本发明专利技术属于石油钻井技术领域，为模拟测定钻井液和泥页岩中地层水的渗透压差而设计，具体公开了一种钻井液化学渗透压差测试装置，包括岩心夹持器和置于岩心夹持器中的泥岩岩心筒，泥岩岩心筒内放置有泥岩岩心，泥岩岩心将岩心夹持器的空腔分隔为第一腔室和第二腔室；第一腔室连接有钻井液罐和真空泵，第二腔室连接于真空泵和地层水罐；第一腔室设置有第一压力检测装置，第二腔室设置有第二压力检测装置；本发明专利技术还提供了一种应用于上述钻井液化学渗透压差测试装置的测试方法。本发明专利技术提供的钻井液化学渗透压差测试装置和测试方法，能有效模拟测定钻井液与地层间隙流体的化学渗透压差，为提高钻井液抑制性和井壁稳定能力提供可靠的数据支持。
【技术实现步骤摘要】
一种钻井液化学渗透压差测试装置及测试方法
本专利技术涉及石油钻井
，尤其涉及一种钻井液化学渗透压差测试装置及测试方法。
技术介绍
在石油钻井过程中，井壁失稳是一直困扰石油工业界的一个大问题，井壁不稳定严重影响着钻井的速度、质量及成本，同时，会导致钻井液侵入到石油储层中，对储层造成污染，给油气田开采带来不利影响。影响井壁稳定性的因素很多，如地层岩性、构造应力、地层温度、钻井液浸泡和渗透等。钻井液与地层空隙流体之间的渗透压差即化学势差是钻井液进出泥页岩地层的动力之一，由于钻井液一般与泥页岩地层的空隙流体之间的无机盐离子、阴离子、水化阳离子及水化阴离子等的浓度存在差别，因此钻井液与空隙流体之间存在化学势差，水和各组分会在化学势差的作用下扩散迁移：当钻井液中水和各组分的化学势高于孔隙流体中的化学势时，水和各组分在化学势的作用下进入地层，引发泥页岩地层水化膨胀，从而不利于井壁稳定；反之，当钻井液中水和各组分的化学势低于孔隙流体中的化学势时，地层流体将向井筒扩散迁移，从而有利于井壁稳定。为防止井壁的坍塌，20世纪70年代初，国外首先提出了油包水乳化钻井液的井壁稳定机理—活度平衡，即亲水的、渗透率极低的泥页岩与油基钻井液之间形成了半透膜，可以通过适当增加水相中无机盐的浓度，使钻井液和地层水的活度保持平衡，增大钻井液的反向渗透压差，从而达到阻止油基钻井液中的水向地层运移，防止泥页岩水化坍塌。因此监测钻井液与泥页岩之间所产生的化学渗透压差，可有效的判断井筒与地层间水和其中组分扩散和迁移规律，从而为科学的选择有利于井壁稳定的、防止坍塌的钻井液体系和处理剂提供有效的检测和评价方法。现有技术公开了一种测高渗透岩石液体渗透率的测试装置和测试方法，其包括岩样夹持加载系统、气体控制加载系统、注液和排液系统及数据采集系统，并通过向饱和岩心中注入作为渗透介质的液体，模拟加载空隙压力和渗透压差，以得到岩石在一定的压力下的渗透率。上述测试装置仅能对岩石在液体作用下的渗透率进行模拟测量，无法准确测量钻井液和地层流体共同作用下钻井液与泥页岩之间所产生的渗透压差，也无法进行水和其它组分在钻井液和地层流体间的扩散迁移模拟；由于采用单一流体进行模拟测试，试验数据无法直接应用到对钻井液的选择判定；且上述测试装置结构复杂，操作麻烦。
技术实现思路
本专利技术提供了一种钻井液化学渗透压差测试装置，用于模拟测定钻井液对泥页岩的化学渗透压差，为提高钻井液抑制性和井壁稳定性提供可靠的数据支撑。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种钻井液化学渗透压差测试装置，包括岩心夹持器和置于所述岩心夹持器中的泥岩岩心筒，所述泥岩岩心筒内放置有泥岩岩心，其特征在于，所述泥岩岩心将所述岩心夹持器的空腔分隔为第一腔室和第二腔室；所述第一腔室连接有钻井液罐和真空泵，所述第二腔室连接于所述真空泵和地层水罐；所述第一腔室设置有第一压力检测装置，所述第二腔室设置有第二压力检测装置。优选地，所述第一腔室连接所述地层水罐。优选地，所述钻井液罐连接有第一惰性气体罐,所述地层水罐连接有第二惰性气体罐。优选地，所述第一惰性气体罐和所述第二惰性气体罐中的惰性气体为氮气。优选地，所述真空泵与所述第一腔室的连接管路上设置有第一阀门和/或所述真空泵与所述第二腔室的连接管路上设置有第二阀门。优选地，所述第一压力检测装置及所述第二压力检测装置均为压力传感器。优选地，所述岩心夹持器呈水平设置，所述第一腔室和所述第二腔室分别位于泥岩岩心的左右两侧。优选地，所述泥岩岩心筒由聚四氟乙烯制成。优选地，所述岩心夹持器的外表面设置有保温层。本专利技术还提供了一种应用于上述钻井液化学渗透压测试装置的测试方法，用于对钻井液和泥岩岩心的渗透压差进行测定，包含如下步骤：泥岩岩心放置于泥岩岩心筒，泥岩岩心筒固定密封于岩心夹持器中；地层水由地层水罐注入第一腔室和第二腔室；真空泵对第一腔室和/或第二腔室抽真空，使泥岩岩心饱和后关闭真空泵；排出第一腔室中的地层水；钻井液由钻井液罐注入第一腔室，并使第一腔室和第二腔室压力等值；第一压力检测装置和第二压力检测装置监测第一腔室和第二腔室的压力变化。本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的钻井液化学渗透压差测试装置和测试方法，通过采用抽真空使泥岩岩心注满地层水，模拟地层间隙流体；通过向泥岩岩心两侧的密闭空腔内分别注入钻井液和地层水，模拟泥页岩井壁两侧的流体分布，从而有效测定钻井液与地层间隙流体的化学渗透压差，为提供钻井液抑制性和井壁稳定能力提供可靠的数据支持，为科学的选择有利于井壁稳定的、防止坍塌的钻井液体系和处理剂提供有效的检测和评价方法；该测试装置操控和拆卸简便，测试方法原理简单易行，有利于推广应用。附图说明图1是本专利技术实施例提供的钻井液化学渗透压差测试装置的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的钻井液化学渗透压差测试方法的流程图；图中标记如下：1-岩心夹持器；101-第一腔室；102-第二腔室；2-泥岩岩心筒；3-钻井液罐；4-地层水罐；5-真空泵；6-第一惰性气体罐；7-第二惰性气体罐；8-第一阀门；9-第二阀门；10-第三阀门；11-第四阀门；12-第五阀门；13-第一出液阀；14-第二出液阀；15-第一压力检测装置；16-第二压力检测装置。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。图1为本专利技术实施例提供的钻井液化学渗透压差测试装置的结构示意图，其用于模拟测试钻井液与泥页岩或其他渗透性岩层接触后，由于化学势差所产生的渗透压差，模拟钻井液与地层流体之间的介质扩散和迁移。如图1所示，本实施例提供的测试装置主要包括用于夹持泥岩岩心的岩心夹持器1、用于向岩心夹持器1一端空腔提供钻井液的钻井液罐3、用于向岩心夹持器1另一端提供地层水的地层水罐4、用于对泥岩岩心抽真空饱和的真空泵5及用于检测岩心夹持器1中钻井液和地层水压力的压力检测装置。通过向泥岩岩心两端分别注入钻井液和地层水，并采用抽真空使泥岩岩心中注满地层水，可以通过压力检测装置的压力变化测定钻井液和泥岩岩心之间的渗透压差。若更换岩心夹持器1中的泥岩岩心为其他渗透物质和/或替换注入岩心夹持器1中的流体介质，本专利技术实施例提供的测试装置还可以用于测试其他渗透物质或流体介质下的渗透压差。具体地，如图1所示，本实施例提供的钻井液化学渗透压差测试装置包括水平设置的岩心夹持器1，岩心夹持器1整体为具有空腔的圆柱形结构，空腔的中部设置有用于盛放泥岩岩心的泥岩岩心筒2。泥岩岩心筒2的外壁与岩心夹持器1的内壁密封贴合，以防止泥岩岩心两端的液体通过泥岩岩心筒2外壁与岩心夹持器1内壁的空隙流动和扩散，影响渗透压差的测试结果。泥岩岩心筒2两端开口，用于向泥岩岩心筒2内填充放置泥岩岩心，并允许泥岩岩心两端的液体通过泥岩岩心进行流动交换。由于钻井液和地层水内包含多样的化学组分，因此泥岩岩心筒2和岩心夹持器1应由耐腐蚀材料制成，以防止钻井液或地层水中的化学组分对泥岩岩心筒2产生腐蚀，导致测量结果不准确或装置损坏。同时，由于需要向岩心夹持器1中注入钻井液或地层水，因此，岩心夹持器1因具有一定的强度、刚度和本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种钻井液化学渗透压差测试装置，包括岩心夹持器(1)和置于所述岩心夹持器(1)中的泥岩岩心筒(2)，所述泥岩岩心筒(2)内放置有泥岩岩心，其特征在于，所述泥岩岩心将所述岩心夹持器(1)的空腔分隔为第一腔室(101)和第二腔室(102)；所述第一腔室(101)连接有钻井液罐(3)和真空泵(5)，所述第二腔室(102)连接有所述真空泵(5)和地层水罐(4)；所述第一腔室(101)设置有第一压力检测装置(15)，所述第二腔室(102)设置有第二压力检测装置(16)。
【技术特征摘要】
1.一种钻井液化学渗透压差测试装置，包括岩心夹持器(1)和置于所述岩心夹持器(1)中的泥岩岩心筒(2)，所述泥岩岩心筒(2)内放置有泥岩岩心，其特征在于，所述泥岩岩心将所述岩心夹持器(1)的空腔分隔为第一腔室(101)和第二腔室(102)；所述第一腔室(101)连接有钻井液罐(3)和真空泵(5)，所述第二腔室(102)连接有所述真空泵(5)和地层水罐(4)；所述第一腔室(101)设置有第一压力检测装置(15)，所述第二腔室(102)设置有第二压力检测装置(16)。2.根据权利要求1所述的钻井液化学渗透压差测试装置，其特征在于，所述第一腔室(101)连接所述地层水罐(4)。3.根据权利要求1所述的钻井液化学渗透压差测试装置，其特征在于，所述钻井液罐(3)连接有第一惰性气体罐(6),所述地层水罐(4)连接有第二惰性气体罐(7)。4.根据权利要求3所述的钻井液化学渗透压差测试装置，其特征在于，所述第一惰性气体罐(6)和所述第二惰性气体罐(7)中的惰性气体为氮气。5.根据权利要求1所述的钻井液化学渗透压差测试装置，其特征在于，所述真空泵(5)与所述第一腔室(101)的连接管路上设置有第一阀门(8)和/或所述真空泵(5)与所述第二腔室(102)的连接管路上设置有第二阀门(9)。6.根据权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：张海山，蔡斌，何福耀，王荐，向兴金，舒福昌，吴彬，周辰，施览玲，
申请(专利权)人：中国海洋石油集团有限公司，中海石油中国有限公司上海分公司，荆州市汉科新技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11
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