí)驗(yàn)裝置的反應(yīng)釜，使該反應(yīng)釜和位于該反應(yīng)釜外部并連接該反應(yīng)釜頂部和底部的循環(huán)管線中充滿鉆井液，不留空氣，經(jīng)過(guò)該循環(huán)管線，使用該循環(huán)管線上的循環(huán)泵將鉆井液循環(huán)充分；(3)密封該反應(yīng)釜，將該反應(yīng)釜置于高溫試驗(yàn)箱中，設(shè)定實(shí)驗(yàn)溫度，測(cè)量鉆井液基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；(4)向該反應(yīng)釜內(nèi)注氣，通過(guò)位于該反應(yīng)釜頂部釜蓋上，葉片伸入該反應(yīng)釜內(nèi)的攪拌系統(tǒng)將注入的氣體均勻溶解，待實(shí)驗(yàn)壓力達(dá)到設(shè)定值或達(dá)到累計(jì)注氣量后，待壓力穩(wěn)定，停止注氣，使用該循環(huán)管線上的質(zhì)量流量計(jì)采集鉆井液密度，使用探頭伸入該反應(yīng)釜內(nèi)部的電阻率傳感器采集鉆井液電阻率數(shù)據(jù)；(5)關(guān)閉該循環(huán)管線上的取樣器兩側(cè)閥門，采用排液法測(cè)量該取樣器中鉆井液溶解的氣體含量，得到1組鉆井液性能—?dú)怏w含量數(shù)據(jù)；(6)打開(kāi)該取樣器兩側(cè)閥門，向該反應(yīng)釜內(nèi)補(bǔ)充氣體至氣體總量恢復(fù)到取樣前，采集鉆井液密度、電阻率數(shù)據(jù)，再次用該取樣器測(cè)溶解度，得到第2組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；(7)重復(fù)步驟(6)3次以上，求平均作為最終實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的目的還可通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)：

在步驟(1)中，所配置的鉆井液是水基或油基鉆井液，不能注入氣基鉆井液。

在步驟(4)中，向該反應(yīng)釜內(nèi)注入的氣體為根據(jù)研究目的注入烴類氣體、非烴類氣體、混合氣體。

本發(fā)明中的鉆井液性能與油氣含量相關(guān)性實(shí)驗(yàn)裝置，能夠研究鉆井液性能與油氣含量的關(guān)系，模擬了井下鉆井液循環(huán)、高溫高壓的環(huán)境下鉆井液氣侵?？梢酝ㄟ^(guò)應(yīng)用該裝置測(cè)得大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，探索用鉆井液性能參數(shù)間接檢測(cè)油氣含量的可行性，對(duì)地面油氣檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展具有較高的指導(dǎo)意義。本發(fā)明根據(jù)井下環(huán)境設(shè)計(jì)出的能夠模擬井下高溫、高壓、循環(huán)情況的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，能夠準(zhǔn)確的測(cè)量出各種氣侵情況下的鉆井液密度、溫度、壓力、電阻率、含氣量等參數(shù)，為研究鉆井液性能與含油氣情況的相關(guān)性提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，通過(guò)該數(shù)據(jù)計(jì)算出的理論模型，對(duì)于油氣發(fā)現(xiàn)具有重要的意義，同時(shí)具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的鉆井液性能與油氣含量相關(guān)性實(shí)驗(yàn)裝置的一具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出較佳實(shí)施例，并配合附圖所示，作詳細(xì)說(shuō)明如下。

如圖1所示，圖1為本發(fā)明的鉆井液性能與油氣含量相關(guān)性實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)圖。該鉆井液性能與油氣含量相關(guān)性實(shí)驗(yàn)裝置由反應(yīng)釜1、攪拌系統(tǒng)2、取樣器3、質(zhì)量流量計(jì)4、循環(huán)泵5、循環(huán)管線6、注氣管線7、注氣口8、電阻率傳感器9、溫度壓力傳感器10組成。

攪拌系統(tǒng)2安裝在反應(yīng)釜1的頂部釜蓋上，葉片伸入反應(yīng)釜1內(nèi)；注汽管線7安裝在反應(yīng)釜1底部外壁上，連接反應(yīng)釜1內(nèi)部的注氣口8；循環(huán)管線6安裝在反應(yīng)釜1外壁，分別連接反應(yīng)釜1的頂部和底部，同時(shí)連接循環(huán)泵5、取樣器3和質(zhì)量流量計(jì)4；電阻率傳感器9安裝在反應(yīng)釜1外壁，探頭伸入反應(yīng)釜1內(nèi)部；溫度壓力傳感器10安裝在反應(yīng)釜1頂部，探頭伸入反應(yīng)釜1內(nèi)部。

本發(fā)明首先需要模擬井下鉆井液在井下高溫、高壓、循環(huán)環(huán)境下的氣侵情況，選用能夠承受120℃高溫、30MPa高壓、具有耐腐蝕性的反應(yīng)釜1。反應(yīng)釜1底部安裝注氣管線7，連接至反應(yīng)釜內(nèi)的注氣口8，向其中泵入氣體，能夠模擬井下高壓和氣侵情況；反應(yīng)釜1頂部安裝攪拌系統(tǒng)2，能夠使注入的氣體均勻溶解；反應(yīng)釜1外側(cè)連接的循環(huán)管線6，通過(guò)循環(huán)泵5將反應(yīng)釜內(nèi)部的鉆井液進(jìn)行循環(huán)；在試驗(yàn)過(guò)程中將反應(yīng)釜1放置于高溫試驗(yàn)箱，能夠模擬井下高溫情況。

反應(yīng)釜1壁上分別安裝有溫度壓力傳感器10、電阻率傳感器9和質(zhì)量流量計(jì)4，在壓力穩(wěn)定且溶解均勻時(shí)，能夠分別檢測(cè)鉆井液的溫度壓力、電阻率和密度。循環(huán)管線上安裝有取樣器3，能夠通過(guò)排液法測(cè)量鉆井液的含氣量。反應(yīng)釜1能夠滿足模擬鉆井液性能的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，能夠承受120℃高溫和30MPa高壓，具有耐腐蝕性，與傳感器探頭、攪拌系統(tǒng)2、注氣管線7和循環(huán)管線6等連接處密封良好等特點(diǎn)。

取樣器3用來(lái)測(cè)量鉆井液中氣體的溶解度，兩側(cè)應(yīng)具備閥門等裝置，當(dāng)氣體在鉆井液中的溶解過(guò)程趨于穩(wěn)定后，將取樣器3前后的閥門關(guān)閉，然后通過(guò)排液法測(cè)量該取樣器中鉆井液所溶解的氣體的體積，從而得到溶解度。

在一實(shí)施例中，質(zhì)量流量計(jì)4為科里奧利流量計(jì)，具有檢測(cè)流經(jīng)循環(huán)管線6中的鉆井液密度的功能。注氣口8必須有4個(gè)以上，均勻分布在反應(yīng)釜1的底部，使得注入的氣體能夠均勻注入到反應(yīng)釜中，便于氣體能夠在反應(yīng)釜1中均勻快速溶解。電阻率傳感器9為探 針式傳感器，有3個(gè)或以上，均勻分布在反應(yīng)釜1的外側(cè)，使得鉆井液的電阻率測(cè)量更為準(zhǔn)確，也能反映出氣體已溶解均勻。

在使用過(guò)程中，將裝滿鉆井液的反應(yīng)釜1置于某溫度下的高溫試驗(yàn)箱，使用恒壓恒速泵通過(guò)注氣管線7向反應(yīng)釜1內(nèi)注入高壓氣體，釜頂?shù)臄嚢柘到y(tǒng)2能夠使氣體充分快速溶解，經(jīng)過(guò)循環(huán)管線6，使用循環(huán)泵將鉆井液循環(huán)充分，此時(shí)質(zhì)量流量計(jì)4、電阻率傳感器9、溫度壓力傳感器10可以分別測(cè)得鉆井液的密度、電阻率、溫度和壓力，取樣器中3得到的鉆井液能夠分析出注入的氣體在實(shí)驗(yàn)鉆井液中的溶解度，使用該裝置針對(duì)不同種類鉆井液進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的測(cè)量，能夠得到鉆井液性能與油氣含量的相關(guān)性數(shù)據(jù)，從而為鉆井、錄井現(xiàn)場(chǎng)判斷地層含油氣性提供依據(jù)。

本發(fā)明的鉆井液性能與油氣含量相關(guān)性實(shí)驗(yàn)方法采用如圖1所示的鉆井液性能與油氣含量相關(guān)性實(shí)驗(yàn)裝置，其包含以下步驟：

(1)配置鉆井液，所配置的鉆井液可以是水基或油基鉆井液，不能注入氣基鉆井液；

(2)將鉆井液灌入反應(yīng)釜1，使該反應(yīng)釜1和位于該反應(yīng)釜1外部并連接該反應(yīng)釜1頂部和底部的循環(huán)管線6中充滿鉆井液，不留空氣，經(jīng)過(guò)該循環(huán)管線6，使用該循環(huán)管線6上的循環(huán)泵5將鉆井液循環(huán)充分；

(3)密封該反應(yīng)釜1，將該反應(yīng)釜1置于高溫試驗(yàn)箱中，設(shè)定實(shí)驗(yàn)溫度，測(cè)量鉆井液基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在一實(shí)施例中，采用溫度壓力傳感器10檢測(cè)該反應(yīng)釜內(nèi)鉆井液的溫度壓力；

(4)向該反應(yīng)釜1內(nèi)注氣，通過(guò)位于該反應(yīng)釜1頂部釜蓋上，葉片伸入該反應(yīng)釜1內(nèi)的攪拌系統(tǒng)2將注入的氣體均勻溶解，待實(shí)驗(yàn)壓力達(dá)到設(shè)定值或達(dá)到累計(jì)注氣量后，待壓力穩(wěn)定，停止注氣，使用該循環(huán)管線6上的質(zhì)量流量計(jì)4采集鉆井液密度，使用探頭伸入該反應(yīng)釜1內(nèi)部的電阻率傳感器9采集鉆井液電阻率數(shù)據(jù)，向反應(yīng)釜1內(nèi)注入的氣體可以根據(jù)研究目的注入烴類氣體、非烴類氣體、混合氣體等；

(5)關(guān)閉該循環(huán)管線6上的取樣器3兩側(cè)閥門，采用排液法測(cè)量該取樣器中鉆井液溶解的氣體含量，得到1組鉆井液性能—?dú)怏w含量數(shù)據(jù)；

(6)打開(kāi)該取樣器3兩側(cè)閥門，向該反應(yīng)釜1內(nèi)補(bǔ)充氣體至氣體總量恢復(fù)到取樣前，采集鉆井液密度、電阻率數(shù)據(jù)，再次用該取樣器3測(cè)溶解度，得到第2組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；

(7)重復(fù)步驟(6)3次以上，求平均作為最終實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。