[發明專利]一種壓力傳遞實驗裝置及工藝方法

在審

• 申請號: 201310585679.0
• 申請日: 2013-11-19
• 公開（公告）號: CN104655541A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 趙巍;吳學升;高云文;王勇茗;王彥博;歐陽勇;李波;黃占盈;張燕娜;周文軍
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 北京市中實友知識產權代理有限責任公司 11013
• 代理人: 張少宏

技術領域

本發明涉及一種壓力傳遞實驗裝置及工藝方法，屬于巖石力學室內試驗設備技術領域。

背景技術

頁巖油和頁巖氣是潛力巨大的非常規能源，具有廣闊的開發前景，近年來，由于頁巖油和頁巖氣的產量不斷增大，它在油氣田開發過程中占據的地位也越來越重要。由于鉆井過程中，頁巖具有不穩定性，容易發生井壁坍塌等復雜事故，所以必須開展泥頁巖地層井壁穩定性研究。同時，準確測定泥頁巖滲透率和膜效率，對研究泥頁巖地層井壁穩定具有重要意義。因此，需要針對泥頁巖開展壓力傳遞實驗，測量泥頁巖的滲透率和膜效率。

通常，泥頁巖的滲透率和膜效率是在室內測試大尺寸巖心獲得的，一般巖樣的直徑大于25.4mm，而且測試樣品要有非常規則的形狀，如圓柱體或正方體。但是，對油田勘探開發而言，取自地下深部的巖心非常珍貴，滿足這些實驗條件的巖心樣品數量受到了大大的限制，因此，獲取測試巖樣成為泥頁巖滲透率和膜效率測試的主要難題之一。這就迫使人們開始尋求對測試樣品要求不太嚴格的測試方法，其中，利用鉆井過程中的掉塊開展壓力傳遞實驗測量泥頁巖的滲透率和膜效率具有很大的吸引力。與大尺寸規則的巖心樣品相比，鉆井過程中的掉塊非常容易獲取，可以開展大量的測試工作。因此，利用掉塊開展壓力傳遞實驗的研究和應用在石油勘探開發過程中具有非常廣闊的前景。

到目前為止，從公開的文獻報道和實際應用來看，還沒有以小尺寸、不規則的井壁掉塊進行壓力傳遞模擬試驗的裝置研究。

發明內容

為了克服現有技術的不足,本發明提供一種壓力傳遞實驗裝置及工藝方法。

為了克服現有壓力傳遞實驗設備存在的實驗巖芯難以獲得的問題，本發明提供一種可以利用不規則掉塊進行壓力傳遞的實驗裝置。通過該裝置可以利用井壁掉塊完成壓力傳遞實驗，給出泥頁巖的滲透率和膜效率，為泥頁巖坍塌周期的預測提供基礎數據，對指導現場鉆井施工具有重要意義。

一種壓力傳遞實驗工藝方法，含有以下步驟；

軸壓控制裝置作用在高壓釜的頂端，軸壓控制裝置和高壓釜固定在恒溫箱中，由溫度控制裝置控制實驗溫度；

底端入口壓力傳感器、頂端入口壓力傳感器和底端出口壓力傳感器都連接到數據采集裝置中，由數據采集裝置實時記錄實驗數據，繪制實驗曲線；

裝置與管線連接完成后，進行試驗，首先開啟供液裝置和孔壓控制裝置、打開底端入口截止閥和底端出口截止閥，關閉頂端入口截止閥，操作孔壓控制裝置向高壓釜里注入試液；

等到液體回收裝置中有大量液體滴出時，關閉底端入口截止閥，打開頂端入口截止閥，等到液體回收裝置中有大量液體滴出時，關閉底端出口截止閥，同時打開底端入口截止閥；

然后啟動軸壓控制裝置對試樣施加到軸壓和圍壓，再操作孔壓控制裝置施加壓力到原始地層壓力；

此時，關閉頂端入口截止閥，在繼續施加壓力到鉆井液的液柱壓力，并保持恒定；開啟恒溫箱，由溫度控制裝置調節溫度到地層溫度；

開啟數據采集裝置，實時記錄數據，繪制實驗曲線圖，即可以進行壓力傳遞實驗；

實驗結束時，需要進行泄壓操作，關閉孔隙壓力控制系統和軸壓控制裝置，同時將底端出口截止閥緩慢打開，讓流體慢慢的流出，直到無流體流出為止。

一種壓力傳遞實驗模擬的實驗裝置，孔壓控制裝置連接供液裝置，孔壓控制裝置的另一端連接頂端入口截止閥、底端入口截止閥，頂端入口截止閥的另一端連接頂端入口壓力傳感器、頂端流體入口，底端入口截止閥的另一端連接底端入口壓力傳感器、底端流體入口，頂端入口壓力傳感器的另一端連接數據采集裝置，數據采集裝置連接底端出口壓力傳感器，底端出口壓力傳感器的另一端連接底端出口截止閥、底端流體出口，底端出口截止閥的另一端連接液體回收裝置，

高壓釜的結構：軸壓控制系裝置連接壓力室頂蓋，壓力室頂蓋連接壓力室筒體，壓力室筒體的下部連接底座，壓力室筒體的內腔連接硅膠、多孔介質板，硅膠的內腔連接多孔介質壓塊、試樣，底座的一側有底端流體入口，底座7的另一側有底端流體出口，底端流體出口的另一端、底端流體入口的另一端分別與壓力室筒體的內腔中多孔介質板的底部連接，壓力室頂蓋的一側有頂端流體入口，頂端流體入口的另一端連接壓力室筒體的內腔中多孔介質壓塊的上部，高壓釜安裝在恒溫箱內，溫度控制裝置連接恒溫箱。

本發明的有益效果是：與現有的實驗裝置相比，可以在高溫高壓條件下，利用小尺寸的不規則掉塊開展壓力傳遞實驗，開擴了實驗材料的獲取途徑，降低了實驗材料的成本，增加了實驗材料的數量，同時，可以利用多次重復實驗，提高了實驗精度。

附圖說明