[发明专利]一种多模式测试钻探堵漏试验装置及试验方法

说明书

本发明涉及一种多模式测试钻探堵漏试验装置，包括外筒、半合组件、花芯筒、缝隙切换阀、缝隙全开阀和端盖等，半合组件固定安装在外筒内部下侧，花芯筒置于半合组件内，花芯筒的同一圆周上开设有多条沿轴向延伸且缝宽互不相同的缝隙，端盖密封连接在外筒的上端；还公开了其试验方法。本发明的优点在于：实现了装置在缝隙可测范围、缝隙表面粗糙度代表性、缝隙集成度、试验模式多样性、消“假堵”能力、试验参数完整性、封堵效果可视性、测试压力范围、装置便捷性等方面性能得到提升，提高了试验的可重复性，增加了试验数据的可靠度，可在此基础上有望进一步优化评价体系，推动科学堵漏研究和堵漏产品开发。

技术领域

本发明涉及钻探堵漏技术领域，特别是一种多模式测试钻探堵漏试验装置及试验方法。

背景技术

钻孔漏失对钻孔安全、泥浆成本、钻孔结构等影响很大，其影响程度与缝隙（孔隙）深度、尺寸、连通性以及地层水文条件、钻井泥浆工艺等诸多因素息息相关，钻孔漏失及处理方式面临难观察、难处理、难评定的不利状况。对于泥浆有进无出的恶性漏失，至今无一可靠的技术，主要依靠工程经验解决问题。因此，钻孔堵漏非常重要，但同时仍是一项世界性技术难题。

地质岩心钻探规程中堵漏并无推荐的试验装置，以市场现有QD-2堵漏仪为分析对象，其具有以下缺点：

1、该装置设计不同缝宽缝隙板5条，共5个组件，缝宽1-5mm，缝长35mm，缝深50mm，缝表面光滑。根据现有数据及地层实际，1-5mm的缝宽模拟稍窄，50mm缝深模拟太短，其不能在较宽尺度范围收集数据，实际钻孔缝隙宽度和堵漏材料的填充深度变化范围较大。地层缝隙因构造、地下水等原因，表面基本具有一定粗糙度，光滑的缝表面粗糙度设计与钻孔实际也不太相符；

2、该装置1次装配只能做1条缝宽试验，切换缝隙需要重新拆卸安装，比较麻烦，更无法实现多缝宽组合试验；

3、该装置不具备消除“假堵”现象的结构，室内试验时可重复行差，依此试验数据进行研究的公开成果基本没有，施工队伍基本不用；

4、该装置可记录试验参数主要为缝宽B、压力p、时间t、滤（漏）失量V等参数，材料填充深度L最大50mm，且无法实时测量；

5、该装置在缝隙延深方向不能方便观察堵漏材料填充粒径分布等规律；

6、该装置设计工作压力7MPa，能模拟堵漏材料最大约700m钻孔液柱承压能力，但材料实际承压能力可能要求更大；

7、该装置整体配套较为笨重，测试操作繁琐，施工现场使用不便。

另外，对其它专利产品经研究分析，对岩心钻探堵漏要求匹配度不高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种多模式测试钻探堵漏试验装置及试验方法，对现有试验装置重新进行了结构设计，使装置在可测缝隙范围、缝隙集成度、试验模式多样性、消“假堵”功能设计、试验参数完整性、填充效果可视性、测试压力范围、装置便捷性等方面性能得到提升，努力为科学堵漏研究及堵漏产品开发提供数据支撑，缓解现阶段钻探堵漏面临“材料易寻，效果难定”的艰难局面。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种多模式测试钻探堵漏试验装置，包括外筒、半合组件、花芯筒、缝隙切换阀、缝隙全开阀和端盖等，所述半合组件固定安装在外筒内部下侧，所述半合组件包括两块半合板和若干螺栓，两块半合板通过螺栓固定，并围合形成一圆柱形腔体，所述花芯筒为圆柱形结构，所述花芯筒置于该圆柱形腔体内，所述缝隙切换阀固定在花芯轴A上，所述缝隙全开阀固定在花芯轴B上，所述花芯筒的同一圆周上开设有多条沿轴向延伸且缝宽互不相同的缝隙，所述花芯筒的中心位置开有可供花芯轴A或花芯轴B穿过的通孔，所述花芯筒的上端面位于缝隙切换阀或缝隙全开阀的下方，所述端盖密封连接在外筒的上端，所述端盖上分别安装有三通阀和压力表。