[发明专利]一种钻井过程煤储层污染程度测试用模拟装置及方法

摘要

本发明公开了一种钻井过程煤储层污染程度测试用模拟装置，包括煤样罐组件、煤层模拟组件、钻井液注入组件、注气组件和控制组件；在使用的时候，依次包括（1）煤样处理与放置；（2）煤样罐连接；（3）管线连接；（4）加载轴向应力和围压；（5）原始渗透率测试；（6）储层污染模拟测试；（7）钻井液回收；（8）污染后渗透率测试；（9）装置整理。本发明所述的模拟装置，能比较真实的模拟应力条件下钻井液的污染程度，并对污染前、后渗透率进行测试，为钻井过程中储层污染定量表征提供借鉴，同时该装置能模拟出水平井和垂直井两种钻井方式下、垂直层理和平行层理下钻井过程污染程度，测试灵活性强。

主权项

1.一种钻井过程煤储层污染程度测试用模拟装置，其特征在于：包括煤样罐组件、煤层模拟组件、钻井液注入组件、注气组件和控制组件；煤样罐组件包括固定箱体、和至少两个煤样罐，煤样罐滑动设于固定箱体内部，各个煤样罐沿固定箱体的高度方向依次分布；煤样罐呈顶端和底端均开口的筒状，煤样罐的顶端上设有上密封套筒，煤样罐的底端上设有下密封套筒；上密封套筒和下密封套筒上均贯穿设置有通孔，每个下密封套筒的通孔中均设置有出气电子压力计和出气电子流量计；相邻煤样罐之间的上密封套筒和下密封套筒之间通过弹性环形垫圈连接，弹性环形垫圈内设有与通孔连通的腔体；固定箱体的内底面上设有底座，位于最下方的煤样罐设于底座上；底座内设有气液腔，气液腔与位于最下方的煤样罐通过下密封套筒上的通孔连通；煤层模拟组件包括轴向加压组件和围压加载组件；轴向加压组件包括轴向加压机、压力传感器和竖直设置的轴压加压杆，轴压加压杆的末端固连有加压垫圈，加压垫圈与位于最上方的煤样罐上的上密封套筒贴合；压力传感器设置于上密封套筒的下表面上；围压加载组件包括油压缸、油罐和油泵，每个煤样罐中设置两个油压缸；油压缸上设有压力表和与油压缸内部连通的进油口，压力表检测油压缸内部的油压；油压缸中滑动设有加压活塞，加压活塞的末端设有围压加压杆，围压加压杆的横截面呈弧形；同一个煤样罐中的两个围压加压杆相对设置；油罐连接油泵的入口，油泵的出口通过油路管道连接油压缸的进油口；钻井液注入组件包括钻井液箱、振动电机和振荡室，振荡室中设置有振动杆，振动杆与振动电机传动连接；在钻井液箱的出口通过第一连接管道连接有液体增压泵；液体增压泵的出口通过第二连接管道连接振荡室，第二连接管道上设有钻井液电子压力计和钻井液电子流量计；振荡室的出液口通过钻井液管道连接上密封套筒上的通孔，钻井液管道上设有电子阀门；注气组件包括气罐和连接于气罐上的高压气泵，高压气泵的出气口通过气路管道连接上密封套筒上的通孔，气路管道上设有电子压力计和电子流量计；控制组件包括处理单元，压力传感器、钻井液电子压力计、钻井液电子流量计、电子压力计、电子流量计、出气电子压力计和出气电子流量计的信号输出端均连接处理单元的信号输入端；处理单元的信号输出端上连接有电子阀门驱动电路，电子阀门驱动电路控制电子阀门的工作。