[发明专利]高保真模拟地层钻井堵漏评价实验系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种高保真模拟地层钻井堵漏评价实验系统，属于钻探领域。

背景技术

井漏是石油天然气钻探过程中普遍存在、经常遇到的复杂问题。由于井漏引 起的井下复杂事故，对钻井、完井施工危害极大，一直是国内外石油工程界关注 的问题。钻井作业中，一旦发生漏失，不仅延误钻井时间，损失钻井液，损害油 气层等，而且还可能引起井壁失稳导致井塌、卡钻、井喷等一系列复杂情况与事 故，甚至导致井眼报废，造成重大经济损失。

地层漏失情况与岩石物理、化学及力学性质，井底压差、泥浆中加入的堵漏 材料的性质、尺寸，加入材料与地层的相互作用具有密切的关系。目前，国内外 所具有的静态堵漏评价实验装置，其基本结构基本上都是采用一端加压，中部为 一垂直的圆筒，下部为带阀门的管线用于排液。圆筒内先用割缝板及小玻璃球或 小钢珠等填充模拟漏失地层，在漏层上部加入堵漏浆液，使用气压等驱动装置将 浆液压入模拟地层，评价堵漏材料的性能。由于模拟地层与实际地层性质严重失 真，导致实验结果与现场应用结果差别太大。由于我国很多油气田勘探与开发中 普遍存在漏失，研制出一套高保真模拟地层堵漏评价实验装置，在实验室内模拟 井底温度、压力、地层性质、地层开启压力及液体循环状态下评价堵漏材料的堵 漏效果对油气田勘探与开发十分必要。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述现有技术的不足，提供一种高保真模拟地层钻 井堵漏评价实验系统，该发明模拟地层漏失岩石物理、化学及力学性质，井底压 差、泥浆中加入的堵漏材料的性质、尺寸及加入的堵漏材料与地层的相互作用。 该系统主要由加压系统、堵漏液容器、高保真漏层模拟器、环压加压系统即加温 控制系统等部件组成

实现发明目的采用的技术方案是：一种高保真模拟地层钻井堵漏评价实验系 统，至少包括加压装置、堵漏液容器、压力表和液压泵，加压系统通过堵漏液容 器和高保真漏层模拟器连接。

其中高保真漏层模拟器包括模拟漏层、耐高温高压胶筒、夹持器、堵头和加 热器，模拟漏层填充在对开岩心筒中，对开岩心筒外套有耐高温高压胶筒，耐高 温高压胶筒外安装有夹持器，夹持器外套有加热器，填充有模拟漏层的对开岩心 筒上下两端均设有堵头。

所述的对开岩心筒的截面为圆环，对开岩心筒由两个半圆形的岩心筒组成， 在连接部位通过相互插接实现无缝连接。该连接方式有利于安装与打开，在压力 达到一定程度后，对开岩心筒向周向打开一定的距离，模拟地层在堵漏液的压力 下孔隙、裂隙张开。当堵漏液进入地层维持一定压力后，在对开岩心筒周围施加 液压，模拟地层压力使堵漏液反排。实验结束后，打开对开岩心筒，测量堵漏液 进入地层的深度与强度，可反复使用，操作简便，经济性好。

所述的夹持器呈“[]”状，夹持器通过上下两端紧固耐高温高压胶筒，夹持 器起到密封上下堵漏与耐高温高压胶筒的作用，夹持器中部与耐高温高压胶筒之 间形成环形空间，环形空间处接有液压泵。

所述的堵头的中间开有一个通孔，上堵头的通孔通过高压管道与柱塞泵连 接，堵漏液从上堵头的通孔进入模拟漏层；下堵头的通孔直接与容器连接，从地 层渗出的堵漏液通过下堵头的通孔接到容器中。根据实验需要时，还可以通过下 通孔时间压力，模拟地层油气压力下堵漏液挤入地层后抵抗油气压力的能力。

本发明使用的耐高温高压胶筒为抗150℃以上的温度、承受60Mpa以上的压 力的胶筒，工作时套在插接式对开岩心筒外面，并且在两端与堵头连接，起到密 封模拟地层的作用、在实验需要时可以在环空中施加压力，并且将压力通过对开 岩心筒传递到模拟地层，检测在地层压力下挤入地层的堵漏材料的反排情况。

上述的加压系统与堵漏液容器之间设有压力表，堵漏液容器与高保真漏层模 拟器之间设有压力表，环形空间处和液压泵之间设有压力表。

所述加热系统为双柱塞高压计量泵，该泵最大排量13L/h，最大压力50Mpa， 柱塞泵将堵漏液压入模拟地层。所用工作介质为清水，优选蒸馏水。

堵漏液容器用于储存堵漏液、工作压力40MPa，容积2000mL，容器为活塞 式结构，可将堵漏液与加压液体隔离。