[发明专利]模拟渗流阻力对排水过程地层压力影响的实验装置及方法

说明书

本发明为一种模拟渗流阻力对排水过程地层压力影响的实验装置及方法，该装置包括实验壳体，实验壳体内设置有密封压板，密封压板与实验壳体底部之间构成填砂区，实验壳体的底部设置压力表组，实验壳体内位于密封压板上方的空间能通过加压管线与压力泵连通，压力泵的出口处设置有加压压力表，实验壳体位于填砂区的侧壁上能连通地设置有饱和水管线，饱和水管线的入口与压力泵连通，实验壳体的底部设置排水管线，排水管线的入口处设置排水压力表，排水管线的出口处设置流量计。该实验装置及方法，实现对近井、远井地带压力的实时测量，通过对地层压力随累计排水量变化规律的模拟探究，有效地指导现场施工，确保控压放水的顺利、有效进行。

技术领域

本发明涉及石油测试技术领域，尤其涉及一种模拟渗流阻力对排水过程地层压力影响的实验装置及方法。

背景技术

石油钻井过程中常常会遇到巨厚盐膏层，巨厚盐膏层工程地质特征复杂，层间超高压盐水普遍发育，纵横向上分布无规律，压力梯度变化大，钻前预测困难。盐水层安全钻井密度窗口窄，采用常规钻井技术喷、漏、卡等事故频发。一旦发生井下事故，会造成大量钻井液漏失，不仅增大了钻井作业周期，也使得钻井作业成本大幅上升。为保证超深超高压盐水层的安全钻进，需要对高压盐水层进行控压放水。控压放水技术的条件有以下三点：①盐间圈闭的高压盐水体积有限；②钻至低压层放出盐水，降低压力系数；③一口井放水，邻井受益。通过对高压盐水层实施控压放水技术，将高压盐水层的地层压力降低至正常压力水平，然后使用正常的钻井液密度进行高压盐水层的安全钻进，解决了钻进过程中因超高压带来的溢流、井漏甚至卡钻、侧钻等恶性事故的发生，节约了盐层钻井时间，降低了钻井成本。

然而在现场放水过程中，施工人员并不能准确把握排水量与地层压力之间的关系，同时也不能解释在排水一段时间后，地层压力基本保持不变的现象，因此迫切需要一套探究排水量与地层压力关系的装置。

由于控压放水技术是近年来新提出的一种应对超深超高压盐水层(超深：深度6000m；超高压：压力100Mpa)的安全钻井的配套工艺技术，与其相关的技术装备非常少，尤其是关于模拟探究地层压力随累计排水量变化规律的实验装置或方法更是少之又少。目前与地层压力相关的装置或方法主要集中在地层压力的理论计算和裂缝性地层渗流过程的模拟，主要是根据测井资料和地质勘测数据进行地层压力的预测，或模拟研究裂缝性地层渗流过程；与控压放水相关的装置或方法主要集中在放喷卸压的井口装置上，其主要是跟井控相关的一些装置。综上所述，目前没有能够较好地模拟探究渗流阻力对排水过程中地层压力变化影响的实验装置，无法对现场控压放水操作进行指导。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种模拟渗流阻力对排水过程地层压力影响的实验装置及方法，以实现对现场控压放水操作的指导，对超深超高压盐水层的安全钻进具有指导意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模拟渗流阻力对排水过程地层压力影响的实验装置及方法，实现对近井、远井地带压力的实时测量，通过对地层压力随累计排水量变化规律的模拟探究，有效地指导现场施工，确保控压放水的顺利、有效进行。

本发明的目的是这样实现的，一种模拟渗流阻力对排水过程地层压力影响的实验装置，所述模拟渗流阻力对排水过程地层压力影响的实验装置包括顶部能开口、且能密封的实验壳体，所述实验壳体内设置有能沿所述实验壳体的内侧壁密封抵靠滑动、且能固定的密封压板，所述密封压板与所述实验壳体的底部之间构成密封的填砂区，所述实验壳体的底部外侧设置有与所述填砂区连通的压力表组，所述实验壳体内位于所述密封压板上方的空间能通过加压管线与压力泵连通，所述压力泵的出口处设置有加压压力表，所述实验壳体位于所述填砂区的侧壁上能连通地设置有饱和水管线，所述饱和水管线的入口与所述压力泵连通，所述实验壳体的底部能连通地设置排水管线，所述排水管线的入口处设置排水压力表，所述排水管线的出口处设置流量计；所述填砂区靠近所述排水管线的一侧构成近井地带模拟区，所述填砂区远离所述排水管线的一侧构成远井地带模拟区。