一種模擬井下鉆井液泥餅形成及沖洗液沖洗的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及石油勘探開發(fā)領(lǐng)域固井過程中鉆井液泥餅的制備與沖洗裝置。通過該 裝置，可以在不同井深的溫度、壓力等地層條件，環(huán)空返速等施工條件下制備鉆井液泥餅， 同時還可以實現(xiàn)對前置液沖洗性能的測試。
【背景技術(shù)】
[0002] 固井過程中，泥餅的存在會嚴(yán)重影響水泥漿與井壁表面的膠結(jié)強度。泥餅在水泥 石與井壁之間，形成一個不可固化層，使水泥石不能真正與井壁膠結(jié)，導(dǎo)致環(huán)空封隔能力 差，形成環(huán)空氣竄通道，造成環(huán)空竄流、井口帶壓等問題。為了提高固井膠結(jié)質(zhì)量和延長油 氣井壽命，需用沖洗液對井壁進行沖洗，剝離井壁泥餅進而提高固井質(zhì)量，需要更好地模擬 井下工況形成的泥餅進行實驗，在模擬現(xiàn)場工況條件下進行沖洗液沖洗。國內(nèi)外經(jīng)過多年 的研宄，在泥餅制備及沖洗液沖洗性能評價方面均沒能更好地接近實際工況。如SPE97857 中提到的高溫高壓動態(tài)濾失裝置和SPE127785中提到的高溫高壓泥餅壓制裝置，只能利用 濾紙制備泥餅，并不能實現(xiàn)泥餅在巖心上的制備，因此無法模擬在地層孔滲條件下形成泥 餅。如基于剪切速率相等原理的固井沖洗液評價裝置及方法（CN103541675A)，對沖洗液沖 洗性能進行評價時，未考慮溫度的影響，無法更好地模擬井下工況，且實驗試樣尺寸存在局 限性。以上研宄存在如下幾個問題：不能很好地模擬井下工況，普適性不足，功能單一；制 備出的泥餅不能滿足室內(nèi)研宄的需要，且性能測試時制備樣品難度大。
[0003] 因此，研宄一種能有效模擬地層情況和現(xiàn)場工況的鉆井液泥餅形成及沖洗液沖洗 儀器，既可以實現(xiàn)對泥餅結(jié)構(gòu)、強度、厚度、化學(xué)成分等性能的研宄，又可以對沖洗液進行性 能評價，優(yōu)選出相應(yīng)的沖洗劑及體系，對提高固井質(zhì)量具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種模擬井下鉆井液泥餅形成及沖洗液沖洗的裝置，該裝 置能夠有效模擬鉆井液在井下不同溫度、壓力、流速、漿體性能等條件下在井壁形成泥餅， 利用巖心或濾紙模擬井壁，根據(jù)實際需要調(diào)節(jié)井下條件制備泥餅，根據(jù)室內(nèi)研宄需要選擇 不同的制備方式，更接近工況實際，具有操作簡單，功能性強，適用范圍廣的特點。同時可模 擬實際工況條件下沖洗液沖洗泥餅，定量評價沖洗液的沖洗性能，并可評價溫度、壓力、環(huán) 空返速等因素變化對沖洗性能的影響，從而優(yōu)選出沖洗液體系，為現(xiàn)場施工提供科學(xué)依據(jù)。
[0005] 為達到以上技術(shù)目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案。
[0006] -種模擬井下鉆井液泥餅形成及沖洗液沖洗的裝置，主要由釜體、加熱器、加壓裝 置、巖心夾持器、攪拌器、傳動裝置、壓力傳感器、溫度傳感器、中央處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)顯示系 統(tǒng)、控制系統(tǒng)、變頻電機、集液罐組成。
[0007] 所述釜體有加熱器和加壓裝置，加熱器包裹釜體并給釜體中的漿液加熱，加壓裝 置連接氣源；釜體的頂部分別通過兩個夾持桿連接巖心夾持器，每個巖心夾持器夾持巖心， 釜體的底部有濾網(wǎng)和濾液出口，濾網(wǎng)上有濾紙，濾液出口連接集液罐；所述釜體內(nèi)裝有漿液 和攪拌器，漿液浸沒巖心，攪拌器通過傳動裝置被變頻電機帶動旋轉(zhuǎn)，該變頻電機與中央處 理系統(tǒng)相連；所述釜體連接壓力傳感器、溫度傳感器，該壓力傳感器、溫度傳感器與中央處 理系統(tǒng)相連，所述中央處理系統(tǒng)連接數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)包括溫度顯 示器、壓力顯示器、轉(zhuǎn)速顯示器，控制系統(tǒng)包括加壓開關(guān)、泄壓開關(guān)、加熱開關(guān)、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。
[0008] 所述集液罐連有冷凝器，可冷卻從濾液出口流出的高溫液體。
[0009] 所述釜體連接釜體爆破片，用以保護整個超高壓系統(tǒng)及操作人員的安全。
[0010] 本發(fā)明釜體通過加壓管線與氣源相連實現(xiàn)加壓，壓力傳感器位于高壓管路上用來 測試釜內(nèi)壓力，溫度傳感器為于釜體加熱器用來測試釜內(nèi)溫度，壓力傳感器和溫度傳感器 連接中央處理系統(tǒng)并通過顯示系統(tǒng)以圖文形式顯示出來。
[0011] 所述加熱器可調(diào)節(jié)釜內(nèi)漿體溫度，溫度范圍在〇~200°c;所述加壓裝置可調(diào)節(jié) 釜內(nèi)壓力，壓力范圍在0~125MPa;所述轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器可調(diào)節(jié)釜內(nèi)漿體的循環(huán)速度，轉(zhuǎn)速為 200rmp/min、300rmp/min、600;rmp/min、1000rmp/min四檔；所述攬拌器通過傳動裝置和變 頻電機相連帶動旋轉(zhuǎn)，攪拌器連有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)釜內(nèi)漿體循環(huán)速度。
[0012] 該裝置用巖心或濾紙模擬井壁，巖心通過巖心夾持器固定，巖心夾持器通過螺紋 與夾持桿連接且直徑可調(diào)，夾持桿通過螺紋連接固定在釜蓋上且可拆卸；釜體內(nèi)部有濾網(wǎng) 用以盛放濾紙，濾網(wǎng)可拆卸；該裝置的釜體內(nèi)部裝有漿體和攪拌器，攪拌器上有葉片用以攪 拌漿體，模擬漿體在環(huán)空中的流動。
[0013] 本發(fā)明通過加熱裝置、加壓裝置調(diào)節(jié)釜內(nèi)溫度和壓力，通過轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)攪拌 器的轉(zhuǎn)速，改變釜內(nèi)漿體的循環(huán)速度，從而獲得所需溫度、壓力、循環(huán)速度下鉆井液所形成 的兩種形態(tài)的泥餅。泥餅制備完成后，將釜內(nèi)鉆井液排出，倒入沖洗液，可對泥餅進行沖洗， 測試沖洗液的沖洗效率。
[0014] 所述攪拌器由電機帶動旋轉(zhuǎn)，并通過轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速，模擬不同的漿體環(huán) 空返速。
[0015] 環(huán)空返速計算公式為：
[0016] 式中：y為衆(zhòng)體環(huán)空返速，m/s;T為攪拌器轉(zhuǎn)速，rmp/min;D為巖心直徑，mm。沖 洗效率計算公式為
[0017] 式中：C為沖洗效率況為巖心重量，g;W2為巖心加泥餅重量，g;w3為沖洗后巖心 重量，g。
[0018] 本發(fā)明能夠在室內(nèi)有效的模擬地下溫度（最高使用溫度200°C)、壓力（最高使用 壓力125MPa)及漿體的環(huán)空返速，可利用巖心和濾紙制備兩種形態(tài)的泥餅供實驗研宄；同 時對沖洗液沖洗的實驗條件進行完善，盡可能接近現(xiàn)場實際工況，對沖洗液的評價與優(yōu)選 具有指導(dǎo)意義，可為現(xiàn)場施工提供準(zhǔn)確的室內(nèi)實驗數(shù)據(jù)支撐。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0020] (1)本發(fā)明利可用巖心或濾紙模擬井壁，根據(jù)實驗需要，可模擬鉆井液在不同溫 度、壓力、環(huán)空反速等工況條件下制備接近工程實際的泥餅；將釜內(nèi)注入沖洗液，可以評價 沖洗液在不同溫度、壓力、轉(zhuǎn)速情況下的沖洗能力。通過本裝置，既可以制備實驗所需的巖 心泥餅，還可以評價、優(yōu)化沖洗液性能，從而優(yōu)選出沖洗液體系。
[0021] (2)本發(fā)明能夠模擬井內(nèi)溫度、壓力、漿體流速，模擬井壁的模擬巖心和濾紙，給 實驗提供電、氣的能源，實驗進程中對相關(guān)參數(shù)進行實時調(diào)控，能夠模擬鉆井液和沖洗液在 地層溫度、地層壓力、環(huán)空返速及不同地層孔滲下泥餅的形成與沖洗，通過對實驗結(jié)果的分 析、解釋，從而提出鉆井液性能調(diào)整及沖洗液優(yōu)化的方案。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發(fā)明一種模擬井下鉆井液泥餅形成及沖洗液沖洗的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖中：1、爸體，2、