随钻防漏堵漏试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种随钻防漏堵漏试验装置及方法，所述装置包括堵漏液储罐，堵漏模拟器，控制和测量系统，数据分析处理系统。堵漏液储罐主要包括储罐顶盖，进油口，储罐活塞，储罐外筒，储罐底盖，堵漏液出口，储罐底座。堵漏模拟器主要包括压力传感器，三相电机，转速控制器，回压管线，旋转立轴，回压阀，旋转密封，堵头，电加热器，高温高压胶筒，温压传感器，模拟器托盘，进液口，岩心釜底盖，模拟器底座，岩心釜。本发明专利技术用于模拟油气田钻井作业过程中渗透性漏失和裂缝性漏失堵漏效果的随钻防漏堵漏试验装置，原理可靠，结构合理，能够模拟随钻防漏堵漏工具的作业状态，便于优选堵漏材料以及评价其堵漏效果。

【技术实现步骤摘要】
随钻防漏堵漏试验装置及方法
本专利技术涉及一种随钻防漏堵漏试验装置及方法。
技术介绍
井漏是石油与天然气钻井作业过程中经常遇到的井下井下复杂难题之一，其表现为井筒中的钻井工作液(钻井液、水泥浆、完井液、修井液等)在压差的作用下漏入地层。钻井作业中一旦发生井漏，不但会损失钻井液和堵漏材料、延误钻井时间、增加钻井作业成本，而且还可能引发卡钻、井塌、井喷等井下复杂事故，严重时可能导致井眼报废。渗透性井漏和裂缝性井漏是油气井钻井井漏最为普遍的井漏方式。利用随钻防漏堵漏工具侧向喷嘴的射流量能，将堵漏钻井液体系中的随钻堵漏剂，桥塞堵漏剂、凝胶堵漏剂等固相颗粒材料射向渗透性或裂缝性漏失地层，在漏失地层井壁形成致密低渗透的“人造井壁”，能够效果的实现对渗透性漏失和裂缝性漏失的有效封堵。但通过现场试验对堵漏材料的堵漏效果进行评价无疑是不切实际的，因此采用试验装置模拟井下地层条件，通过室内试验的方式来优选各种堵漏材料以及评价其堵漏效果形成随钻堵漏钻井液体系，是普遍采用的方法。目前，国内常用的模拟漏失裂缝和评价堵漏效果的装置众多，如API室内静态堵漏评价试验装置、DL-1型堵漏试验装置、JLX-2动态堵漏试验仪等。这些装置的结构原理基本一致：在模拟井筒内部安装不锈钢的裂缝模具模拟漏失地层，实验时驱动堵漏浆液进入模拟地层，静止一段时间后评价其堵漏效果。由于模拟地层与实际地层性质存在着较大的差异，往往会导致室内试验结果与现场应用效果差别较大，更为重要的是，该类装置根本无法模拟随钻防漏堵漏工具在井筒中运动状态以及侧向喷嘴的射流作用。综上所述，目前尚不存在试验装置来模拟随钻防漏堵漏工具的堵漏效果。鉴于以上现有技术的缺点，本专利技术的主要目的是提供一种随钻防漏堵漏试验装置及方法。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种进行堵漏材料的评价优选和堵漏钻井液体系、完井液体系以及其他工作液体系的堵漏效果及配方研究的随钻防漏堵漏试验装置及方法。本专利技术随钻防漏堵漏试验装置，包括储存堵漏液的堵漏液储罐、与堵漏液出口连通的堵漏模拟器以及用于控制、记录堵漏模拟器工作状态的控制和测量系统；所述堵漏模拟器，包括模拟器底座、设置在模拟器底座上的模拟器托盘、设置在所述模拟器托盘上的堵漏模拟器本体，所述堵漏模拟器本体包括中空圆柱体结构的岩心釜，所述岩心釜的下开口端连接有岩心釜底盖，所述岩心釜的上开口端设有堵头，所述岩心釜的下部设置有进液口；所述岩心釜的内部设置有高温高压胶筒，试验岩心为中空的圆柱体人造岩心，试验岩心固定在高温高压胶筒内壁、岩心釜底盖、堵头形成的圆柱形空间内部；所述岩心釜内壁与高温高压胶筒外壁形成用于施加围压的环形空间，电加热器和温压传感器设置在该环形空间内部，分别加热试验岩心和测量实验条件下岩心釜中的温度和围压；所述堵头上设有旋转机构和回压管线，所述旋转机构包括中空管柱结构的旋转立轴，所述旋转立轴上端安装有转速控制器，所述旋转立轴下端穿过堵头置于试验岩心内部空腔，旋转立轴的上端与堵漏液储罐的堵漏液出口连通，旋转立轴与堵头之间设施由旋转密封；随钻防漏堵漏工具螺纹连接于旋转立轴的下端；用于测量进入岩心釜中的堵漏液的压力的压力传感器位于旋转立轴的上端；所述回压管线穿过堵头，回压管线一端与实验岩心内部的空腔连通，另一端设置有回压阀，用于控制旋转立轴与试验岩心内壁之间形成的环形空间的压力。进一步地，所述控制测量系统包括：与进油口连通的油压泵，所述油压泵连接有测量进入堵漏液储罐上部空间的油压的油压测量装置；与压力传感器连接，测量进入岩心釜中的堵漏液的压力的泵压测量装置；与进液口连通为堵漏模拟器中的试验岩心提供围压的围压泵；测量试验的围压的围压测量装置；与堵漏模拟器中的温压传感器连接，测量试验的温度的温度测量装置；堵漏模拟器的三相电机连接的调速装置，调速装置上安装有测量旋转立轴的旋转速度的转速测量装置和测量旋转立轴下放速度钻速测量装置。进一步地，还包括与所述的油压测量装置，泵压测量装置，围压测量装置，温度测量装置，转速测量装置，钻速测量装置相连的获取测量试验的相应数据进行后续分析、处理的数据分析处理系统。进一步地，所述模拟器托盘分为上、中、下三层，岩心釜底盖置于最下层模拟器托盘上，岩心釜外壁与中层模拟器托盘固定连接，三相电机与转速控制系统连接，固定安装在最上层模拟器托盘上。进一步地，所述堵漏液储罐包括储罐外筒，所述储罐外筒上开口端设有储罐顶盖，所述储罐外筒下开口端设有储罐底盖，所述储罐外筒内设有储罐活塞，所述储罐顶盖上设有进液口，所述储罐外筒下部设有堵漏液出口。进一步地，所述储罐顶盖与所述储罐外筒通过螺纹连接，所述储罐底盖上螺纹连接有储罐底座。进一步地，所述旋转立轴与堵头之间设置有旋转密封；所述堵漏液出口与储罐外筒之间、进油口与储罐顶盖之间、回压管线与堵头之间、进液口与岩心釜外壁之间分别设置有环形密封。本专利技术随钻防漏堵漏试验方法，采用上述的随钻防漏堵漏试验装置进行试验，其中，将配置好的堵漏钻井液体系倒入堵漏液储罐中，安装好活塞和储罐顶盖；将连接有随钻防漏堵漏工具的旋转立轴和堵头装配完毕；将制备好的的试验岩心放置在堵漏模拟器的高温高压胶筒中；将装配好的带有旋转立轴和回压管道的堵头安装在岩心釜的顶端，利用高温高压胶筒，堵头和岩心釜底盖对试验岩心进行固定；在旋转立轴顶端安装压力传感器，在岩心釜底部安装温压传感器，连接相关的线路及管道；打开控制和测量系统与数据分析处理系统，计算机设定试验所需要的温度与围压，开启围压泵，将液压油注入高温高压胶筒与岩心釜之间的环形空间为试验岩心施加围压；同时打开电加热器，对试验岩心施加温度；当温压和温度达到所需值后，打开三相电机，打开调速装置，设定旋转立轴的转速与下放速度；同时设置驱替油压，打开油压泵，液压油推动活塞向下运动将堵漏液储罐中的堵漏钻井液驱替进入旋转立轴，堵漏钻井液经随钻防漏堵漏工具的侧向喷嘴喷出；随着旋转立轴的不端旋转下放，堵漏钻井液在试验岩心的内壁形成“人造岩心”完成堵漏过程；在整个过程中控制和测量系统3中的油压测量装置，泵压测量装置，围压测量装置，温度测量装置，转速测量装置，钻速测量装置能够对相关数据进行记录，存储。借由上述方案，本专利技术至少具有以下优点：(1)通过电机驱动旋转立轴旋转下放，转速与下放速度可控，能够较为真实的模拟随钻防漏堵漏工具在井筒中的工作状态。装置压力传感器和回压阀的存在能够记录工具工作过程中井筒流体的压力变化，利于后续数据分析。(2)电加热器和施加围压的设计能够模拟岩心在井筒中的受到的温度和压力条件，更接近漏失地层的实际条件，温压传感器的设置使得试验环境更为可控。(3)采用的试验岩心可以为所钻漏失地层的真实岩心，也可以为实验室制备的水泥砂浆岩心，采用实验室岩心时，可以通过对水泥砂浆组分的调整得到不同孔隙度、渗透率、强度的岩心，能够模拟不同岩性、物性的地层。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1为本专利技术一种随钻防漏堵漏试验装置的结构示意图；图2为本专利技术一种随钻防漏堵漏试验装置的堵漏液储罐示意图；图3为本专利技术一种随钻防漏堵漏试验装置的堵漏模拟器示意图；图4为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种随钻防漏堵漏试验装置，其特征在于，包括储存堵漏液的堵漏液储罐、与堵漏液出口连通的堵漏模拟器以及用于控制、记录堵漏模拟器工作状态的控制和测量系统；所述堵漏模拟器，包括模拟器底座、设置在模拟器底座上的模拟器托盘、设置在所述模拟器托盘上的堵漏模拟器本体，所述堵漏模拟器本体包括中空圆柱体结构的岩心釜，所述岩心釜的下开口端连接有岩心釜底盖，所述岩心釜的上开口端设有堵头，所述岩心釜的下部设置有进液口；所述岩心釜的内部设置有高温高压胶筒，试验岩心为中空的圆柱体人造岩心，试验岩心固定在高温高压胶筒内壁、岩心釜底盖、堵头形成的圆柱形空间内部；所述岩心釜内壁与高温高压胶筒外壁形成用于施加围压的环形空间，电加热器和温压传感器设置在该环形空间内部，分别加热试验岩心和测量实验条件下岩心釜中的温度和围压；所述堵头上设有旋转机构和回压管线，所述旋转机构包括中空管柱结构的旋转立轴，所述旋转立轴上端安装有转速控制器，所述旋转立轴下端穿过堵头置于试验岩心内部空腔，旋转立轴的上端与堵漏液储罐的堵漏液出口连通，旋转立轴与堵头之间设施由旋转密封；随钻防漏堵漏工具螺纹连接于旋转立轴的下端；用于测量进入岩心釜中的堵漏液的压力的压力传感器位于旋转立轴的上端；所述回压管线穿过堵头，回压管线一端与实验岩心内部的空腔连通，另一端设置有回压阀，用于控制旋转立轴与试验岩心内壁之间形成的环形空间的压力。...

【技术特征摘要】
1.一种随钻防漏堵漏试验装置，其特征在于，包括储存堵漏液的堵漏液储罐、与堵漏液出口连通的堵漏模拟器以及用于控制、记录堵漏模拟器工作状态的控制和测量系统；所述堵漏模拟器，包括模拟器底座、设置在模拟器底座上的模拟器托盘、设置在所述模拟器托盘上的堵漏模拟器本体，所述堵漏模拟器本体包括中空圆柱体结构的岩心釜，所述岩心釜的下开口端连接有岩心釜底盖，所述岩心釜的上开口端设有堵头，所述岩心釜的下部设置有进液口；所述岩心釜的内部设置有高温高压胶筒，试验岩心为中空的圆柱体人造岩心，试验岩心固定在高温高压胶筒内壁、岩心釜底盖、堵头形成的圆柱形空间内部；所述岩心釜内壁与高温高压胶筒外壁形成用于施加围压的环形空间，电加热器和温压传感器设置在该环形空间内部，分别加热试验岩心和测量实验条件下岩心釜中的温度和围压；所述堵头上设有旋转机构和回压管线，所述旋转机构包括中空管柱结构的旋转立轴，所述旋转立轴上端安装有转速控制器，所述旋转立轴下端穿过堵头置于试验岩心内部空腔，旋转立轴的上端与堵漏液储罐的堵漏液出口连通，旋转立轴与堵头之间设施由旋转密封；随钻防漏堵漏工具螺纹连接于旋转立轴的下端；用于测量进入岩心釜中的堵漏液的压力的压力传感器位于旋转立轴的上端；所述回压管线穿过堵头，回压管线一端与实验岩心内部的空腔连通，另一端设置有回压阀，用于控制旋转立轴与试验岩心内壁之间形成的环形空间的压力。2.根据权利要求1所述的随钻防漏堵漏试验装置，其特征在于，所述控制测量系统包括：与进油口连通的油压泵，所述油压泵连接有测量进入堵漏液储罐上部空间的油压的油压测量装置；与压力传感器连接，测量进入岩心釜中的堵漏液的压力的泵压测量装置；与进液口连通为堵漏模拟器中的试验岩心提供围压的围压泵；测量试验的围压的围压测量装置；与堵漏模拟器中的温压传感器连接，测量试验的温度的温度测量装置；堵漏模拟器的三相电机连接的调速装置，调速装置上安装有测量旋转立轴的旋转速度的转速测量装置和测量旋转立轴下放速度钻速测量装置。3.根据权利要求2所述的随钻防漏堵漏试验装置，其特征在于，还包括与所述的油压测量装置，泵压测量装置，围压测量装置，温度测量装置，转速测量装置，钻速测量装置相连的获取测量试验的相应数据进行后续分析、处理的数据分析处理系统。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国华，秦大伟，谭军，邓丽，黄燊，熊继有，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51