[发明专利]一种地层压力模拟装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于油田、矿山等领域，具体涉及一种地层压力模拟装置及方法，用于模拟不同岩性、不同渗透率的地层及地层压力。

背景技术

地层压力是描述油藏的重要参数。利用地层压力可以优化泥浆重度和当量循环密度，防止井涌、井喷、地层损害或意外的地层压裂及循环漏失，帮助校正预测地层压力的算法。利用地层压力数据可提高钻井效率，进行更好的现场决策，及时更新地质模型。

用随钻地层压力测量工具测量地层压力，钻头刚钻开地层即进行测试，钻井液对所测地层污染小，压力测量精度高，能更好地反应地层真实的压力状况。随钻地层压力测量工具解决了在大斜度井、大位移井中传统测量工具下入难等问题。

现有技术中，专利号为99121376.9的专利公开了一种设有穿入探头的地层压力测量装置及其测量方法，该发明涉及一种用于测量与井孔相交的地层参数的装置和方法，使用一个可在井孔内移动的工具体。工具体携带有驱动装置，驱动装置推动探头在井眼内进行相应动作，在缩回位置与穿入井壁的伸出位置之间移动。当探头移动到伸出位置时，探头对井壁上形成密封，探头内的测量装置可以测量地层参数，该发明为一种测量地层参数的井下装置。

专利号为200820210641.X的专利公开了一种随钻地层压力检测装置，该实用新型由液压泵、压力传感器、电路仓、减压阀、推靠活塞等部件组成。能及时检测并提供地层压力，实现钻井实时控制钻井液柱压力，该实用新型为石油钻井用的一种随钻地层压力检测装置。

专利号为200910002450.3的专利公开了石油钻井用的一种随钻地层压力测试装置及方法，可以实现井底地层压力数据的动态采集，并实时传输至地面。该发明由安装在钻柱底部的地面控制指令接收单元、环空封隔单元、地层压力测试单元、数据上传单元、电源单元和地面数据处理单元组成。

文献“随钻地层测试技术及其应用”（请参考《测井技术》2005.8）中介绍了DFT随钻地层测试器，为一种随钻测量地层压力的井下工具。DFT随钻地层测试器由双封隔器、压降泵、石英压力计等部件组成，在地层几乎未受污染的条件下测量地层压力，减少了作用风险，节约了费用，具有较好的经济效果。

文献“新型随钻地层压力测试工具”（请参考《国外油田工程》2005.11）中介绍了贝克休斯公司研发的TesTrak随钻地层压力测试工具，该工具由智能控制系统、泵系统、压力计等组成，具有基本测试与优化测试两种测试模式。该工具可与其它井下工具组合随钻测量地层压力。

文献“模拟地层条件下不同岩性抗压强度试验特征”（请参考《科技资讯》2010.7）中介绍了使用三轴岩石应力仪分析岩心的抗压强度。该仪器通过液压泵站在岩心两端与四周施加液压力，岩心两端压力逐渐升高，直至将岩心破坏，通过这样的方法研究岩石力学性质。

通过分析可知，目前相关技术多用于研究岩心抗压强度、渗透率等试验仪器设备中。通过流体介质向岩心端部施加压力，进而研究岩心抵抗外力侵入的能力与流体通过岩心的渗透性能。而用于地层压力测量的地层压力模拟装置及方法的相关研究还处于探索阶段。

另外，随钻地层压力测量工具与其它井下测量仪器相比，结构复杂，其核心部件是微型化的机械、电子、液压系统。随钻地层压力测量工具的工作环境十分严酷，加上钻柱内空间狭小，给测量工具的设计带来很大的难度，也存在较大的技术风险。国内外在此技术领域内可供参考的技术资料很少，几乎是空白。此外，由于油气井钻井现场处于偏远地带，在钻井现场进行随钻地层压力测量工具的原理与性能试验，技术保障存在诸多困难，增加了试验的难度；下井试验时，影响油气井正常钻探工作的开展，导致成本增加。

因此，为开展随钻地层压力测量与其它技术研究，需要设计开发一套能够在地面模拟地层压力的模拟装置。

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种地层压力模拟装置及方法，可在室内模拟不同岩性、不同渗透率的地层及地层压力，可用于随钻地层压力测量短节的地面测试、校核与试验，在地面模拟随钻地层压力测试短节测量地层压力的工作过程，也可作为随钻地层压力测量控制算法的开发测试平台。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种地层压力模拟装置，包括模拟井筒5、地层岩心模拟模块6、地层流体模拟模块7、地层压力模拟模块10、数据处理及控制模块9。

所述模拟井筒5为筒状结构，所述地层岩心模拟模块6安装在所述模拟井筒5的壁上，其一端与模拟井筒5的内腔相连通，另一端与地层流体模拟模块7的一端相连通；地层流体模拟模块7的另一端与地层压力模拟模块10相连通。