[發明專利]模擬泥餅形成過程的實驗裝置

有效

• 申請號: 201410505237.5
• 申請日: 2014-09-28
• 公開（公告）號: CN104500048B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 范宜仁;吳飛;李虎;葛新民;鄧少貴;譚寶海
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司37205
• 代理人: 邵朋程

技術領域

本發明涉及石油勘探開發領域，屬于儲層巖石物理實驗技術范疇，具體的說是涉及一種模擬鉆井泥餅形成過程的實驗平臺。

背景技術

過平衡鉆井施工時會在井壁形成泥餅，延緩泥漿濾液侵入地層，防止孔壁坍塌，因此鉆井泥餅的形成規律是鉆井工程的重要研究內容。

目前，國內外已有的泥餅形成過程模擬裝置主要有：模擬井尺度泥漿侵入模擬裝置；巖心尺度泥漿侵入模擬裝置；鉆井液動、靜濾失儀。

模擬井尺度泥漿侵入模擬裝置的優點：井眼水動力環境、泥餅形成條件與實際鉆井過程接近，實驗結果對現場改善鉆井液性能、優化鉆井施工條件等以減小儲層泥漿侵入傷害有指導意義。缺點：造價高、利用率低、難以推廣。

巖心尺度泥漿侵入模擬裝置的優點：儀器結構相對簡單，便于控制溫度、壓力等條件；所需的巖心體積小，可使用鉆井取心作為侵入介質。缺點：實驗中濾液的滲流形態是水平線性流，而井下實際情況是平面徑向流，模擬程度不夠逼真；實驗巖心尺寸小，與實際鉆井條件差距較大。

鉆井液動、靜濾失儀的優點：儀器結構簡單，便于控制溫度、壓力條件。缺點：所用的滲透介質一般是巖心或濾紙，與井下實際條件相差太大。

發明內容

鑒于目前泥餅形成模擬裝置造價高、利用率低、模擬程度不夠逼真等問題，本發明設計一種實驗對象尺寸適中、功能齊全、能夠逼真模擬復雜鉆井條件下泥餅形成過程的實驗裝置，對研究泥餅形成規律、優化泥漿性能、保護儲層產能具有重要意義。

本發明所采用的技術解決方案是：

一種模擬泥餅形成過程的實驗裝置，包括模擬井筒與侵入室，所述模擬井筒分別連接加料倉與加壓泵，在模擬井筒的井軸位置安裝攪拌軸，攪拌軸與攪拌電機傳動連接，在攪拌軸上設置有葉輪，所述模擬井筒上開設有窗口，所述侵入室內裝有地層模塊，侵入室密封連接在模擬井筒的窗口處，在侵入室的出口端設置有濾失流量測量裝置，所述濾失流量測量裝置包括帶刻度玻璃管，所述帶刻度玻璃管的開口端接濾液輸送管出口端流出的濾液，濾液輸送管的進口端連接侵入室出口端，所述帶刻度玻璃管的底端連接放空管，在放空管上設置有放空閥，所述帶刻度玻璃管的一側設置有攝像頭，攝像頭通過視頻記錄終端連接顯示器。

優選的，所述窗口共開設8個，分別布置在模擬井筒的兩側，每側4個；所述侵入室也配備8個。

優選的，所述侵入室呈扇形結構，侵入室包括殼體與封板，殼體前后兩端及頂面開口，內部形成容納地層模塊的腔室，封板安裝在殼體頂面；所述地層模塊也呈扇形結構，地層模塊與侵入室的大小相適配。

優選的，所述的侵入室配備用于密封地層模塊四個側面的密封膠皮套，所述密封膠皮套呈前后兩端開口的扇形結構。

優選的，上述模擬泥餅形成過程的實驗裝置還包括用以將侵入室推靠至模擬井筒的窗口上的千斤頂，以及用于將千斤頂壓力維持在所需壓力范圍內的液壓控制裝置。

優選的，上述模擬泥餅形成過程的實驗裝置還包括地層模塊飽和裝置，所述地層模塊飽和裝置包括巖心室、柱塞加壓泵、加料室、溶液室與真空泵，所述加料室通過加料管與溶液室相連，在加料管上設置有加料閥，所述溶液室通過管路連接巖心室，在管路上設置有柱塞加壓泵與數控壓力表，所述巖心室與溶液室分別通過管路連接真空泵，在巖心室與真空泵之間的連接管路上設置有真空壓力表。

優選的，上述模擬泥餅形成過程的實驗裝置還包括鉆井泥漿配制裝置，所述鉆井泥漿配制裝置包括泥漿池，在泥漿池內設置有攪拌軸，攪拌軸與攪拌電機連接，在攪拌軸上設置有葉輪，所述泥漿池還連接一外循環管路，在外循環管路上設置有剪切泵。

本發明的有益技術效果是：

本發明設計的模擬泥餅形成過程的實驗裝置具備模塊化、模擬程度逼真、利用率高等特點，通過變化侵入時間可得到不同階段的泥餅樣品；實現了不同泥漿體系、不同泥漿壓力、不同水動力條件下的泥漿濾失實驗，為研究泥餅的形成規律及評價泥漿的濾失性和造壁性創造了有利條件，對優化泥漿性能、保護儲層產能具有重要意義。

附圖說明

附圖1是模擬泥餅形成過程的實驗裝置結構示意圖。

附圖2是地層模塊形狀示意圖。

附圖3是千斤頂液壓控制裝置結構示意圖；圖3a是液壓回路圖，圖3b是控制電路圖。

附圖4是侵入室及密封膠皮套示意圖；圖4a是侵入室的俯視圖，圖4b是侵入室的側視圖，圖4c是密封膠皮套的示意圖。

附圖5是濾失流量測量裝置結構示意圖。

附圖6是地層模塊飽和裝置結構示意圖。