[實用新型]一種鉆井液半透膜評價設備

有效

• 申請號: 201220372051.3
• 申請日: 2012-07-30
• 公開（公告）號: CN202735216U
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 苗海龍;徐博韜;耿鐵;李自立;鄧義成;劉罡;吳彬;林科雄
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油總公司;中海油田服務股份有限公司;荊州市漢科新技術研究所;湖北創聯石油科技有限公司
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 曲鵬;張華卿

技術領域

本實用新型涉及一種鉆井液半透膜評價設備。

背景技術

井壁失穩一直是困擾油氣井工程的難題之一，而90％以上的井壁失穩發生在泥頁巖井段。泥頁巖井壁失穩特性研究是井壁失穩研究的重點。泥頁巖壓力傳遞造成井壁失穩的作用機理及其主要控制因素是目前油氣勘探開發領域迫切研究的基礎課題之一。

泥頁巖是以粘土礦物為主的固結程度較高的沉積巖，是泥巖和頁巖的總稱。泥頁巖的滲透率一般在10^-6～10^-12微米²(μm²)之間。由于泥頁巖粘土自身的特性決定了泥頁巖本身就有半透膜效應，只是膜效率有限。當半透膜和活度差(鉆井液活度＜地層流體活度)同時存在時會形成一個指向井眼方向的滲透壓，從而減緩壓力傳遞速度，最終實現延長泥頁巖井壁穩定周期的效果。如鉆井液能夠增加泥頁巖半透膜效率可進一步井壁延長坍塌周期。

鉆井液半透膜的評價，目的是通過孔隙壓力的變化規律驗證在水力壓差或化學勢差作用下，無裂縫泥頁巖介質中水以及溶液各組分的運移規律及孔隙壓力的變化規律，評價鉆井液是否能夠形成半透膜，如存在還可進一步確定其膜效率。

現有的評價鉆井液半透膜方法主要有兩種，一是利用化學勢原理，根據模擬巖心兩端溶液化學勢差而導致的電阻率變化來表征泥頁巖半透膜的膜效率高低，電阻率變化越小，表明溶質移動速率越慢，膜效率越高。這種方法的缺點在于整個評價設備沒有壓力傳遞功能，不能真實反映半透膜的完善程度。二是在初始水力壓差為零的條件下，將巖心上端和下端分別通入活度不同的兩種流體，若泥頁巖存在一定的膜效率，將使巖樣上下兩端形成一定化學勢差，流體將發生相應的流動，并引起上下兩端的壓力變化，通過壓力傳感器和差壓傳感器實時檢測巖樣下端封閉流體的動態壓力變化，計算出泥頁巖的膜效率。這種評價方法的缺點在于上下游溶液儲集端容積一樣大，特別是下游端容積不夠小，對壓力變化不敏感，實驗的準確性不高。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是克服目前鉆井液半透膜評價設備準確性較低的不足。

為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種鉆井液半透膜評價設備，包括四通閥(3)、上游活塞容器(4)、巖心夾持器(7)以及下游活塞容器(11)，其中：

所述上游活塞容器(4)的兩端分別與所述四通閥(3)和所述巖心夾持器(7)的上游工作室相連通，所述下游活塞容器(11)的兩端分別與所述四通閥(3)和所述巖心夾持器(7)的下游工作室相連通，所述四通閥(3)與所述巖心夾持器(7)的膠筒相連；

所述上游活塞容器(4)與所述巖心夾持器(7)的上游工作室之間的管路上設置有第一壓力傳感器(6)；

所述巖心夾持器(7)的下游工作室和所述下游活塞容器(11)之間設置有第二閥門(8)，所述第二閥門(8)上或者所述巖心夾持器(7)的下游工作室與所述第二閥門(8)之間的管路上設置有第二壓力傳感器(13)。

優選地，所述上游活塞容器(4)與所述巖心夾持器(7)之間的管路上設置有第一閥門(5)。

優選地，在所述第一壓力傳感器(6)與所述巖心夾持器(7)之間的管路上開有第一旁路，所述第一旁路上設置有第五閥門(12)。

優選地，在所述第二閥門(8)和所述下游活塞容器(11)之間設置有第四閥門(10)，在所述第二閥門(8)和所述第四閥門(10)之間的管路上開有第三旁路和第四旁路，所述第三旁路上設置有第三閥門(9)，所述第四旁路與中間容器(16)相連通。

優選地，該設備包括：

與所述中間容器(16)相連通的真空泵(15)。

優選地，所述第四旁路上設置有第六閥門(14)。

優選地，該設備包括：

與四通閥(3)相連通的高壓氣瓶(1)。

優選地，在所述高壓氣瓶(1)與所述四通閥(3)的管路上設置有壓力表(2)。

優選地，所述第二壓力傳感器(13)包括微型壓力傳感器。

與現有技術相比，本實用新型的實施例提供了一種鉆井液半透膜評價設備，解決了鉆井液通過泥頁巖巖心的壓力傳遞評價問題。本實用新型的實施例解決了泥頁巖膜效率的評價問題。本實用新型的實施例能夠驗證在水力壓差或化學勢差作用下，無裂縫泥頁巖介質中水以及溶液各組分的運移規律及孔隙壓力的變化規律。本實用新型的實施例能夠模擬現場井下溫度、壓力條件下，評價鉆井液及處理劑阻緩泥頁巖壓力傳遞作用效果，為科研和生產提供科學依據。

附圖說明