本发明专利技术公开了一种模拟固井水泥浆对储层伤害的评价装置及评价方法，该装置主要由上釜体15、下釜体21、中间部件19、岩心夹持器20、变频电机11、上釜体高压泵32、围压泵29、下釜体高压泵28、中央处理系统33、数据显示系统34、地层水中间容器9、工作液中间容器组、废液收集釜6、集液罐24、釜体加热冷却系统16、上釜体温度传感器30、下釜体温度传感器26、上釜体压力传感器31、下釜体压力传感器27组成。通过该装置模拟钻完井过程中多种工作液在不同的温度、压力、漏失等复杂工况下对储层的伤害，优选出与井下环境以及其他工作液相匹配的水泥浆体系。本发明专利技术可有效提高固井质量，实现油气井的高效开采。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种模拟固井水泥浆对储层伤害的评价装置及评价方法，能够仿真模拟井下温度、压力、压差等复杂工况条件，通过对不同工况条件下工作液对储层的伤害情况进行评价，优选出与井下环境相匹配的固井水泥浆体系，从而提高固井质量。
技术介绍
储层保护、防止伤害是油气井勘探开发过程中的重要任务。在固井过程中，储层会受到水泥浆及其他工作液的伤害，伤害一旦形成会对固井质量、油气井产能产生影响。固井过程中不配伍的水泥浆体系及其滤液和固体颗粒都会对储层产生损害。只有结合具体的储层岩心评价优选出与井下环境相匹配的固井水泥浆体系才能保护储层，有利于提高油气产量。目前国内就水泥浆对储层的伤害研究较少，而且现有的岩心伤害评价装置仅考虑单一工作液对储层的伤害，并没有装置能够评价整个钻完井过程中多种工作液对岩心的动态伤害过程。现有评价装置还存在以下不足：(1)不能模拟钻完井过程中多种工作液循环流动过程对岩心伤害，仅做单一流体伤害分析；(2)不能模拟泥饼的形成及动态变化过程；(3)地层环境模拟不准确，井筒压力、地层压力不能真实反应井下状况，往往只考虑两者之间的压差；(4)数据实时监测不准确。因此，研制一种能有效模拟和评价固井过程中水泥浆对储层伤害的评价装置及方法，优选出相应的水泥浆体系，对油气井的开发具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种模拟固井水泥浆对储层伤害的评价装置，该装置能够有效模拟整个钻完井过程中多种工作液在不同的温度、压力、井筒与地层压差、漏失等复杂工况条件下对储层的伤害，并对整个伤害情况进行实时监测。本专利技术的另一目的还在于提供利用上述装置评价固井水泥浆对储层伤害的方法，该方法原理可靠，操作简便，通过评价优选出与井下环境以及其他工作液相匹配的水泥浆体系，提高固井质量，为储层保护提供决策依据和技术支持，实现油气井的高效开采。为达到以上技术目的，本专利技术采用以下技术方案。一种模拟固井水泥浆对储层伤害的评价装置，由能模拟井筒温度、压力、浆体流态的井筒环境模拟系统；模拟地层物性、温度、压力、井筒与地层压差的地层环境模拟系统；驱动工作液进入釜体提供高压、泄压的驱动系统；对实验过程进行实时监测与采集数据的控制系统组成。通过本专利技术可以模拟钻井液、隔离液、水泥浆养护后在压差的作用下不断进入地层环境模拟系统后对岩心造成污染、损害岩心渗透率的过程，通过分析可以得到钻井液、隔离液对岩心的前期损害，水泥浆对岩心的后期损害情况，以及反向注入地层水测试污染解除情况，综合以上数据可以评价固井过程中水泥浆对储层的损害，指导现场水泥浆的优选。一种模拟固井水泥浆对储层伤害的评价装置，主要由上釜体、下釜体、中间部件、岩心夹持器、磁力驱动器、变频电机、上釜体高压泵、泄压泵、围压泵、下釜体高压泵、限压阀、中央处理系统、数据显示系统、氮气瓶、地层水中间容器、隔离液中间容器、水泥浆中间容器、废液收集釜、集液罐、电子天平、釜体加热冷却系统、温度传感器、压力传感器组成。所述上釜体和下釜体通过中间部件连接，上釜体分别连接工作液中间容器、加压泵、泄压泵，还连有压力传感器、温度传感器，下釜体分别连接地层水中间容器、加压泵、限压阀，还连有压力传感器、温度传感器；所述中间部件连接围压泵，中心是岩心夹持器。所述上釜体内部装有浆体和桨叶，桨叶上安装有封隔膜片和压盖用于封隔开浆体和上部的加压介质，桨叶通过磁力驱动器被变频电机驱动旋转。所述中间部件通过螺纹与上下釜体连接，所述中间部件中心是岩心夹持器，岩心夹持器由橡胶套、密封圈、堵头等组成，用于夹持岩心，模拟地层压力，封隔上下釜体中的流体。该装置所有管路都装有阀门用于控制流体流向。所述压力传感器、温度传感器都连接到中央处理系统。所述釜体加热冷却系统中，加热器采用外部加热向内部传导热量的方式，冷却器采用外部铜管注水的冷却方式。所述限压阀一端连接下釜体，另外一端连接冷凝器，通过调节限压阀控制下釜体压力。所述围压泵上安装有压力表，采用手动计量泵。利用上述装置模拟评价固井水泥浆对储层伤害的方法，依次包括以下步骤：(1)钻取岩心，抽真空饱和地层水，测量岩心原始渗透率K0，将岩心放入岩心夹持器，对岩心施加围压，模拟岩心在井底所受上覆地层压力；(2)驱动地层水中间容器中地层水进入下釜体，驱动钻井液中间容器中钻井液进入上釜体，通过中央处理系统控制上釜体高压泵向上釜体加压到P1，控制下釜体高压泵向下釜体加压到P0，釜体加热冷却系统加热釜体到地层温度，设置变频电机转速R1，变频电机驱动磁力搅拌器搅拌流体；P0为模拟地层流体压力(背压)，P1为钻井时井筒压力，R1对应钻井时钻井液对井壁冲刷速率；(3)设置限压阀为P0，钻井液滤液在压差作用下穿过岩心流入下釜体，下釜体中压力大于P0后部分混合流体流到集液罐中，钻井液模拟循环时间为T1，电子天平测量集液罐中流体增加重量，由岩心几何尺寸、循环时间、集液罐中流体增加重量，计算钻井液滤液侵入储层损害深度L1，上釜体泄压到1MPa，打开阀门排出上釜体中钻井液到废液收集釜，取出岩心测其渗透率值K1；(4)驱动隔离液中间容器中隔离液进入上釜体，中央处理系统设置上釜体高压泵压力为P2，设置变频电机转速R2，釜体加热冷却系统加热釜体到地层温度；隔离液模拟冲刷时间为T2，电子天平测量集液罐中流体增加重量，计算隔离液滤液侵入储层损害深度L2，上釜体泄压到1MPa，排出隔离液，取出岩心测其渗透率值K2；P2为隔离液冲洗井壁时井筒压力，转速R2对应隔离液冲刷速率；(5)驱动水泥浆中间容器中水泥浆进入上釜体，中央处理系统设置上釜体高压泵压力为P3，设置变频电机转速R3，釜体加热冷却系统加热釜体到地层温度；水泥浆模拟冲刷时间为T3，电子天平测量集液罐中流体增加重量，计算水泥浆滤液侵入储层损害深度L3，上釜体泄压到1MPa，排出水泥浆，取出岩心测其渗透率值K3；P3为水泥浆固井时井筒压力，R3对应水泥浆冲刷速率；(6)按下式计算多种工作液对储层的损害率D：式中：Ki—岩心污染后的渗透率，i＝1,2,3；Ko—岩心原始渗透率；按下式计算工作液滤液总的侵入储层损害深度L：L＝L1+L2+L3。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术能够在室内有效模拟井下温度(最高140℃)、压力(最高压力60MPa)及工作液在井筒内不同泵速下对井壁的冲刷；本专利技术能模拟钻完井整个过程中多种工作液相互作用与顶替过程，克服了以前设备仅能模拟评价单一工作液对储层的伤害的不足，实时动态监测与调节釜体温度、压力，实现了更加真实模拟井下工况，从而准确评价水泥浆对储层的伤害情况，优选出与井下环境相匹配的固井水泥浆体系，弥补了水泥浆对储层伤害相关研究的空白；并且实现对数据的实时采集，方便下一步的有效分析。附图说明图1为一种模拟固井水泥浆对储层伤害的评价装置的结构示意图。图中：1、氮气瓶；2、六通阀；3、钻井液中间容器；4、隔离液中间容器；5、水泥浆中间容器；6、废液收集釜；7、泄压泵；8、氮气瓶；9、地层水中间容器；10、磁力驱动器；11、变频电机；12、上釜体盖；13、封隔装置；14、桨叶；15、上釜体；16、釜体加热冷却系统；17、岩心；18、岩心夹持器堵头；19、中间部件；20、岩心夹持器；21、下釜体；22、限压阀；23、冷凝器；24、集液本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种模拟固井水泥浆对储层伤害的评价装置，主要由上釜体(15)、下釜体(21)、中间部件(19)、岩心夹持器(20)、磁力驱动器(10)、变频电机(11)、上釜体高压泵(32)、泄压泵(7)、围压泵(29)、下釜体高压泵(28)、限压阀(22)、中央处理系统(33)、数据显示系统(34)、地层水中间容器(9)、工作液中间容器组、废液收集釜(6)、集液罐(24)、釜体加热冷却系统(16)、上釜体温度传感器(30)、下釜体温度传感器(26)、上釜体压力传感器(31)、下釜体压力传感器(27)组成，其特征在于，所述上釜体(15)和下釜体(21)均连接釜体加热冷却系统(16)，上釜体、下釜体和中间部件(19)通过螺纹连接；所述上釜体和上釜体盖(12)之间有封隔装置(13)，上釜体内的桨叶(14)通过上釜体盖和封隔装置连接磁力驱动器(10)和变频电机(11)，上釜体既连接工作液中间容器组、废液收集釜(6)，还分别连接上釜体高压泵(32)、泄压泵(7)、上釜体压力传感器(31)、上釜体温度传感器(30)；所述下釜体连接地层水中间容器(9)，下釜体既连接下釜体高压泵(28)、下釜体压力传感器(27)、下釜体温度传感器(26)，还依次连接限压阀(22)、冷凝器(23)、集液罐(24)、电子天平(25)；所述中间部件连接围压泵(29)，中间部件内有岩心夹持器(20)，岩心夹持器内装有岩心(17)，岩心夹持器和下釜体之间有岩心夹持器堵头(18)；所述上釜体温度传感器(30)、上釜体压力传感器(31)、下釜体温度传感器(26)、下釜体压力传感器(27)、围压泵(29)、电子天平(25)均连接中央处理系统(33)和数据显示系统(34)。...
【技术特征摘要】
1.一种模拟固井水泥浆对储层伤害的评价装置，主要由上釜体(15)、下釜体(21)、中间部件(19)、岩心夹持器(20)、磁力驱动器(10)、变频电机(11)、上釜体高压泵(32)、泄压泵(7)、围压泵(29)、下釜体高压泵(28)、限压阀(22)、中央处理系统(33)、数据显示系统(34)、地层水中间容器(9)、工作液中间容器组、废液收集釜(6)、集液罐(24)、釜体加热冷却系统(16)、上釜体温度传感器(30)、下釜体温度传感器(26)、上釜体压力传感器(31)、下釜体压力传感器(27)组成，其特征在于，所述上釜体(15)和下釜体(21)均连接釜体加热冷却系统(16)，上釜体、下釜体和中间部件(19)通过螺纹连接；所述上釜体和上釜体盖(12)之间有封隔装置(13)，上釜体内的桨叶(14)通过上釜体盖和封隔装置连接磁力驱动器(10)和变频电机(11)，上釜体既连接工作液中间容器组、废液收集釜(6)，还分别连接上釜体高压泵(32)、泄压泵(7)、上釜体压力传感器(31)、上釜体温度传感器(30)；所述下釜体连接地层水中间容器(9)，下釜体既连接下釜体高压泵(28)、下釜体压力传感器(27)、下釜体温度传感器(26)，还依次连接限压阀(22)、冷凝器(23)、集液罐(24)、电子天平(25)；所述中间部件连接围压泵(29)，中间部件内有岩心夹持器(20)，岩心夹持器内装有岩心(17)，岩心夹持器和下釜体之间有岩心夹持器堵头(18)；所述上釜体温度传感器(30)、上釜体压力传感器(31)、下釜体温度传感器(26)、下釜体压力传感器(27)、围压泵(29)、电子天平(25)均连接中央处理系统(33)和数据显示系统(34)。2.如权利要求1所述的一种模拟固井水泥浆对储层伤害的评价装置，其特征在于，所述工作液中间容器组由钻井液中间容器(3)、隔离液中间容器(4)、水泥浆中间容器(5)组成。3.如权利要求1所述的一种模拟固井水泥浆对储层伤害的评价装置，其特征在于，所述釜体加热冷却系统中，加热器采用外部加热向内部传导热量的方式，冷却器采用外部铜管注水的冷却方式。4.利用权利要求1、2或3所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：张兴国，冯波，李早元，程小伟，张晓兵，罗解，郭小阳，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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