[发明专利]一种水平井钻进过程煤层污染程度定量测试装置及方法

说明书

一种水平井钻进过程煤层污染程度定量测试装置，包括底盘、钢套筒、煤样压实系统、裂缝生成系统、渗透率实时测试系统、钻井液污染系统、数据采集处理系统和清洗系统，钢套筒通过固定架固定安装在底盘上，裂缝生成系统固定设置在钢套筒内，渗透率实时测试系统、钻井液污染系统和清洗系统分别按照测试工序与煤样压实系统连接，数据采集处理系统分别与裂缝生成系统、渗透率实时测试系统和钻井液污染系统信号连接。本发明能够实时改变裂隙宽度及数量，而且能够监控钻井液的侵入深度；能够模拟不同地层压力条件，测试不同地层条件下的渗透率；能够完成材料的回收重新利用，清洗方便。

技术领域

本发明涉及煤层污染测试技术领域，具体的说，涉及一种水平井钻进过程煤层污染程度定量测试装置及方法。

背景技术

水平井因其供气范围广、日产气量高、综合经济效益较高等优点而成为目前煤层气地面开发的主要井型之一。水平井在煤层内进行水平钻进时，因其钻进的长度较长（一般600～1000米左右），煤岩屑返排时所需压力大于煤储层压力，导致钻井液很容易进入煤层内对煤层进行污染，进而影响煤层气井的产气量。

为了研究钻井液对煤层的伤害，国内外研究者主要采用了实验测试法、数学模型构建法等对其污染程度进行评价。实验测试法主要是制作煤柱样品，对煤柱污染前的渗透率进行测试；然后模拟现场储层压力等条件，将配制好的钻井液对煤柱进行污染，测试污染后煤柱的渗透率，用污染后煤柱的渗透率与测试的原始渗透率进行对比，得出其伤害率。煤层伤害率的影响因素众多，煤层裂隙发育程度、煤储层压力、钻井液侵入时间、钻井液配方、钻井液循环过程中携岩屑情况等都导致煤层的伤害程度不同，仅通过制煤柱方法不仅耗时，而且无法对每种情况都进行测试，同时，污染时间不同，可能导致污染率也不同。数学模型构建法主要是根据测井资料获取的电阻率数据，建立电阻率与渗透率之间关系的数学模型，进而对泥浆钻井液的污染程度进行评价。钻井过程中泥浆钻井液性能的差异，可能导致泥浆钻井液与电阻率响应之间不是一一对应关系，用该数学模型预测污染程度存在一定的偏差。因此，亟需研制一种装置，能针对不同煤储层裂隙发育程度、不同压力、不同时间下测试钻井液污染前、后的渗透率，定量评价其污染程度，为准确评价水平井钻进时不同煤层属性下污染程度提供理论依据。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种水平井钻进过程煤层污染程度定量测试装置及方法，本发明能够实时改变裂隙宽度及数量，而且能够监控钻井液的侵入深度；能够模拟不同地层压力条件，测试不同地层条件下的渗透率；能够完成材料的回收重新利用，清洗方便。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种水平井钻进过程煤层污染程度定量测试装置，包括底盘、钢套筒、煤样压实系统、裂缝生成系统、渗透率实时测试系统、钻井液污染系统、数据采集处理系统和清洗系统，钢套筒通过固定架固定安装在底盘上，裂缝生成系统固定设置在钢套筒内，渗透率实时测试系统、钻井液污染系统和清洗系统分别按照测试工序与煤样压实系统连接，数据采集处理系统分别与裂缝生成系统、渗透率实时测试系统和钻井液污染系统信号连接。

钢套筒竖向设置，钢套筒的顶部和底部均敞口，固定架包括两个支撑架，两个支撑架的结构相同且关于钢套筒左右对称设置，左侧的支撑架包括一根竖直杆和若干根水平杆，竖直杆的底部固定连接在底盘的上表面左侧部，竖直杆位于钢套筒的左侧，各根水平杆均沿左右方向设置，各根水平杆等间距沿竖向并排设置在竖直杆和钢套筒之间，各根水平杆的左端均固定连接在竖直杆上，各根水平杆的右端均固定连接钢套筒的外侧壁左侧部，钢套筒的底部位于底盘的上表面中心正上方。