[发明专利]一种用于评价钻井液防塌性能的实验装置及方法

说明书

本发明公开了评价钻井液防塌性能的实验装置及方法。装置包括：模拟井壁、盛液罐、模拟钻具、循环压力泵、注压控制器和计算机；模拟井壁包括：缸体、加热套、控温仪、实心柱、提手和覆压块；缸体外部套有加热套，加热套连接温控仪；缸体上设置有刻度线，实心柱套在缸体内部，实心柱上设置有提手；模拟钻具穿过密封盖深入缸体内，密封盖上设置有回流孔，回流管线连接回流孔和盛液灌；上水管线一段连接盛液管，另一端连接循环压力泵后连接模拟钻具；模拟井壁侧壁设置有注压塞，注压塞连接注压控制器；循环压力泵、注压控制器和温控仪连接计算机。可评价钻井液在循环过程中冲刷井壁对井壁稳定性的影响，为钻井过程中井壁稳定研究提供技术支持。

技术领域

本发明涉及油田钻井技术领域，进一步地说，是涉及一种用于评价钻井液防塌性能的实验装置及方法。

背景技术

在钻井或完井过程中出现的井壁坍塌、缩径和地层压裂等复杂情况统称为井壁失稳，其大多发生在泥页岩地层中。井壁失稳不仅严重影响地质录井、延长钻井周期和增加钻井成本，而且还会污染储层，造成重大经济损失。造成井壁失稳的原因，不外乎不可避免的先天因素和钻井施工造成的后天因素。先天因素主要包括：地层岩石的组成和物理化学性质、地质构造类型、原地应力状态、地层倾角，以及岩石层之间的胶结程度的强弱、岩石强度大小与承压能力大小等。后天因素主要包括：钻完井方式、井眼轨迹和钻具对井壁的碰撞等，但更集中于钻井液性能方面，如钻井液滤液侵入地层的深度、钻井液的抑制性与封堵性等方面。

向钻井液中加入防塌剂是一种最常用维护井壁稳定的方法。一般而言，钻井液用防塌剂根据类别不同可以抑制性防塌剂和封堵性防塌剂。抑制性防塌剂主要是通过抑制易水化泥页岩的水化分散而达到维护井壁稳定目的的，一般借鉴抑制剂的评价方法来考察防塌效果的优劣，如滚动回收率评价法、页岩膨胀率评价法等；封堵性防塌剂主要是通过封堵井壁微孔隙，减缓钻井液与井壁周围岩石之间的压力传递，即减小井筒围岩的水平应力的改变量，延长坍塌周期而达到维护井壁稳定的目的，一般借鉴降滤失剂的评价方法来考察防塌效果的优劣，如滤失量测定法、砂床滤失量测定法等。而在实际的钻井施工中，引起井壁失稳往往是泥页岩水化和压力传递共同作用造成的，如由易水化粘土矿物(一般为易水化泥页岩)胶结的硬脆性泥页岩井段的井壁失稳即是典型实例，井壁稳定即要考虑钻井液的抑制水化能力，又要考虑钻井液的封堵性，同时也要考虑井下温度与地层压力。因此，目前所采用的防塌性能评价方法，只能根据抑制性能或滤失性能的优劣评价钻井液防塌性能的强弱，而实验结果对实际的钻井施工中的钻井液防塌性能实际效果有较大出入。所以，有必要形成一种用于专门针对用于评价钻井液防塌性能的实验装置与方法。

发明内容

为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种用于评价钻井液防塌性能的实验装置及方法，本发明的装置可模拟易垮塌井壁、井下条件和钻井液动态循环过程，可评价钻井液在循环过程中冲刷井壁对井壁稳定性的影响，为钻井过程中井壁稳定研究提供技术支持。

本发明的目的之一是提供一种用于评价钻井液防塌性能的实验装置。

所述装置包括：

模拟井壁、盛液罐、模拟钻具、循环压力泵、注压控制器和计算机；

所述模拟井壁包括：缸体、加热套、控温仪、实心柱、提手和覆压块；缸体外部套有加热套，加热套连接温控仪；缸体上设置有刻度线，实心柱套在缸体内部，实心柱上设置有提手；

进行测试时，页岩样品至于模拟井壁缸体内的实心柱与缸体之间的空间内，实心柱取出，页岩样品上放置填充块，模拟井壁顶部设置有密封盖，模拟钻具穿过密封盖深入缸体内，密封盖上设置有回流孔，回流管线连接回流孔和盛液灌；上水管线一段连接盛液管，另一端连接循环压力泵后连接模拟钻具；模拟井壁侧壁设置有注压塞，注压塞连接注压控制器；

循环压力泵、注压控制器和温控仪连接计算机。

优选：

刻度线设置在缸体的上部。