[發(fā)明專利]一種定向井鉆井液攜巖效率評價實驗裝置及實驗方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711208296.6
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN109838214A
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發(fā)明（設計）人: 趙懷珍;慈國良;曹勝利;王傳富;張志財;史濤;季一冰;羅云鳳
• 申請（專利權(quán)）人: 中石化石油工程技術(shù)服務有限公司;中石化勝利石油工程有限公司;中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院
• 主分類號: E21B21/00
• 分類號: E21B21/00
• 代理公司: 東營雙橋?qū)＠碛邢挢熑喂?37107
• 代理人: 侯華頌;李勇

本發(fā)明的定向井鉆井液攜巖效率評價實驗裝置，包括供液系統(tǒng)、模擬井筒及模擬鉆桿、提升裝置、巖屑添加裝置、控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)。按照前述定向井鉆井液攜巖效率評價實驗裝置的試驗方法包括：鉆井液流動實驗和攜巖效率測試實驗。本發(fā)明通過模擬定向井鉆井液過程中鉆井液的高溫流動性，攜巖效率，為定向井鉆井液技術(shù)研究提供一種實驗方法和評價手段。采用本發(fā)明裝置可直觀研究鉆井液攜巖效果，并可模擬鉆井液流變參數(shù)、排量以及井斜、鉆屑量與鉆屑粒徑對鉆井液攜巖效率的影響規(guī)律，真實有效地評價鉆井液的攜巖效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于模擬石油鉆井的實驗裝置及實驗方法，提供了一種全尺寸定向井鉆井液攜巖效率評價裝置及實驗方法。

背景技術(shù)

目前在石油工程領(lǐng)域，定向井鉆井技術(shù)已經(jīng)成為最常用的鉆井技術(shù)，采用定向鉆井技術(shù)可以使地面和地下條件受到限制的油氣資源得到經(jīng)濟、有效的開發(fā)，能夠大幅度提高油氣產(chǎn)量，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。目前定向井的井斜角往往超過60°甚至接近90°，這就給定向井井眼清潔帶來了技術(shù)難題。

由于重力沉降的原因，在井壁下側(cè)極易發(fā)生巖屑沉降堆積，巖屑堆積過多則形成巖屑床。環(huán)空巖屑堆積的后果是增大鉆具的扭矩，上提下放鉆具摩阻大，起下鉆和下套管困難，鉆具磨損大，甚至造成黏附卡鉆、電測遇阻等問題。如勝利油田非常規(guī)水平井由于鉆井液攜巖能力不足，井下巖屑堆積成床，每次起下鉆均需要反復劃眼。為防止減少井下復雜情況，弄清定向井水平井巖屑運移機理以及如何防止巖屑堆積成床已成為亟需解決的技術(shù)難題。

為了保持定向井的井眼清潔，對鉆井液的性能參數(shù)要求較高：一是具有良好的流變參數(shù)，在一定的工程參數(shù)范圍內(nèi)攜帶能力強，能將鉆屑從井下帶到地面進行分離；二是具有良好的懸浮能力，定向井的水平位移往往超過1000米，大位移井甚至超過5000米，起下鉆時間長，因此鉆井液的懸浮穩(wěn)定性能減少巖屑床的形成；三是良好的潤滑性，定向井尤其是大位移井鉆井成本較高，良好的潤滑性能保證起下鉆順暢和節(jié)約動力消耗，縮短鉆井時間和有效減少鉆井風險和井下事故復雜。

目前我國定向井鉆井液技術(shù)尤其是大位移井鉆井液技術(shù)與國外同類技術(shù)有很大的差距,且目前的實驗裝置不能準確評價定向井鉆井液攜巖效率的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了填補現(xiàn)有技術(shù)的空白，為定向井鉆井液技術(shù)研究提供一種能夠模擬，并能可視化觀察定向井巖屑運移規(guī)律，有效地評價鉆井液攜巖效率的定向井鉆井液攜巖效率評價實驗裝置及實驗方法。

一種定向井鉆井液攜巖效率評價實驗裝置，包括供液系統(tǒng)、模擬井筒及模擬鉆桿、提升裝置、巖屑添加裝置、控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)。其中：

供液系統(tǒng)包括供液泵、儲液罐、固液分離器、流量計、加熱器和連接管路，其中加熱器包括設置在儲液罐內(nèi)的加熱棒、若干個溫度傳感器和溫控器；

模擬井筒為全尺寸的模擬井筒，包括若干節(jié)模擬井筒依次連接組成；

模擬鉆桿為全尺寸的模擬鉆桿，模擬鉆桿沿軸向設有液體流入通道，該模擬鉆桿通過支架固定插裝在模擬井筒內(nèi)，模擬鉆桿的外壁與模擬井筒的內(nèi)壁形成液體流出通道；

提升裝置包括設置在模擬井筒上、下的支架，與下支架配合滑動的地面導軌，以及與上支架配合的提升機；

巖屑添加裝置包括加砂桶和螺桿泵、三通閥，三通閥一路接入供液泵輸出管道，一路接入加砂桶頂部，一路直接接入模擬井筒底部，同時加砂桶底部通過螺桿泵接入模擬井筒底部；

控制系統(tǒng)包括，與供液泵連接并調(diào)整供液泵轉(zhuǎn)速，與加熱器連接并調(diào)整供液溫度，以及與螺桿泵連接并控制螺桿泵啟閉；

數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)包括設置在模擬井筒內(nèi)壁上的若干溫度和壓力傳感器，以及與溫度和壓力傳感器、流量計連接的中央控制器和數(shù)據(jù)采集處理軟件。

上述方案進一步包括：