[发明专利]一种多因素环境下的室内钻进模拟装置及评价方法

说明书

本发明提供了一种多因素环境下的室内钻进模拟装置及评价方法，属于钻井工程中钻井液处理剂及钻井液体系对钻进速度影响的技术领域。该装置包括岩心夹持系统、井底循环系统、上覆压力系统、地层压力系统、钻压模拟系统、旋转驱动系统、钻深测量系统和自动控制和数据采集系统；所述岩心夹持系统为夹持岩心的密封装置，用于模拟井下压力与温度环境；所述井底循环系统、上覆压力系统、地层压力系统、钻压模拟系统、旋转驱动系统分别通过管路与岩心夹持系统连接；所述钻深测量系统与钻压模拟系统连接；所述自动控制和数据采集系统通过电路连接岩心夹持系统、井底循环系统、上覆压力系统、地层压力系统、钻压模拟系统、旋转驱动系统和钻深测量系统。

技术领域

本发明属于钻井工程中钻井液处理剂及钻井液体系对钻进速度影响的技术领域，具体涉及一种多因素环境下的室内钻进模拟装置及评价方法，用于在高温高压条件下，模拟钻井过程中的转速、钻压、上覆压力、地层压力、井底循环压力等影响钻井的多因素条件参数，评价不同钻井液处理剂及钻井液体系影响钻进速度和清洁井底效果的测试。

背景技术

随着石油勘探开发的进展，钻遇地层越来越深，越来越复杂，井型机械钻速越来越慢，提速提效是当前乃至今后的重要任务。在明确地层条件的前提下，开发新型快速钻进的钻井液技术是提高钻井速度的关键配套技术，也是最有效途径之一。通过现场试验进行相关评价，成本高，周期长，影响提速目标的早日实现，而通过室内试验评价可以利用人造模拟岩心，在成本低、操作灵活的前提下短时间内完成钻井液处理剂优选，钻井液体系优化，以及其他如钻头优选、钻井参数优化等方面的评价。

目前，已有室内评价钻井液与处理剂提速效果的相关实验装置，但是均不能真实模拟施工现场情况和模拟斜井施工情况。在施工中，钻井液处理剂和钻井液体系直接作用在井下的岩石地层上，发挥作用环境同时存在一定温度和一定压力，同时钻遇的岩石地层还受到上覆压力、地层压力和循环压力等多因素的影响。

现有的钻进模拟装置大多只能模拟常温常压条件，不能真实反映实际钻进过程中高温高压的情况。专利CN101806214A涉及的实验设备可以模拟高温高压条件，但是不能模拟地层受到的多种压力，也无法在实验进行过程中添加或改变钻井液配方或处理剂的添加量，同时缺少固液分离装置，容易堵塞循环管线。专利ZL201320044653.0涉及的实验设备可以模拟高温高压条件，配备了固液分离装置，可以在实验进行过程中添加或改变钻井液配方或处理剂的添加量。但是只能模拟地层受到的围压，即地层压力，无法模拟岩石地层受到的其他方向上的作用力，以及钻井液循环压力，使用的人造模拟岩心无法真实表现井下岩石地层受力的真实情况，故而无法真实反映钻井液处理剂、体系以及钻头和参数等对机械钻速的影响规律，另外，其只适用于直井的研究，无法适用于斜井段。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种多因素环境下的室内钻进模拟装置及评价方法，能够模拟实际钻进过程，检测钻井液处理剂和钻井液体系影响钻进效率和清洁井底效果的测试设备。可以在实验室条件下实现高温高压环境，模拟钻井过程中的转速、钻压、上覆压力、地层压力、井底循环压力等影响钻井的多因素条件参数同时作用于待测人造岩心上，可以在室内完成对钻井施工的模拟试验，开展钻井过程中各种因素的相互作用、机理、钻井效果等进行研究。该设备对开发出高性能的快钻剂产品，优选出有效提高钻井速度的钻井液体系，形成一套提高钻井速度的钻井液技术，提高油气井勘探开发效益具有极为重要的意义。同时，对于模拟实际钻进过程中钻头选型与岩石可钻性的研究也能提供较好的借鉴。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种多因素环境下的室内钻进模拟装置，包括岩心夹持系统、井底循环系统、上覆压力系统、地层压力系统、钻压模拟系统、旋转驱动系统、钻深测量系统和自动控制和数据采集系统；

所述岩心夹持系统为夹持岩心的密封装置，用于模拟井下压力与温度环境；

所述井底循环系统、上覆压力系统、地层压力系统、钻压模拟系统、旋转驱动系统分别通过管路与岩心夹持系统连接；