[发明专利]一种悬浮稳定性测试装置及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测试高温高压下高密度工作液固相颗粒的悬浮稳定性能的悬浮稳定性测试装置及测试方法。 

背景技术

随着我国石油工业的发展，高压和超高压油气井日益增多，在钻高压油气井或超深井时，通常使用专门的加重剂来增加泥浆的比重以平衡地层压力，但在实际应用当中，确定泥浆对加重剂的悬浮效果好坏是加重泥浆使用过程中的一大难题，根据加重剂在泥浆中的沉降时会使泥浆的液柱压力发生改变的作用原理，钻完井过程中工作液悬浮稳定性、沉降稳定性直接影响施工进展：在起下钻、停钻检修过程中，若悬浮稳定性、沉降稳定性差，将导致起下钻及开泵困难；完井修井过程中（试油作业中），工作液长期（半个月甚至一个月以上）处于高温、高压恶劣条件下，若悬浮稳定性、沉降稳定性差，则会导致下工具困难甚至影响试油作业，目前国内外评价加重泥浆的沉降稳定性主要有两种：直接观察法和上下密度差法。直接观察法是将一定体积的加重泥浆倒入仪透明容器内，观察一段时间后泥浆是否会显著分层；上下密度差法是将高温前钻井液搅匀，倒入500ml量筒至满刻度静置48h后，取2/5处钻井液，用密度称测定上层钻井液密度，取4/5处钻井液，用密度称测定下层钻井液密度，若上下层钻井液密度差≤0.02g/cm³，表明该钻井液体系沉降稳定性好，具有良好的悬浮稳定性，然而这两种方法都存在一定的局限性：1、不能都在高温高压下进行测量；2、观察法不能够定量的进行分析，误差较大；3、采用上下密度差的方法不能够准确反应各层的悬浮稳定，且在提取钻井液时对静止溶液造成扰动，使密度测量不准确，为了能够准确评价高密度钻、完液在高温高压环境井底下悬浮稳定性（防沉降能力），给深井、超深井的钻井作业提供科学的实验数据，迫切需要一种能够在高温高压测定钻、完井液悬浮稳定性测试装置。

发明内容

本发明的目的是:为了能够准确评价高密度钻井液、完井液在高温高压环境井底悬浮稳定性（防沉降能力），给深井、超深井的钻井作业提供科学的实验数据，特提出一种悬浮稳定性测试装置及测试方法。

为了达到上述目的，本发明解决此技术问题所采用的技术方案是: 一种悬浮稳定性测试装置，由耐高温高压密封系统、加温加压系统、测试系统、旋转系统组成，其主要构思是:耐高温高压密封系统由耐高温高压容器、耐高温高压容器O型密封圈、容器上盖构成，耐高温高压活塞将耐高温高压容器分为上部加压仓和下部测试仓；加温加压系统由加热单元和加压单元组成，加热套及其控制系统构成加热单元，由高温高压容器上部加压仓及通过上部针式截止阀连接外部恒压恒速泵构成加压单元；测试系统由11个等距离分布的高精度压力变送器组成，通过对不同深度测试液压力的测定，计算出不同深度的密度变化值，准确标定测试液的悬浮稳定性；旋转系统由制动开关、高强度旋转轴、U型底座构成，主要作用是旋转及固定耐高温高压容器，搅拌实验用液。

一种悬浮稳定性测试装置是由耐高温高压容器、加热套、容器上盖、上部针式截止阀、耐高温高压活塞、压力变送器、下部针式截止阀、活塞用O型密封圈、温度传感器、制动开关、高强度旋转轴、U型底座、容器下盖组成，其结构特征是: 耐高温高压容器上端面凹槽放置耐高温高压的容器O型密封圈a，容器上盖顶端安装上部针式截止阀，上部针式截止阀用耐高压管线与装置外的恒压恒速泵联接；耐高温高压容器外部包裹加热套，耐高温高压容器侧壁安装有1个温度传感器及11个等距离分布的高精度的压力变送器，并分别用温度传感器信号输出线及压力变送器信号输出线与装置外的电脑联接；耐高温高压容器下部用容器下盖及耐高温高压的容器O型密封圈b密封，在容器下盖底部安装下部针式截止阀；耐高温高压的活塞用活塞O型密封圈将耐高温高压容器隔成密封的两个仓；U型底座通过高强度旋转轴连接耐高温高压容器，高强度旋转轴前端安装制动开关，固定或旋转耐高温高压容器。