[发明专利]水平井滤失及顶替效率一体化测试方法

说明书

本发明涉及一种水平井滤失及顶替效率一体化测试方法，步骤为：将柱岩和环岩顶替夹持器安装在模拟测试筒竖直段；将多个环形岩心和柱状岩心分别安装在相应滤失夹持器上进行滤失试验；选取一个环形岩心做滤失性能分析，另一个安装在环岩顶替夹持器中；选取一个柱状岩心做滤失性能分析，另一个柱状岩心安装在柱状顶替夹持器中；启动泥浆泵，测试液被泥浆泵抽出，送入模拟测试筒的下端入口，依次流经柱岩顶替夹持器和环岩顶替夹持器后，从模拟测试筒的上端出口排出；当环岩顶替夹持器的滤液量达到设定值时，泥浆泵停止；取出环形和柱状岩心，分析顶替效率。该测试方法可以真实模拟井下套管环空的滤失及冲刷环境，试验结果更加真实可靠。

技术领域

本发明涉及石油、天然气井钻完井固井工程用工具技术领域，尤其涉及一种水平井滤失及顶替效率一体化测试方法。

背景技术

钻井过程中使用钻井液作为工作流体，钻井液分为油基钻井液和水基钻井液等等。钻井液循环起到冷却钻头、清净孔底、带出岩屑、润滑钻具、保护孔壁防止坍塌、平衡地层压力、为孔底动力机传递破碎孔底岩石需要的动力等作用。钻井液中的水分从井壁的空隙进入地层称为失水，失水的同时，钻井液中的粘土颗粒被阻挡沉积在井壁上形成一层固体颗粒的胶结物称为泥饼。

井眼钻进到预定深度后，向井内下入套管，并向井眼和套管之间的环形空间注入水泥浆的施工作业称为固井，固井主要包括下套管、注水泥浆、侯凝、检测评价等阶段。注水泥浆之前要用顶替液将井壁和套管壁的虚泥饼、油浆和油膜冲刷掉，以提高第一、二界面与水泥浆的胶结性能。

为保证固井质量，地面的各种评价试验十分重要，其中要模拟井下的环境，评价钻井液的滤失性能。通常需要对柱状岩心和环形岩心分别做滤失试验，使钻井液的自由水在压差的作用下透过柱状岩心或环形岩心，泥饼沉积在柱状岩心或环形岩心的表面，称重后得到滤失量。然后还要评价不同冲洗剂以及冲洗流量下的冲洗效率，模拟固井前冲洗液对油基泥饼的冲刷效果，为固井冲洗液及施工参数优选提供研究平台和技术依据。

现有的顶替效率评价装置多采用反应釜结构，仅对井壁进行冲洗评价及模拟，无法完全模拟真实的地层条件，更不能针对竖直井段和水平井段分别进行模拟，导致试验结果与井下施工时的效果误差较大。

更重要的是，做顶替试验的前提必须先在真实模拟地层环境下进行滤失试验，在环形岩心和柱状岩心的表面形成滤饼，然后还必须将岩心完好转移到清洗模拟测试装置上进行冲刷试验，转运安装过程中，滤饼不能遭到损坏。

传统的柱岩滤失夹持器是在将岩心柱安装在胶皮筒内，加环压后，钻井液透过岩心端面实现岩心端面滤失，目前该类夹持器结构过于复杂，岩心环向密封需通过环封胶皮套施加一定的环封压力实现，同时胶皮套密封需配备胶套张紧器，张紧器需与夹持器腔体之间密封，夹持器堵头还需配备相应的堵头及柱岩压帽实现最终高压密封。在拆卸岩心时需将岩心滤失夹持器后端堵头、柱岩压帽拆掉，将夹持器垂直筒体部分的上堵头、法兰等拆掉，通过专用工具将滤失后的岩心取出，将取出的岩心进行称重计量，计量滤失量，再安装到顶替液冲洗装置上对顶替效率进行评价。该操作过程较为复杂、繁琐，同时夹持器通过专用工具将滤失岩心取出的同时会伤及到岩心表面泥饼，如果操作不当会将使得泥饼脱落，导致整个滤失过程失败。

传统的环岩滤失夹持器仅适用于常规岩心驱替实验，不能模拟钻进过程中的真实滤失状态。常规做法是将滤失后的环形岩心柱从夹持器中取出，再放置在计量台秤上计量，通过称重才能反馈滤失量，并判断泥饼厚度是否达到预定值，如未达到预定值则需将夹持器重新组装并再次进行滤失实验，反复拆装夹持器增加了工作量，降低了工作效率，且容易损坏滤饼。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种水平井滤失及顶替效率一体化测试方法，可以真实模拟井下套管环空的滤失及冲刷环境，试验结果更加真实可靠。

为解决以上技术问题，本发明的一种水平井滤失及顶替效率一体化测试方法，依次包括如下步骤：