鉆井液動(dòng)態(tài)泥餅形成裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及石油勘探開發(fā)鉆井工程中鉆井液動(dòng)態(tài)泥餅形成裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種在油/氣井下實(shí)際溫壓壓差及返速條件下，模擬鉆井液動(dòng)態(tài)泥餅形成裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]鉆井過程中，井壁為多孔介質(zhì)，在地層和環(huán)空壓差作用下，鉆井液在流經(jīng)井壁時(shí)濾失形成致密泥餅，泥餅質(zhì)量好壞對(duì)于安全、優(yōu)質(zhì)和快速鉆井具有重要意義，同時(shí)它還將影響之后固井水泥石與界面的膠結(jié)。因此，在進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)時(shí)，為了接近鉆井及完井工程實(shí)際，模擬井下條件形成泥餅是非常必要的。目前，實(shí)驗(yàn)室形成泥餅的裝置和方法主要有:1)用API濾失裝置，這種方法中的過濾介質(zhì)與實(shí)際多孔的地層不相符，是在靜止?fàn)顟B(tài)下鉆井液垂直向下濾過介質(zhì)，不能很好模擬實(shí)際井下壓差。
[0003]2)鉆井液泥餅?zāi)M形成裝置(CN203672687U)，其缺點(diǎn)是:只能形成靜態(tài)泥餅，不能模擬實(shí)際鉆井過程中鉆井液流動(dòng)、以及溫度和壓力對(duì)泥餅形成的影響。
[0004]3)鄧大偉，固井模擬實(shí)驗(yàn)中泥餅的形成規(guī)律[J].鉆井液與完井液，27 (2010)，61-67 ;其缺點(diǎn)是:通過攪拌軸對(duì)鉆井液的攪動(dòng)，不能定量反應(yīng)實(shí)際鉆井過程中不同環(huán)空返速對(duì)泥餅形成的影響；壓力可控程度低(7MPa)，形成泥餅時(shí)間長(zhǎng)。
[0005]因此，提供一套模擬井下泥餅形成條件的裝置和實(shí)驗(yàn)方法非常必要。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種鉆井液動(dòng)態(tài)泥餅形成裝置及其實(shí)驗(yàn)方法，所述形成裝置準(zhǔn)確、有效，便于有效指導(dǎo)鉆完井施工。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是:一種鉆井液動(dòng)態(tài)泥餅形成裝置，其特征在于:所述形成裝置包括支架、加熱外套、反應(yīng)釜及驅(qū)動(dòng)裝置，所述加熱外套可升降的連接在支架上，所述加熱外套為上、下兩端開口的筒狀結(jié)構(gòu)，加熱外套上端開口的內(nèi)徑與反應(yīng)釜的外徑保持間隙設(shè)置，加熱外套下端開口的內(nèi)徑小于反應(yīng)釜的外徑，所述反應(yīng)釜位于所述加熱外套內(nèi)，反應(yīng)釜的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有鉆井液刻度線，所述反應(yīng)釜的底部設(shè)有試件安裝器，所述試件安裝器上設(shè)有與加熱外套下端開口相連通的濾液出口，與所述試件安裝器相對(duì)的反應(yīng)釜的頂部安裝有攪拌桶，所述攪拌桶在驅(qū)動(dòng)裝置的帶動(dòng)下可轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0008]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述反應(yīng)釜包括釜體、上釜蓋和下釜蓋，釜體、上釜蓋和下釜蓋之間通過密封圈和連接件連接成反應(yīng)釜，所述試件安裝器設(shè)置在所述下釜蓋上。
[0009]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述形成裝置還包括與所述反應(yīng)釜相連通的位于反應(yīng)釜頂部的壓力表及氣體釋放閥和氣體注入閥。
[0010]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述加熱外套內(nèi)設(shè)有溫度傳感器。
[0011]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述驅(qū)動(dòng)裝置為磁驅(qū)電機(jī)，所述磁驅(qū)電機(jī)包括電機(jī)本體、內(nèi)磁環(huán)、隔離套和外磁環(huán)，所述內(nèi)磁環(huán)通過連接桿與攪拌桶連接，所述隔離套設(shè)置于所述內(nèi)磁環(huán)的外側(cè)，所述外磁環(huán)設(shè)置于所述隔離套的外側(cè)，所述外磁環(huán)通過轉(zhuǎn)軸與電機(jī)本體連接。
[0012]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述驅(qū)動(dòng)裝置還包括轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，所述電機(jī)本體受控于所述轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。
[0013]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述攪拌桶上設(shè)有攪拌桶溢液孔。
[0014]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:1、本實(shí)用新型所述形成裝置采用磁驅(qū)電機(jī)，整體上為靜密封，壓力可控程度大，有加熱外套，溫度可控，有旋轉(zhuǎn)攪拌桶，可以很好的模擬井下流體對(duì)泥餅的沖蝕作用。2、本實(shí)用新型所述形成裝置可以根據(jù)實(shí)鉆地層的溫度、壓差及鉆井液環(huán)空返速進(jìn)行調(diào)節(jié)，能很好地模擬現(xiàn)場(chǎng)地層及鉆井工況條件，泥餅形成程度好。3、模擬條件準(zhǔn)確而廣泛，實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)單有效，得到的參數(shù)對(duì)鉆井和完井施工具有較好的指導(dǎo)作用，操作方便，使用范圍廣。
【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0016]圖1是本實(shí)用新型所述形成裝置的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]其中:1、試件安裝器2、下釜蓋3、試件4、攪拌桶5、釜體6、鉆井液刻度線7、攪拌桶溢液孔8、溫度傳感器9、連接件10、壓力表及氣體釋放閥11、外磁環(huán)12、內(nèi)磁環(huán)13、轉(zhuǎn)軸14、隔離套15、氣體注入閥16、上釜蓋17、加熱外套18、支架19、濾液出口。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0019]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型，但是本實(shí)用新型還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實(shí)用新型內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本實(shí)用新型不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
[0020]如圖1所示，本實(shí)用新型公開了一種鉆井液動(dòng)態(tài)泥餅形成裝置，所述形成裝置包括支架18、加熱外套17、反應(yīng)釜及驅(qū)動(dòng)裝置，所述加熱外套17可升降的連接在支架18上。所述加熱外套17為上、下兩端開口的筒狀結(jié)構(gòu)，加熱外套17上端開口的內(nèi)徑與反應(yīng)釜的外徑保持間隙設(shè)置，加熱外套下端開口的內(nèi)徑小于反應(yīng)釜的外徑，所述反應(yīng)釜位于所述加熱外套17內(nèi)，所述加熱外套17內(nèi)設(shè)有溫度傳感器8。所述反應(yīng)釜包括釜體5、上釜蓋16和下釜蓋2，釜體5、上釜蓋16和下釜蓋2之間通過密封圈和連接件9連接成反應(yīng)釜。上釜蓋16上設(shè)有與所述反應(yīng)釜相連通的壓力表及氣體釋放閥10和氣體注入閥15。
[0021]反應(yīng)釜的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有鉆井液刻度線6，試件安裝器I設(shè)置在所述下釜蓋2上。所述試件安裝器I上設(shè)有與加熱外套17下端開口相連通的濾液出口 19，與所述試件安裝器I相對(duì)的反應(yīng)釜的頂部安裝有攪拌桶4，所述攪拌桶4在驅(qū)動(dòng)裝置的帶動(dòng)下可轉(zhuǎn)動(dòng)，所述攪拌桶4上設(shè)有攪拌桶溢液孔7。
[0022]所述驅(qū)動(dòng)裝置為磁驅(qū)電機(jī)，所述磁驅(qū)電機(jī)包括電機(jī)本體、內(nèi)磁環(huán)12、隔離套14和外磁環(huán)11，所述內(nèi)磁環(huán)12通過連接桿與攪拌桶4連接，所述隔離套14設(shè)置于所述內(nèi)磁環(huán)12的外側(cè)，所述外磁環(huán)11設(shè)置于所述隔離套14的外側(cè)，所述外磁環(huán)11通過轉(zhuǎn)軸13與電機(jī)本體連接。所述驅(qū)動(dòng)裝置還包括轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，所述電機(jī)本體受控于所述轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。
[0023]所述形成裝置內(nèi)的試件與外界相通，用氣體加壓，維持鉆井時(shí)地層與環(huán)空形成泥餅所需壓差，由加熱外套模擬井底溫度，通過旋轉(zhuǎn)筒的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)鉆井液對(duì)巖心泥餅的沖蝕。通過轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)外筒的轉(zhuǎn)速，模擬鉆井時(shí)不同環(huán)空返速鉆井液對(duì)泥餅的作用。
[0024]本實(shí)用新型還公開了一種鉆井液動(dòng)態(tài)泥餅形成裝置的實(shí)驗(yàn)方法，所述方法包括如下步驟:1)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)所鉆井的地質(zhì)條件，選取巖性、強(qiáng)度、孔隙度和滲透率等物理性能相近的巖心，或選取模擬固井套管的鋼柱，并加工成一定尺寸的試件；2)將加熱外套加熱到實(shí)驗(yàn)溫度(井底循環(huán)溫度)；3)將試件放置于試件安置器內(nèi)，在試件周圍用固體膠密封；4)將安裝有巖心或鋼柱的試件安置器裝配于下釜體蓋中，蓋好下釜蓋；5)將裝配好下釜蓋的釜體置于加熱外套內(nèi)，注入鉆井液至鉆井液刻度線處，蓋好上釜蓋；6)開動(dòng)磁驅(qū)電機(jī)到一定轉(zhuǎn)速，加熱到井底循環(huán)溫度，注入氮?dú)獾街付▔毫?由裝置壓力表讀出)，關(guān)閉氮?dú)庾⑷腴y，模擬井底壓差、溫度和鉆井液流動(dòng)條件下，使巖心外壁形成泥餅或鋼柱上粘附鉆井液泥糊后，緩慢釋放壓力，冷卻到室溫，停止電機(jī)，打開和移開釜蓋，傾出鉆井液，取出有試件的安置器，通過厚度測(cè)量裝置測(cè)量泥餅厚度；7)將釜體等洗凈備用；8)將測(cè)量后的試件安置器裝配于下釜蓋上，蓋上下釜蓋，注入沖洗液至鉆井液刻度線處，蓋好上釜蓋，開動(dòng)磁驅(qū)電機(jī)到一定轉(zhuǎn)速，加熱到井底循環(huán)溫度，注入氮?dú)獾街付▔毫?由裝置壓力表讀出)，關(guān)閉氮?dú)庾⑷腴y，模擬井底壓差、溫度和鉆井液流動(dòng)條件下，使巖心或鋼柱被沖刷一定時(shí)間后，緩慢釋放壓力至零，冷卻到室溫，停止電機(jī)，打開和移開釜蓋，傾出沖洗液，取出有試件安置器，再次通過厚度測(cè)量裝置測(cè)量泥餅厚度；9)將釜體等洗凈備用，通過比較可得沖洗前后泥餅厚度的變化情況。
[0025]實(shí)施例1不同鉆井液形成泥餅厚度情況實(shí)驗(yàn)
[0026]砂巖地層，鉆頭直徑215.90mm，鉆桿外徑139.7mm，鉆井液在環(huán)空中的平均返速為1.0m/s，井下平均循環(huán)溫度10(TC，壓差為6MPa時(shí)，評(píng)價(jià)鉆井液A、B、C形成泥餅厚度情況。
[0027]I)選取砂巖試樣；2)將加熱外套加熱到實(shí)驗(yàn)溫度；3)將試件放置于試件安置器內(nèi)，在試件周圍用固體膠密封；4)將安裝有巖心或鋼柱的試件安置器裝配于下釜體蓋中，蓋好下釜蓋；5)將裝配好下釜蓋的釜體置于加熱外套內(nèi)，注入鉆井液A至鉆井液刻度線處，蓋好上釜蓋；6)開動(dòng)磁驅(qū)電機(jī)，調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速到153轉(zhuǎn)/分鐘，加熱到井底循環(huán)溫度100°C，注入氮?dú)獾礁獌?nèi)壓力與外界壓差為6MPa，關(guān)閉氮?dú)庾⑷腴y，模擬井底壓差、溫度和鉆井液流動(dòng)條件下，使巖心外壁形成泥餅或鋼柱上粘附鉆井液泥糊后，緩慢釋放壓力，冷卻到室溫，停止電機(jī)，打開和移開釜蓋，傾出鉆井液，取出有試件的安置器，通過厚度測(cè)量裝置測(cè)量泥餅厚度0.28mm，將釜體等洗凈備用；7)重復(fù)上述第一步至第六步，可分別得到鉆