[發明專利]一種高溫高壓鉆井液抑制性評價裝置及其使用方法

有效

• 申請號: 202011458451.1
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112684109B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 李相臣;劉佳雯;齊冰;林燚
• 申請（專利權）人: 西南石油大學;成都康譜深石油科技開發有限公司
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G09B25/00
• 代理公司: 深圳峰誠志合知識產權代理有限公司 44525
• 代理人: 胡石開

一種高溫高壓鉆井液抑制性評價裝置，包括主測試部件，控溫加壓系統、氣源、循環加熱系統、圍壓泵、中控系統、計算機、超聲波檢測儀、安全閥，各部分分別電連接和管路連接，其中主測試部件與控溫加壓系統依次與氣源相連；一種高溫高壓鉆井液抑制性評價裝置的使用方法，在前述裝置中由氣體驅動液體從控溫加壓系統中進入主測試部件中，并在測試時由圍壓泵對樣品提供準確圍壓；本發明采用控溫加壓系統對實驗流體預加壓后注入膨脹儀，防止了流體出現明顯相態變化，消除了流體飽和蒸氣壓所引入的壓力設定誤差，提高了評價結果的精確度，外接的圍壓泵和超聲波檢測儀可考察樣品真實的膨脹狀態，同時可通過聲波反射情況實時監測巖樣的結構變化特性。

技術領域

本發明涉及石油天然氣勘探模擬實驗技術領域，具體涉及一種高溫高壓鉆井液抑制性評價裝置及其使用方法。

背景技術

深井、超深井的鉆探技術標志著鉆井工藝技術的發展，其中鉆井液技術的完善與否密切關系到深井鉆探的成敗。由于地溫梯度和地層壓力梯度的存在，井愈深，溫度越高、壓力越大，鉆井液在高溫下很可能失去其原有性能，這對鉆井液處理劑提出了更高的要求，也為在高溫高壓條件下研究鉆井液抑制劑提出了挑戰。

井壁失穩一直是巖樣氣藏鉆井工程中的技術難題，其誘因為巖樣水化膨脹和分散，因此，必須提高鉆井液的抑制性，最大限度地降低井下復雜情況的發生率，這就需要石油開采中的重要監測儀器-膨脹儀發揮效用。

目前，鉆井液用抑制劑評價裝置多為接觸式膨脹儀，為了全面地考察模擬復雜地層條件下鉆井液的抑制性能，越來越多的同類裝置中引入了耐高溫高壓的相關設計，因此在高溫高壓條件下對的鉆井液抑制性的評價中也多有應用；而在此類設計中，向系統中引入高溫高壓條件的方法多為直接向其中注入高溫實驗流體，當密閉容器中流體處于高溫狀態時，其自身的飽和蒸氣壓將對容器內的壓力產生影響，而對于鉆井液抑制性能評價裝置所具有的有限密封空間，流體在高溫狀態下產生的飽和蒸氣壓將使實驗設定壓力發生不可忽略的變化，使得目標壓力發生偏離，影響測定的準確度；同時，不同特性的流體在接觸樣品時也將產生不同的樣品膨脹結果，如不同溫度、濃度的流體所引起的樣品膨脹情況也不盡相同，而一般的膨脹儀多采用注入液體后再在承壓設備中對其進行升溫加熱，因而會存在常溫流體提前接觸巖樣，常溫流體接觸高溫容器瞬間蒸發引發濃度變化等問題，使其與高溫流體引發的巖樣膨脹之間出現誤差。

另一方面，巖樣受液體影響的膨脹過程中，巖樣內部的狀況是處于不斷變化的，如能夠對膨脹中巖樣本身結構的變化過程進行收集和研究，則可以進一步研究評價鉆井液對于巖樣的適配情況，以更好地確定鉆井液所需的抑制劑，而目前的同類膨脹儀中未見此類功能的有效應用。

發明內容

鑒于此，本發明目的在于提供一種高溫高壓鉆井液抑制性評價裝置及其使用方法，可模擬原地應力條件，室內評價巖樣的水化膨脹特性，優選出鉆井液用抑制劑，改善鉆井液性能，并解決現有同類裝置中流體與環境溫差較大導致的蒸氣壓誤差和流體狀態變化等問題，同時對膨脹評價過程中的樣品結構變化進行詳細考察。

本發明提供的技術方案是，提供一種高溫高壓鉆井液抑制性評價裝置：