[發明專利]一種鉆井液泥餅生成試驗井筒模擬機構及系統

在審

• 申請號: 202010410513.5
• 申請日: 2020-05-14
• 公開（公告）號: CN111781328A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 謝濤;林海;許杰;孫連坡;劉海龍;張磊;劉偉;譚強;鄧金根;羅超
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油集團有限公司;中海石油（中國）有限公司天津分公司
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G09B25/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 劉小娟

本發明涉及一種鉆井液泥餅生成試驗井筒模擬機構及系統。所述井筒模擬機構包括：填料，設置于試驗巖樣的周圍，用于模擬油井周圍地層；隔油套，設置在所述試驗巖樣和所述填料的最外圍；頂部固定件，設置在所述試驗巖樣的頂部，所述頂部固定件上設有與試驗巖樣的鉆井液容置腔相連通的上通道；底部固定件，設置在所述試驗巖樣的底部，所述底部固定件上設有與所述試驗巖樣的鉆井液容置腔相連通的下通道。本發明能夠較好的還原在鉆井過程中鉆井液發生濾失生成泥餅的過程，能夠為探索井壁失穩問題提供有力的理論基礎。

技術領域

本發明涉及油氣井鉆井工程技術領域，具體涉及一種鉆井液泥餅生成試驗井筒模擬機構及系統。

背景技術

在鉆井過程中，由于井壁的滲透作用，鉆井液會發生濾失，濾液進入地層。在鉆井液濾失的過程中，井壁表面因鉆井液中的固體顆粒的堆積產生一定厚度的泥餅，鉆井液的泥餅對于控制鉆井液濾失，維護井壁穩定及潤滑起著極其重要的作用。井壁上形成濾餅后，滲透性減小，阻止或減慢了鉆井液繼續侵入地層。在鉆井過程中鉆井液的濾液損失是必然的，通過濾失可形成濾餅保護井壁。因此，泥餅的形成對于防止鉆井液中水相侵入地層和維持井壁穩定具有十分重要的意義。

鉆井液的濾失量與地層的滲透率密切相關，渤中地區中深層硬脆性泥頁巖基質滲透率極低，在泥頁巖內分布有近水平的層理，眾多的微裂縫為鉆井液提供了滲流通道，鉆井液中的水相以微裂縫為滲流通道進入地層，由于鉆井液的滲流可能會導致鉆井液在井壁上形成泥餅，從而阻止鉆井液的滲流，防止鉆井液中水相進入地層造成泥頁巖地層發生水化，導致井壁失穩等復雜事故的發生。近年來，面對國內外油氣資源勘探開發的需求，所鉆遇的地層條件愈來愈復雜，泥頁巖井壁失穩問題愈加復雜，然而對于含有微裂縫的硬脆性泥頁巖井壁泥餅的評價缺乏深入的認識，目前尚無高效模擬真實地層泥餅狀態的試驗裝置與方法。

在鉆井過程中，硬脆性泥頁巖井壁失穩的機理一直是學術上備受爭論的方面，因此有必要開展室內試驗，為理論分析和數值模擬綜合研究提供支持，尤其揭示硬脆性泥頁巖井壁失穩的機理，為安全、快速鉆井提供技術支持。

發明內容

本發明旨在提供一種鉆井液泥餅生成試驗井筒模擬機構及系統，以模擬在鉆井過程中泥餅的形成并進而可對泥餅進行評價，進而為深層裂縫硬脆性泥頁巖鉆井過程提供可靠的理論基礎。

本發明首先提出一種鉆井液泥餅生成試驗井筒模擬機構，所述井筒模擬機構包括：

填料，所述填料設置于試驗巖樣的周圍，用于模擬油井周圍地層；

隔油套，所述隔油套設置于所述試驗巖樣和所述填料的最外圍；

頂部固定件，所述頂部固定件設置于所述試驗巖樣的頂部，所述頂部固定件上設有與所述試驗巖樣的鉆井液容置腔相連通的上通道；

底部固定件，所述底部固定件設置于所述試驗巖樣的底部，所述底部固定件上設有與所述試驗巖樣的鉆井液容置腔相連通的下通道。

井筒模擬機構內裝入試驗巖樣，即可對巖樣進行壓力或溫度加載，并向試驗巖樣的鉆井液容置腔內注入鉆井液，以便試驗觀察泥餅的形成。

根據本發明的一種實施方式，所述填料為實心顆粒。

根據本發明的一種實施方式，所述隔油套為絕緣隔油熱縮套。

根據本發明的一種實施方式，所述頂部固定件的上通道及所述底部固定件的下通道均與所述試驗巖樣的鉆井液容置腔同軸設置。

根據本發明的一種實施方式，所述機構還包括頂部墊片和/或底部墊片，其中

所述頂部墊片設置在所述頂部固定件和所述試驗巖樣之間；

所述底部墊片設置在所述底部固定件和所述試驗巖樣之間。

墊片的設置為了在試驗巖樣的上下形成隔離密封。