本發(fā)明涉及石油深井鉆探領(lǐng)域，具體而言，涉及一種測試釜體及油基鉆井液乳化穩(wěn)定性測試儀。

背景技術(shù)：

隨著高溫深井鉆探的增多，鉆探的地層愈來愈復(fù)雜，使用油基鉆井液的頻率大大增加，但是在鉆深井、超深井及其他復(fù)雜地層時，高溫、高壓作用使乳狀液很容易失去穩(wěn)定性。因此有效模擬井下實際情況，準確評價高溫高壓環(huán)境下油基鉆井液的乳化穩(wěn)定性對井下安全非常必要。

市面上的油基鉆井液乳化穩(wěn)定性測試儀可以通過測試破乳電壓的大小來檢測油基鉆井液的乳化穩(wěn)定性。但是，現(xiàn)有的油基鉆井液乳化穩(wěn)定性測試儀用于測試常溫常壓下的油基鉆井液的乳化穩(wěn)定性，在模擬井下的高溫高壓環(huán)境進行測試時，測試頭很容易在高溫環(huán)境下發(fā)生形變，導(dǎo)致電極板之間的距離發(fā)生改變，以致于不能精確的測試到破乳電壓值。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明實施例的目的在于提供一種測試釜體及油基鉆井液乳化穩(wěn)定性測試儀。

第一方面，本發(fā)明提供一種測試釜體，應(yīng)用油基鉆井液乳化穩(wěn)定性測試儀，所述測試釜體包括釜體本體、釜體蓋、測試電極以及供電裝置。所述供電裝置與所述測試電極連接，用于輸出正弦波電壓至所述測試電極。所述釜體本體設(shè)置有開口，所述釜體蓋設(shè)置于所述釜體本體的開口處，用于密封所述釜體本體，所述釜體蓋設(shè)置有通孔，所述測試電極設(shè)置于所述通孔內(nèi)，所述測試電極的材料為PEEK。

優(yōu)選地，所述測試電極包括測試頭以及電極板，所述電極板包括第一電極板以及第二電極板，所述測試頭、第一電極板以及第二電極板均設(shè)置與所述通孔內(nèi)，且延著遠離所述釜體蓋的方向依次設(shè)置，所述第一電極板以及第二電極板之間設(shè)置有一定間隔。

優(yōu)選地，所述第一電極板與所述第二電極板之間的間隔為1.5mm。

優(yōu)選地，所述測試釜體還包括密封圈，所述密封圈設(shè)置于所述測試頭以及所述釜體蓋之間。

優(yōu)選地，所述密封圈為O型密封圈。

優(yōu)選地，所述測試釜體還包括壓蓋，所述壓蓋與所述釜體蓋連接，且設(shè)置于所述釜體蓋遠離所述測試電極的一端。

優(yōu)選地，所述壓蓋與所述釜體蓋可拆卸連接。

優(yōu)選地，所述供電裝置包括壓控振蕩器或正弦電壓發(fā)生器，所述壓控振蕩器或所述正弦電壓發(fā)生器與所述測試電極連接，用于產(chǎn)生正弦電壓。

優(yōu)選地，所述供電裝置包括電壓控制裝置以及報警燈，所述報警燈與所述電壓控制裝置電連接。

第二方面，本發(fā)明提供的一種油基鉆井液乳化穩(wěn)定性測試儀，所述油基鉆井液乳化穩(wěn)定性測試儀包括測試釜體以及溫度控制裝置，所述溫度控制裝置包括加熱器以及溫控儀，所述加熱器與所述釜體本體連接，用于給所述釜體本體加熱，所述溫控儀與所述加熱器電連接，用于控制所述加熱器的加熱溫度。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提供的測試釜體及油基鉆井液乳化穩(wěn)定性測試儀，測試釜體的測試頭在高溫環(huán)境下不易變形，安裝于本發(fā)明實施例提供的測試釜體及油基鉆井液乳化穩(wěn)定性測試儀，可用于模擬深井下的高溫高壓環(huán)境，測試高溫高壓環(huán)境下油基鉆井液的乳化穩(wěn)定性。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明實施例了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1是本發(fā)明較佳實施例提供的測試釜體的第一視角的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明較佳實施例提供的測試釜體的第二視角的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明較佳實施例提供的測試釜體的第三視角的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明較佳實施例提供的油基鉆井液乳化穩(wěn)定性測試儀的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖標：100-測試釜體；110-釜體本體；120-釜體蓋；130-測試電極；131-第一電極板；133-第二電極板；200-油基鉆井液乳化穩(wěn)定性測試儀；210-溫度控制裝置；230-加壓裝置；250-數(shù)據(jù)處理裝置。

具體實施方式

本領(lǐng)域技術(shù)人員長期以來一直在尋求一種改善該問題的工具或者方法。

有鑒于此，本發(fā)明的設(shè)計者通過長期的探索與嘗試，以及多次的實驗和努力，不斷地改革創(chuàng)新，得出本方案所示的較佳的測試釜體及油基鉆井液乳化穩(wěn)定性測試儀。

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例?；诒景l(fā)明的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。同時，在本發(fā)明的描述中，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

需要說明的是，在本發(fā)明的描述，高溫是指250℃左右。

隨著高溫深井鉆探的增多，使用油基鉆井液的頻率大大增加，油基鉆井液的抑制性強、潤滑性好、抗溫能力強、抗污染能力強，適用于頁巖、泥巖和高溫高壓地層。油基鉆井液的水相含量通常用油水比表示。隨著含水量增大，其穩(wěn)定性也就越差。在鉆進的過程中，高溫高壓的環(huán)境很容易讓油基鉆井液失去穩(wěn)定性，因此評價油基鉆井液能承受的極限條件，以指導(dǎo)現(xiàn)場施工成為一個迫切的問題。

現(xiàn)在，一般通過給油基鉆井液加電壓，測定油基鉆井液的破乳電壓，以測量其穩(wěn)定性。當油基鉆井液通電時電壓低則不導(dǎo)電；當電壓較高時引起破乳而使油基鉆井液導(dǎo)電。破乳電壓的高低反映了乳狀液的穩(wěn)定性，乳狀液的穩(wěn)定性越好，破乳電壓越大。主要有兩種方法測試油基鉆井液的穩(wěn)定性，一種是，SW—I型高溫高壓電穩(wěn)定儀，采用抗高溫的測頭電極。兩個電極采用銀合金制成，將電極嵌入抗高溫的聚四氯乙烯測頭上，測頭密閉固定在高壓釜體上蓋；采用加溫控溫及加壓系統(tǒng)。加溫控溫系統(tǒng)能模擬井下溫度，加壓系統(tǒng)主要是為乳狀液供壓力，當乳狀液溫度高于100℃時，必須對樣品施加相應(yīng)壓力以防止汽化。該儀器的主要缺點是：重復(fù)性不太好；實驗時所需樣品只有30ml，取樣的代表性比較差。此外還有智能電擊穿性能測試儀測試油基鉆井液的穩(wěn)定性。該儀器包括主控模塊、探極、顯示模塊、樣品杯4個部分組成。測試的指標是樣品的破乳電壓，以破乳電壓的大小反映被測試樣品的電擊穿性能，破乳電壓值越大，則樣品的電擊穿性能相對較好；破乳電壓值越小，則樣品的電擊穿性能較差。該儀器的主要缺點是：破乳電壓值的大小與電擊穿性能的線性相關(guān)性能較差；只能夠在常溫常壓下進行評價實驗；儀器尺寸較大，操作不方便。

總的來說，現(xiàn)有的測試釜體一般都是用來測試常溫常壓下破乳電壓的值，在高溫環(huán)境下，測試頭容易發(fā)生變形，使得電極板之間的距離發(fā)生改變，不能精確測得破乳電壓的值。

實施例一

請參見圖1以及圖2，是本發(fā)明較佳實施例提供的測試釜體100的結(jié)構(gòu)示意圖，測試釜體100包括釜體本體110、釜體蓋120、測試電極130以及供電裝置。

供電裝置與測試電極130電連接，釜體蓋120蓋設(shè)于釜體本體110上，測試電極130設(shè)置于釜體蓋120以及釜體本體110內(nèi)。

供電裝置為可輸出正弦波電壓、方形波電壓或者尖波波性電壓的電源裝置，由于正弦波電壓輸出可以更有效的給待測油基鉆井液加電、產(chǎn)生更精確地電穩(wěn)定性以及正弦波電壓的對稱性可以有效組織電極表面形成固體沉淀并增強了測試數(shù)據(jù)的可重復(fù)性，因此，在本發(fā)明實施例中，使用正弦波電壓加載到浸入待測鉆油基井液的兩個電極板上。例如，正弦電壓的產(chǎn)生可以采用壓控振蕩器，還可以采用程控數(shù)字鎖相環(huán)頻率合成技術(shù)產(chǎn)生正弦信號發(fā)生器。

進一步地，供電裝置還包括電壓控制裝置以及報警燈，電壓控制裝置與報警燈連接，電壓控制裝置分別與供電裝置以及報警燈連接。用于控制供電裝置以設(shè)定的速率逐步增加，當擊穿樣品時，電壓控制裝置控制報警燈點亮。

作為一種實施方式，供電裝置的電壓設(shè)置為0-2000V，電壓以每秒140-160V的速率增加。

作為一種實施方式，本發(fā)明實施例提供的供電裝置包括主控電路、鍵盤顯示電路、峰值電壓檢測電路、擊穿快速檢測電路以及高精度正弦波發(fā)生及高壓產(chǎn)生電路。用于解決獲取擊穿電壓時，由于電流的變化開始是穩(wěn)定的，達到臨界擊穿電壓急劇上升，要快速準確地獲取此電壓值比較困難，另外還由于供電裝置的功耗高等問題。

具體地，高精度正弦波發(fā)生及高壓產(chǎn)生電路包括依次連接的直接數(shù)字式頻率合成器、DA轉(zhuǎn)換器、功率放大電路以及升壓變壓器。其中，直接數(shù)字式頻率合成器的控制輸入與主控電路連接，直接數(shù)字式頻率合成器通過主控電路CPU控制產(chǎn)生正弦信號，DA轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸入與主控電路連接，接收主控電路對正弦信號的幅值進行調(diào)整，DA轉(zhuǎn)換器的輸出端與功率放大電路的輸入端，功率放大電路的輸出端與升壓變壓器的輸入端連接，升壓變壓器的輸出端與測試電極130連接。

釜體本體110用于盛放待測的油基鉆井液，釜體本體110為一上部設(shè)置有開口的空腔，作為一種實施方式，釜體本體110的容積為316L。釜體蓋120的大小以及形狀與所述開口相同，用于蓋合所述開口，釜體蓋120設(shè)置有一通孔。

進一步地，為了保證釜體蓋120的密封性，所述釜體蓋120的上面還設(shè)置有壓蓋，所述壓蓋與所述釜體蓋120之間可拆卸的連接，所述壓蓋用于壓緊測試頭，防止高壓時，測試頭噴出。具體的，壓蓋與釜體蓋120之間可以通過螺紋連接，可以設(shè)置豎直轉(zhuǎn)軸或橫向轉(zhuǎn)軸，連接壓蓋與釜體蓋120。當然，還可以通過其他方式，實現(xiàn)釜體蓋120與壓蓋之間的連接。

請參見圖3，測試電極130包括測試頭以及電極板，電極板包括第一電極板131以及第二電極板133，測試頭設(shè)置于所述釜體蓋120的通孔內(nèi)，測試頭靠近釜體蓋120的測試頭的一端與供電電源電連接，遠離釜體蓋120的測試頭的另一端與電極板連接，

進一步地，作為一種實施方式，兩個電極板之間的距離為1.46mm至1.54mm之間。

進一步地，為了保證密封性，測試頭與釜體蓋120之間還設(shè)置有密封圈，所述密封圈可以為O型密封圈或Y型密封圈。

進一步地，測試釜體100還包括數(shù)據(jù)處理裝置250，具體地，數(shù)據(jù)處理裝置250可以為計算機，與供電裝置電連接，采集供電裝置輸出的電壓值以及油基鉆井液被擊穿時的電壓值。進一步地，為了防止電器設(shè)備本身產(chǎn)生的電磁干擾進入電源線，同時防止電源線的干擾進入電器設(shè)備，在電源進線處設(shè)置有電源濾波器，用于濾除干擾。

發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，常溫常壓油基鉆井液穩(wěn)定性測試儀安裝電極的測試頭的材料一般選用聚四氟乙烯，該材料雖然具有良好的抗酸抗堿、抗各種有機溶劑且耐高溫的特點。但是，盡管聚四氟乙烯材料理論上抗溫能達到250℃，實際高溫使用過程中卻存在諸多問題。例如，聚四氟乙烯在高溫的條件下會發(fā)生形變，且發(fā)生的形變在溫度冷卻到室溫后不會恢復(fù)，這造成電極板之間的距離可能會發(fā)生改變，同時聚四氟乙烯測試頭的變形也造成其無法滿足高溫條件下的密封要求，因此需要選擇一種熱穩(wěn)定性好、絕緣的材料來替代聚四氟乙烯制作測試頭。

有鑒于此，發(fā)明人經(jīng)過長期的研究分析，發(fā)現(xiàn)常溫常壓電極無法再高溫高壓環(huán)境下應(yīng)用的主要因素是電極測試頭無法耐高溫，因此測試頭可以選擇高溫條件下不易發(fā)生形變的材料，例如陶瓷材料和聚醚醚(poly ether ether ketone，PEEK)材料。雖然陶瓷材料是工程材料中剛度最好、硬度最高的材料，且兼具耐高溫、耐腐蝕等特性，但考慮到電極本身體型較小，電極間距較近，工藝制作上精密度難控制，使用過程中容易破損，成本高等缺陷，因此，在本發(fā)明較佳實施例中，使用PEEK材料。PEEK材料是一種線性芳香族高分子化合物，該材料熱畸變溫度可達240℃，碳纖復(fù)合材料能夠耐受熱沖擊，其熱膨脹系數(shù)比鋼材低，可以替代鋼材產(chǎn)品而不必改變尺寸。在260℃的高溫條件下仍具有良好的連續(xù)性，且溫度、濕度等環(huán)境條件的變化對PEEK零件的尺寸影響不大，可以滿足對尺寸精度要求比較高工況下的使用要求。因此，選擇PEEK材料作為高溫高壓電極材料。

本發(fā)明實施例提供的測試釜體100，測試頭在高溫環(huán)境下不易變形，安裝于本發(fā)明實施例提供的測試釜體100上，可用于模擬深井下的高溫高壓環(huán)境，測試高溫高壓環(huán)境下油基鉆井液的乳化穩(wěn)定性。

實施例二

請參見圖4，為本發(fā)明較佳實施例提供的油基鉆井液乳化穩(wěn)定性測試儀200的結(jié)構(gòu)框圖。油基鉆井液乳化穩(wěn)定性測試儀200包括上述的測試釜體100、溫度控制裝置210、加壓裝置230以及數(shù)據(jù)處理裝置250，所述溫度控制裝置210以及所述加壓裝置230分別與所述數(shù)據(jù)處理裝置250電連接，所述溫度控制裝置210與所述釜體本體110連接，所述加壓裝置230與所述釜體本體110連通。

測試釜體100與前一個實施例的相同，這里不再詳述。

溫度控制裝置210主要由于模擬提供地層的高溫環(huán)境，用于為釜體本體110加熱。包括加熱器以及溫控儀，加熱器設(shè)置于所述釜體本體110的外壁，用于給所述測試釜體100加熱，溫控儀與所述加熱器電連接，用于控制所述加熱器的溫度。

加壓裝置230用于為測試釜體100的釜體本體110提供一種高壓環(huán)境，作為一種實施方式，采用液壓方式加壓，加壓裝置230包括機械助力泵以及活塞容器。機械助力泵與活塞容器連通，所述活塞容器與釜體本體110連通。

作為一種實施方式，機械助力泵可以為螺桿式柱塞泵，通過壓縮液體來提供壓力，機械助力泵包括齒輪助力系統(tǒng)，采用不銹鋼材料制成，優(yōu)選地，機械助力泵的泵腔為316L，使用水作為液壓介質(zhì)，更加潔凈，機械助力泵最大工作壓力為30MPa?；钊萜靼ㄟ笸玻M一步地由于提供動力的機械助力泵采用的加壓介質(zhì)，例如，水或者油，與油基鉆井液不同，為保證油基鉆井液不受污染，需用活塞將兩種介質(zhì)隔離開，所述活塞設(shè)置于所述唧筒內(nèi)，可以在唧筒內(nèi)上下運動，所述活塞的外周設(shè)置有密封圈，密封圈可以為O型密封圈也可以為Y型密封圈。

進一步地，加壓裝置230還包括壓力傳感器以及壓力表，壓力傳感器與活塞容器連接，用于接收活塞容器傳輸?shù)膲簭姡⒔邮盏膲毫χ祩鬏斨翂毫Ρ怼?/p>

數(shù)據(jù)處理裝置250分別與溫度控制裝置210、以及加壓裝置230電連接，用于采集溫度、壓力以及待測油基鉆井液能夠承受的極限電壓值即破乳電壓等數(shù)據(jù)，并對采集到的數(shù)據(jù)進行分析處理。

具體的，數(shù)據(jù)處理裝置250與加壓裝置230中的壓力表連接，用于接收壓力數(shù)據(jù)，并對接收到的壓力數(shù)據(jù)進行處理。數(shù)據(jù)處理裝置250與溫度控制裝置210中的溫控儀連接，用于接收溫度信息，并對溫度信息進行處理。

油基鉆井液乳化穩(wěn)定性測試儀200通過加壓裝置230以及溫度控制裝置210為測試釜體100內(nèi)的待測油基鉆井液提供高溫高壓環(huán)境，通過供電裝置以及測試電極130給待測油基鉆井液通電，并不斷地增加電壓，直到檢測到油基鉆井液被擊穿，此時，電壓達到峰值，該電壓值下，油基鉆井液呈現(xiàn)出導(dǎo)電性。該電壓值越高，表征油基鉆井液的乳化穩(wěn)定性越好。

綜上所述，本發(fā)明實施例提供的測試釜體100及油基鉆井液乳化穩(wěn)定性測試儀200，油基鉆井液乳化穩(wěn)定性測試儀200設(shè)置有加壓裝置230以及溫度控制裝置210，測試釜體100設(shè)置有耐高溫的測試頭，在高溫環(huán)境下不易變形，能夠真實地模擬深井下高溫高壓的情況，自動采集實驗數(shù)據(jù)并對實驗數(shù)據(jù)進行處理，可有效測得待測油基鉆井液的破乳電壓值，并能判斷乳化穩(wěn)定性，為安全的深井鉆探提供了可靠的證據(jù)。

在本申請所提供的幾個實施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的裝置，也可以通過其它的方式實現(xiàn)。以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，附圖中的框圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的多個實施例的裝置可能實現(xiàn)的體系架構(gòu)、功能和操作。也應(yīng)當注意，在有些作為替換的實現(xiàn)方式中，方框中所標注的功能也可以以不同于附圖中所標注的順序發(fā)生。例如，兩個連續(xù)的方框?qū)嶋H上可以基本并行地執(zhí)行，它們有時也可以按相反的順序執(zhí)行，這依所涉及的功能而定。也要注意的是，框圖的每個方框、以及框圖中的方框的組合，可以用執(zhí)行規(guī)定的功能或動作的專用的基于硬件的系統(tǒng)來實現(xiàn)，或者可以用專用硬件與計算機指令的組合來實現(xiàn)。

另外，在本發(fā)明各個實施例中的各功能模塊可以集成在一起形成一個獨立的部分，也可以是各個模塊單獨存在，也可以兩個或兩個以上模塊集成形成一個獨立的部分。

術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。應(yīng)注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護范圍為準。

需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。