[发明专利]一种高密度钻井液二氧化碳污染实验评价装置和方法

说明书

本发明公开一种高密度钻井液二氧化碳污染实验评价装置和方法，装置结构可以包括：老化罐，所述老化罐顶部连接有罐盖，所述罐盖上连接有阀杆，所述老化罐内壁和底壁上设置有内衬，所述内衬之间插设有十字型挡板，所述内衬顶部密闭连接有内衬盖，所述内衬盖中间开设有中心小孔；所述十字型挡板上均匀开设有多个通孔。以该装置为基础的评价方法可以全面真实模拟测量二氧化碳污染后钻井液性能变化，为高密度钻井液预防和处理二氧化碳污染提供依据，克服了以往压力灌注法造成的老化罐罐体因二氧化碳腐蚀产物对钻井液性能影响以及二氧化碳与钻井液混合污染程度不足的缺点。

技术领域

本发明涉及石油天然气钻井液工程技术领域，特别是涉及一种高密度钻井液二氧化碳污染实验评价装置和方法。

背景技术

随着我国对油气资源的需要越来越大，深井、超深井和异常高温高压井不断增多，使用高温高密度钻井液也越来越频繁，在深部地层中时常会出现CO₂侵入钻井液的情况，CO₂侵入钻井液会出现以下特征：

①钻井液呈暗灰色或棕灰色,污染严重时呈暗黑色胶油状,含大量气泡且不易消除。②钻井液粘度和切力居高不下,性能极不稳定,用铁络盐FLCS和磺化单宁SMT碱液处理不起作用。③钻井液流动性差,且起皮现象严重。④钻井液挂壁现象严重。⑤钻井液滤失量难以控制,波动大。虽然通过使用大量降滤失剂可以控制滤失量在5ml以内，但泥饼厚且虚。⑥测定钻井液流变性时粘度计指针不回零,影响测量数据精度。⑦钻井液pH值难以控制。⑧膨润土与固相含量均在正常值范围,但触变性强，静止后呈“豆腐块”状。CO₂作为一种酸性气体侵入钻井液会造成钻井液性能恶化，给钻井液性能维护带来极大困难，严重威胁钻井安全，同时也带来了环保压力。因此，研究CO₂对钻井液性能影响规律和CO₂污染后钻井液的处理方法就显得很重要，而这些研究工作均需要有科学的评价CO₂污染钻井液的实验装置和方法。

目前评价CO₂污染钻井液的实验装置和方法采用压力灌注法来进行室内CO₂污染模拟实验：使用常规钻井液用的老化罐，将钻井液装入老化罐中，在一定压力下将CO₂从老化罐顶部阀杆压入老化罐中，然后将老化罐放入高温滚子炉中，在模拟井底温度条件下滚动一定时间，通常为16h，取出老化罐,待冷却后将其中的钻井液倒出搅拌5min后测其性能。

目前采用压力灌注法来评价CO₂污染钻井液实验方法存在以下问题：

(1)老化罐中的CO₂在高温高压条件下极易对老化罐罐体造成腐蚀(老化罐材质通常为304钢或者316钢)，其腐蚀产物混入钻井液中也会造成钻井液的性能发生变化，因此会对CO₂对钻井液的影响程度造成严重干扰；(2)老化罐在滚子加热炉中滚动时，罐中的钻井液液面基本上是水平的，呈液相的钻井液与气态的CO₂存在明显的液-气两相界面，气态下的CO₂侵入钻井液中推动力仅仅是CO₂的浓度差，由于钻井液具有一定的粘度和切力，因此CO₂污染钻井液的程度很有限，这与CO₂在井下侵入钻井液的真实过程有很大的差异，具体地讲，就是压力灌注法中钻井液与CO₂两者的混合程度不够充分。

发明内容

本发明的目的是提供一种高密度钻井液二氧化碳污染实验评价装置和方法，以解决上述现有技术存在的问题，既能防止CO₂在高温高压条件下腐蚀老化罐罐体又能增加CO₂与钻井液混合程度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：