[实用新型]高温高压泥页岩井壁稳定性评价装置

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种高温高压泥页岩井壁稳定性评价装置，属石油勘探开发过程中油气层保护的实验评价设备技术领域。

背景技术：

井壁失稳问题是石油钻井过程中普遍存在的一个世界性难题，尤其是引起的井下复杂情况和诱发的其它井下事故对钻井工程危害极大。井壁不稳定严重影响钻井的速度、质量和成本，而且还会污染储层，给试油以及油气开发带来不利影响，甚至延误勘探开发的进程，影响油气钻探开发的综合经济效益。因此，防止井壁失稳是一项贯穿油气井勘探开发过程的系统工程。

井壁失稳是由多种因素造成的，如地质构造、原地应力、地层的岩性和产状、粘土矿物类型、钻井液性能及其与泥页岩井壁之间的物化反应、钻井作业的影响等，故在研究井壁失稳时不再单纯地将其视为纯力学或化学问题，需从力化耦合的角度分析，以便更真实地评价井壁失稳问题。

在地层被打开的同时，井壁就与钻井液接触并发生离子交换、两者由于化学势差异产生了渗透作用、在压差作用下的液体侵入以及由于毛管力产生的渗析等各种反应，使泥页岩水化产生水化应力，引起岩石力学参数的变化，继而引起岩石受力状态的变化，岩石逐步遭破坏而出现井壁失稳。

因此，通过模拟井下条件的井壁失稳评价实验，评价钻井液和完井液对井壁的冲刷情况和泥页岩的膜效率，从而优选钻井液和完井液，并为钻井液和完井液的设计提供实验数据和分析，是关系到钻井作业安全进行、提高钻井效率的关键。

目前石油行业已从力化耦合协同作用机理方面来研究井壁稳定性问题。根据薄膜效应的井壁稳定模型，现在已经研发出了泥页岩水化/力学耦合实验装置、泥页岩膜效率测定仪、高温高压井壁稳定性测试仪、岩心浸泡装置、高温高压井壁稳定模拟实验装置等各种仪器，来用于评价钻井液对井壁稳定的影响，但上述实验装置还不能完全真实地反映井下条件下钻井液对井壁失稳的影响。因此，研制出一种能够模拟井下高温高压及流动条件下钻井液对井壁失稳影响的室内评价仪器意义非常重大，以满足钻井作业安全快速进行的需要。

发明内容：

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种高温高压泥页岩井壁稳定性评价装置，能够在模拟井下温度、压力和流体流动的条件下，对模拟井壁进行钻井液冲涮损害试验，优选适合井壁稳定的钻井液和完井液体系，具有结构简单、操作简便、性能稳定、重复性能好的特点。

本实用新型是通过如下技术方案来实现上述目的的。

高温高压泥页岩井壁稳定性评价装置由井壁模拟装置、出口压力传感器、进口压力传感器、三轴压力室、压力室加热器、出液换向阀、泥浆容器、泥浆容器加热器、活塞容器、平流泵、电动计量泵、围压传感器、泥浆泵、进液换向阀、数据采集处理系统组成。

所述的井壁模拟装置由井壁加热器、井壁外筒、超声波探头、井壁内筒、模拟井壁、超声波探杆、数据采集连接器、旋转升降器构成；在井壁外筒外装有井壁加热器；在井壁外筒内装有井壁内筒；在井壁内筒内装有模拟井壁；在井壁外筒的筒底设有钻井循环液进口；在井壁外筒上方的侧壁上设有钻井循环液出口；超声波探杆安装在井壁外筒的上盖上，超声波探杆的下端插入到井壁内筒内；超声波探头固定安装在超声波探杆的下端，数据采集连接器安装在超声波探杆的上端；超声波探头通过数据采集连接器与数据采集处理系统相连接；超声波探杆的上端与旋转升降器相连接，通过旋转升降器的电机控制可以实现超声波探杆的旋转和升降。

进液换向阀的左端口与井壁外筒筒底的钻井循环液进口通过循环管道相连接；进液换向阀的上端口与三轴压力室的左进口通过循环管道相连接；进液换向阀的右端口与泥浆泵的出口通过循环管道相连接；泥浆泵的进口与泥浆容器的下部出口通过循环管道相连接；出液换向阀的左端口与三轴压力室的右出口通过循环管道相连接；出液换向阀的上端口与井壁外筒侧壁上的钻井循环液出口通过循环管道相连接；出液换向阀的下端口与泥浆容器的下部进口通过循环管道相连接；活塞容器的上部通过一个三通管分别与三轴压力室的上压头和下压头相连接；平流泵与活塞容器的下部进口相连接；电动计量泵的出口端通过一个三通管分别与三轴压力室的筒体和泥浆容器的上端相连接；压力室加热器固定安装在三轴压力室的外壁上；泥浆容器加热器固定安装在泥浆容器的外壁上；在三轴压力室的上压头上装有进口压力传感器；在三轴压力室的下压头上装有出口压力传感器；在电动计量泵的出口端装有围压传感器；数据采集处理系统通过信号线分别与旋转升降器、出口压力传感器、进口压力传感器、平流泵、电动计量泵、围压传感器相连接。

本实用新型与现有的技术相比具有如下有益效果：