[發明專利]一種動態泥餅循環裝置及其使用方法

有效

• 申請號: 201210524740.6
• 申請日: 2012-12-06
• 公開（公告）號: CN102996116A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 樓一珊;翟曉鵬;王利華;馬曉勇;李忠慧;朱亮;邢紀國;張艷;吳惠梅;黃萬龍;郝紅永
• 申請（專利權）人: 長江大學
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00;E21B49/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧

技術領域

本發明涉及一種實驗裝置及其使用方法，特別是關于一種在油/氣井下實際溫壓條件下，模擬鉆井液泥餅形成過程的動態泥餅循環裝置及其使用方法。

背景技術

目前，在水泥膠結固井過程中，鉆井液泥餅的厚度及形成過程對固井水泥環膠結強度的影響很大，而由于受到泵壓、接觸時間和環空體積等因素的影響，沖洗液沖洗井過程的頂替效率不是很好，因此為了模擬井下鉆井、洗井動態變化工況，研究不同條件下固井后水泥環膠結強度的變化，改善水泥膠結固井效果，目前國內出現了不少模擬鉆井和固井過程的實驗裝置。但是由于水泥環的膠結強度還取決于水泥漿高度和水泥環直徑，實際尺寸的環空與按照比例縮小的環空對膠結強度的影響不一樣，目前國內同類型的實驗裝備均不完善，要么不能完全模擬現場實際儲層孔滲特性，要么不能模擬水泥環的實際尺寸，要么不能真實模擬泥餅的形成過程與泥餅厚度,及泥餅形成后的洗井過程等。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種模擬條件準確，實驗方法有效，且能夠模擬全尺寸油/氣井在鉆井過程中鉆井液泥餅厚度變化的動態泥餅循環裝置及其使用方法。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種動態泥餅循環裝置，其特征在于：它包括一具有通液口的下釜蓋，所述下釜蓋的頂面焊接有一筒體，且在所述下釜蓋的凹緣內設置有一下托架，所述下托架頂面設置有一地層試樣，所述地層試樣頂面設置有一上托架，所述上托架頂面設置有一與所述筒體密封連接的、且具有側面出液口和中心測井口的上釜蓋，所述筒體中心設置有一連接驅動裝置的實驗工具。

所述實驗工具為一鉆桿，所述鉆桿上端通過一頂針連接在所述上托架中心，下端通過一轉軸連接在所述下釜蓋的中心，且所述轉軸通過傳動機構連接一電機。

所述實驗工具為一洗井管，所述洗井管包括一輸液管和一通過上封板和下封板連接在所述輸液管上的套筒，所述下封板設置有若干垂向排液口，所述上、下封板之間的所述輸液管上設置有若干徑向排液口，所述下封板底面中心設置有一轉軸，所述轉軸穿過所述下釜蓋，并通過傳動機構連接一電機；所述輸液管頂部穿過所述上托板，轉動支撐在所述中心測井口處。

所述下托架包括一外圓環，所述外圓環的內徑設置有至少三個伸出爪，所述三個伸出爪通過一內圓環連接成一體，所述內圓環內的各所述伸出爪的高度均低于所述內圓環外的相應所述伸出爪的高度。

所述上托架包括一圓環，在所述圓環的內徑設置有至少三個伸出爪，所述三個伸出爪的末端共同連接一具有中心孔的圓盤。

一種動態泥餅循環裝置的使用方法，包括以下步驟：1）將地層試樣放入泥餅循環裝置的筒體中，將鉆桿安裝在筒體內，蓋好上釜蓋，并封住上釜蓋上部的中心測井口；2）啟動電機帶動鉆桿轉動，同時從下釜蓋的通液口連續注入鉆井液，鉆井液從上釜蓋的出液口流出，被鉆桿帶起的鉆井液會掛設在地層試樣的內壁形成泥餅層；3）關閉電機，取出鉆桿，通過聲波測井儀測量粘接在地層試樣內壁的泥餅層厚度；4）封住下釜蓋上的通液口，將洗井管安裝在筒體內，蓋好上釜蓋，并將輸液管的上部轉動支撐在上釜蓋的中心測井口處；5）啟動電機帶動洗井管轉動，同時從洗井管中心的輸液管頂部注入洗井液，洗井液從下封板的排液口流出，并向上充填在地層試樣與洗井管的環空中，洗井管的轉動起到攪拌洗井液的作用，洗井液從上釜蓋的出液口流出；6）關閉電機，取出洗井管，通過聲波測井儀測量洗井后粘接在地層試樣內壁的泥餅層厚度，并通過計算得到洗井前、后泥餅層厚度的變化。

本發明由于采取以上技術方案，其具有以下優點：1、本發明由于采用的地層試樣為標準的地層試樣，地層試樣的孔滲特性、強度特性及流體特性等均與實際油/氣井中的地層特性相同，且地層試樣內部環空的尺寸與油/氣井的尺寸相同，因此本發明能夠真實地模擬全尺寸油/氣井鉆井過程中的動態變化，且模擬條件準確。2、本發明由于設置了鉆桿和洗井管，只要在模擬實驗裝置內裝配上鉆井桿或洗井管，就可以模擬實際鉆井過程中鉆井液泥餅的形成過程，或沖洗液沖洗井過程，因此本發明能夠真實地模擬全尺寸油/氣井鉆井過程中鉆井液泥餅的形成過程。3、本發明由于設置了上釜蓋和下釜蓋，在鉆井的過程中，裝置內的溫度和壓強均可以根據需要進行調節，因此，本發明可以模擬實際井下溫壓條件下的鉆井過程，進一步增強了實驗的精確度。本發明實驗裝置模擬條件準確，試驗方法簡單有效，它可以廣泛用于各種鉆井過程中鉆井液泥餅動態變化的模擬實驗中。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖

圖2是本發明安裝有洗井管的示意圖

圖3是本發明下托架結構示意圖

圖4是圖3的A-A剖視圖