[发明专利]一种模拟井下钻井液循环形成泥饼的装置和方法

说明书

本申请提供了一种模拟井下钻井液循环形成泥饼的装置和方法，涉及油气井固井领域技术领域，该装置和方法克服了以往装置中钻井液只是在一个密闭空腔中搅拌而非实际井下流动循环状态的问题，同时可以真实模拟出实际井筒内和地层的压力，模拟井内温度、压力条件下泥饼的形成过程，最大化真实程度模拟出泥饼的形成和模拟出泥饼的冲洗过程，对冲洗液的冲洗效率的评价更具有可靠性，形成的泥饼的条件与实际情况更相符，模拟程度高。为后续对泥饼性能的研究以及分析泥饼对胶结质量的影响提供基础，为现场优选泥饼冲洗液提供参考。

技术领域

本发明涉及油气井固井领域，属于储层岩石物理实验技术，具体涉及一种模拟井下钻井液循环形成泥饼的装置和方法。

背景技术

泥饼是钻井液在地层中滤失形成的，是影响固井第二界面胶结质量的一个重要因素，极大程度影响着固井质量的好坏，因而在现有的固井质量评价实验中应充分考虑泥饼的影响。

目前室内评价固井胶结质量的装置研究众多，但对泥饼形成装置的研究较为单一，主要分为静态滤失和动态滤失两种。静态滤失是钻井液在静止的状态下流失从而在地层表面形成泥饼，但在实际工况中，新钻开地层时钻井液都是在循环流动的，故静态滤失与实况不相符，形成泥饼的性能(如强度、渗透性)与实际情况存在差异。动态滤失则是在模拟钻井液循环流动的前提下在地层表面滤失形成泥饼，与实际情况更为相符。动态滤失泥饼形成装置目前存在较多研究，但仍存在许多不足。

但本申请发明人在实现本申请实施例的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

(1)钻井液是在密闭空间围绕岩心旋转流动的并不是循环流动的，且岩心堵住滤液出口，由于渗流路径长度导致渗流阻力的不同易在岩心表面形成厚度不均的泥饼，且很难形成一定厚度的泥饼；

(2)目前实验室内存在的静态、动态滤失仪与实际井下工况仍存在较大的差异，无法完全模拟井下温度、压力、流速下钻井液的滤失情况。

因此，针对现有研究存在的问题，提出一套能够完整真实地模拟出井下温度、压力以及钻井液流动状态的泥饼形成装置和方法是本领域技术人员研究的热点。

发明内容

为了克服现有的技术无法完整真实的模拟井下工况的不足，本申请实施例提供了一种模拟井下钻井液循环形成泥饼的装置和方法，该装置和方法克服了以往装置中钻井液只是在一个密闭空腔中搅拌而非实际井下流动循环状态的问题，同时可以真实模拟出实际井筒内和地层的压力，最大化真实程度模拟出泥饼的形成和模拟出泥饼的冲洗过程，对冲洗液的冲洗效率的评价更具有可靠性，形成的泥饼的条件与实际情况更相符，模拟程度高。

本申请实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种模拟井下钻井液循环形成泥饼的装置，包括釜体和与釜体配套的流体循环系统，通过釜体和流体循环系统的配合，模拟井下钻井液循环形成泥饼。

所述的釜体底部设置有岩心夹持座和釜体环空出口，岩心夹持座起到固定岩心的作用，釜体环空出口可排出釜体内部的液体；釜体顶部可拆卸设置有上釜盖，方便及时拆装上釜盖；岩心夹持座上夹持有岩心，岩心底部设置有透水垫片，透水垫片主要承放岩心并且可以过滤滤液，避免滤液中的大颗粒进入流体循环系统发生堵塞；釜体内壁与岩心间存在环空间隙，为了最大化模拟井下环境，该环空间隙应尽量与实际井下环空间隙相符合，可根据要求设计。上釜盖中央位置设置有流体注入口，通过流体注入口注入流体；岩心夹持座上下两端分别设置有上堵头和下堵头，上堵头为环形堵头，与岩心夹持座螺纹连接，密封圈密封；下堵头为一圆形堵头，与岩心夹持座螺纹连接，密封圈密封，下堵头上设置有滤液出口，通过滤液出口方便排出滤液；上、下堵头套有橡胶套，压紧并固定橡胶套，橡胶套外表面与岩心夹持座内表面形成环压腔，向环压腔中注入压力流体使橡胶套压紧岩心，以固定岩心。