[发明专利]多功能煤层钻井液动态污染评价装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种模拟煤层真三轴应力条件下的钻井液对煤层的侵 入、侵入煤层的深度和程度，以及进行各种真三轴应力条件下煤层各向 异性特征研究的多功能煤层钻井液动态污染评价装置，属煤层气钻井液 伤害评价测试仪器技术领域。

背景技术：

煤层气的勘探与开发技术是在常规油气的勘探与开发技术的基础上 发展起来的，常规油气的勘探开发技术大部分也能成功运用于煤层气勘 探开发中，给煤层气的勘探与开发工作带来了很大的经济效益。

但是，煤层与常规储油气层有着很大的不同之处，煤层潜在的损害 因素表现为：1、煤层孔隙和裂隙发育，钻井液中的固相和液相进入煤层 裂隙深处；2、煤是大分子结构的有机物，易对钻井液水和高分子聚合物 吸附，从而影响煤层的渗透性；3、煤层水易与钻井液发生化学反应，从 而堵塞煤层裂隙；4、煤层压力低，易发生井漏，对煤层造成损害；5、 煤层具有应力敏感性，钻井过程中液柱压力控制失当，容易造成渗透流 降低；6、煤的机械强度低，钻井施工过程中产生的煤粉易堵塞煤层孔隙 和裂隙。

钻井液对煤层的伤害主要有：一是钻井液被煤体吸附或吸收，二是 钻井液中固相颗粒对煤中裂隙通道的充填堵塞，三是钻井液柱压力与煤 层压力之差造成煤层端面割理闭合，致使煤层透气性变差，影响产气量。 同时钻井压力对地层也存在诸多损害，如在过平衡钻进时，井内循环液 压力大于煤层压力，使作用在井筒附近的纯应力降低，引起煤层渗透率 增高。但这加大了钻井液对煤层的侵入速度和侵人半径，从而使渗透率 降低；而在欠平衡钻进时，井内循环液压力小于煤层压力，使作用附近 的纯应力增高，引起煤层塑性变形，造成渗透率大幅度降低。这种作用 于煤层的高应力，足以引起煤层渗透性滞后现象，造成渗透率的永久性 降低。钻柱压力变化和下钻时引起的压力激动，也会通过钻井液或直接 对煤层造成伤害。在微过平衡钻井的持续正压差和欠平衡钻井中的脉冲 正压差均会成为钻井液中固相和滤液进入地层的动力。

目前，国内只有油气层保护研究单一的模拟钻井的入井流体损害装 置和测量岩心受入井流体损害深度和程度的动态损害评价系统。但煤层 保护工作贯穿煤层勘探开发的各个生产过程，是一项涉及多学科的综合 配套技术，上述仪器装置远不能满足实际生产的需要。因此，研制出能 够模拟煤层真三轴应力条件下的钻井液对煤层的侵入、以及侵入煤层的 深度和程度，以及进行煤层的各种三轴应力方面的评价试验的动态污染 评价装置意义非常重大，以满足煤层保护工作实际生产的需要。

发明内容：

本发明的目的在于：提供一种模拟煤层真三轴应力条件下的钻井液 对煤层的侵入、以及侵入煤层的深度和程度，同时还可以进行煤层的各 种真三轴应力条件下的煤层各向异性特征研究，以及煤层气液两相渗透 率测试的多功能煤层钻井液动态污染评价装置。

本发明是通过如下技术方案来实现上述目的的：

一种多功能煤层钻井液动态污染评价装置，它由气体增压泵、三轴 应力煤心夹持器、计量轴压泵、回压调节器、气体质量流量计、气水分 离器、电子天平、计算机采集板、泥浆容器、低压压力传感器、高压压 力传感器、烘箱、高压液体容器、加湿容器、精密平流泵、ISCO100DX 泵、气体储气罐构成，其特征在于：气体增压泵置于烘箱的左侧；气体 储气罐、精密平流泵、加湿容器、计量轴压泵、回压调节器、气体质量 流量计、气水分离器、电子天平置于烘箱的下部，ISCO100DX泵置于烘 箱的右侧；高压调压保护阀、高压减压阀、回压加压阀、泥浆污染阀、 低压调压保护阀、高压加压阀、低压减压阀、低压加压阀、进口压力表、 出口压力表置于烘箱左边面板上；计算机采集板、低压压力传感器、高 压压力传感器置于烘箱左边面板的后面；高压液体容器、三轴应力煤心 夹持器、泥浆容器置于烘箱的工作间内。

所述的三轴应力煤心夹持器的左右端通过不锈钢管线和两端的六通 阀门座连接，左端的六通阀门座通过管线与加湿容器、高压液体容器连 接，右端的六通阀门座通过管线与回压调节器、回压阀、气体质量流量 计、气水分离器连接。

所述的气体增压泵、气体储气罐与高压减压阀、低压减压阀、加湿 容器通过管线连接；ISCO100DX泵、精密平流泵通过管线与高压液体容 器连接。