一种页岩纳微米孔缝封堵评价系统技术方案

本申请提供一种页岩纳微米孔缝封堵评价系统。所述系统包括：分别设置在岩心夹持器两端的上游循环装置和下游加压装置，所述岩心夹持器还连接有围压加载装置；所述上游循环装置包括相互连接的驱替泵和活塞容器，所述活塞容器内装有钻井液，所述活塞容器与所述岩心夹持器之间设置有上游压力测量装置；所述下游加压装置包括机械助力泵，所述机械助力泵和所述岩心夹持器之间设置有下游压力测量装置；所述围压加载装置包括自动跟踪泵。利用本申请中各个实施例，实现了钻井液对页岩微小孔缝封堵情况的评价，提高了页岩微小孔缝评价的效率和准确性。

An evaluation system for shale micron hole sealing

This application provides an evaluation system for shale micron hole sealing. The system comprises an upstream circulating device and a downstream pressurizing device respectively arranged at both ends of the core holder, and the core holder is also connected with a confining pressure loading device; the upstream circulating device comprises an interconnected displacement pump and a piston container, wherein the piston container contains drilling fluid, the piston container and the rock. An upstream pressure measuring device is arranged between the core gripper; the downstream pressure measuring device comprises a mechanical booster pump, and a downstream pressure measuring device is arranged between the mechanical booster pump and the core gripper; and the confining pressure loading device comprises an automatic tracking pump. Using the embodiments in this application, the evaluation of shale micro-pore seam sealing by drilling fluid is realized, and the efficiency and accuracy of shale micro-pore seam evaluation are improved.

【技术实现步骤摘要】
一种页岩纳微米孔缝封堵评价系统
本申请属于钻井液封堵能力评价
，尤其涉及一种页岩纳微米孔缝封堵评价系统。
技术介绍
钻井过程中，钻井液进入泥页岩不仅能导致孔隙压力的上升，也直接降低钻井液支撑井壁的有效应力，由于孔隙流体组分的变化，进一步诱发严重的泥页岩水化效应。因此，泥页岩孔隙流体传递是促使井壁不稳定的最根本原因。为了解决泥页岩井壁失稳的问题，钻井工程人员提出了活度平衡理论，即亲水的、渗透率极低的泥页岩可以与钻井液之间形成半透膜，可以适当增加钻井液中无机盐的浓度，使钻井液和地层水的活度达到平衡，从而阻止钻井液中的水向地层运移，对泥页岩进行封堵，防止泥页岩水化坍塌。因此通过测量钻井液与泥页岩中地层水之间的压力变化和压力差即可对钻井液的封堵效果进行评价。但是泥页岩的孔隙度极其微小，钻井液中水和无机盐离子的扩散极为缓慢和微量，压力变化难以监测。目前常规的钻井液封堵评价设备对微小压力变化不敏感，同时页岩对压力的传递也很缓慢，会影响页岩微小孔隙封堵情况的评价结果的精度和页岩微小孔缝封堵的评价效率。因此，如何提出一种装置，能够实现页岩中微小孔隙的封堵情况的评价，提升页岩孔隙封堵评价的效率以及精度，是本领域亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本申请目的在于提供一种页岩纳微米孔缝封堵评价系统，实现了钻井液封堵页岩地层层理裂缝和页岩中微小孔隙的评价效果，提升了页岩孔隙封堵评价的效率以及精度。本申请提供了一种页岩纳微米孔缝封堵评价系统，包括：分别设置在岩心夹持器两端的上游循环装置和下游加压装置，所述岩心夹持器还连接有围压加载装置；所述上游循环装置包括相互连接的驱替泵和活塞容器，所述活塞容器用于盛装钻井液，所述活塞容器与所述岩心夹持器之间设置有上游压力测量装置；所述下游加压装置包括机械助力泵，所述机械助力泵和所述岩心夹持器之间设置有下游压力测量装置；所述围压加载装置包括自动跟踪泵。进一步地，所述页岩纳微米孔缝封堵评价系统的另一个实施例中，所述上游循环装置还包括第一回压阀，所述第一回压阀的一端与所述岩心夹持器连接，所述第一回压阀的另一端依次连接有回压测量装置、调压阀、氮气瓶。进一步地，所述页岩纳微米孔缝封堵评价系统的另一个实施例中，所述岩心夹持器还连接有液体处理装置，所述液体处理装置包括钻井液回收容器、第二回压阀、上游放空阀，所述第二回压阀的一端与所述岩心夹持器连接，所述第二回压阀的另一端与所述钻井液回收容器以及所述上游放空阀连接。进一步地，所述页岩纳微米孔缝封堵评价系统的另一个实施例中，所述页岩纳微米孔缝封堵评价系统还包括温度模拟装置，所述岩心夹持器、所述上游循环装置、所述下游加压装置、所述围压加载装置均设置在所述温度模拟装置内。进一步地，所述页岩纳微米孔缝封堵评价系统的另一个实施例中，所述温度模拟装置包括恒温箱、温度传感器、温控仪，所述温控仪包括PID控制器。进一步地，所述页岩纳微米孔缝封堵评价系统的另一个实施例中，所述页岩纳微米孔缝封堵评价系统还包括安全控制装置，所述安全控制装置包括超温保护器、压力安全阀。进一步地，所述页岩纳微米孔缝封堵评价系统的另一个实施例中，所述下游压力测量装置包括微型压力传感器。进一步地，所述页岩纳微米孔缝封堵评价系统的另一个实施例中，所述岩心夹持器的下游微腔室用于盛装地层水。进一步地，所述页岩纳微米孔缝封堵评价系统的另一个实施例中，所述岩心夹持器和所述下游加压装置之间连接有抽真空装置，所述抽真空装置包括抽真空泵。进一步地，所述页岩纳微米孔缝封堵评价系统的另一个实施例中，所述抽真空装置还包括抽真空阀、集液瓶、抽真空压力表，所述抽真空泵依次与所述抽真空压力表、所述集液瓶、所述抽真空阀连接。本申请提供的页岩纳微米孔缝封堵评价系统，可以通过岩心夹持器模拟岩心样品在地层的环境，利用上游循环装置向岩心夹持器内循环泵入钻井液，并利用下游加压装置模拟岩心样品在地层中的压力。通过上游循环装置、下游加压装置以及围压加载装置逐渐对岩心夹持器中的岩心样品加压，通过上游压力测量装置和下游压力测量装置可以采集岩心样品两端的压力变化。通过上述装置可以完成岩心样品的孔隙压力传递实验，获得随时间变化的压力曲线，根据获得的压力曲线实现了钻井液对页岩微小孔缝的封堵情况的评价。通过测试钻井液(上游)与页岩中地层水(下游)之间的压力变化来研究页岩及钻井液的成膜机理，实现了评价钻井液封堵页岩地层层理裂缝和页岩中微小孔隙的效果，提升了页岩微小孔缝尤其是纳微米孔缝封堵情况评价结果的准确性。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本申请一个实施例中页岩纳微米孔缝封堵评价系统的结构示意图；图2是本申请一个实施例中岩心夹持器的主视图；图3是本申请一个实施例中岩心夹持器的剖面示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。对页岩孔隙封堵能力的测试，可以采用孔隙压力传递实验来进行测试。本申请实施例主要是基于钻井液成膜理论和页岩的非理想膜效应开发而成，主要通过仿真模拟页岩所处地层条件，通过测试钻井液(上游)与页岩中地层水(下游)之间的压力变化来研究页岩及钻井液的成膜机理，分析钻井液与页岩之间流体渗流规律，评价钻井液封堵页岩地层层理裂缝和页岩中微小孔隙(0.001到0.01μm之间)的效果。本申请实施例提供的页岩纳微米孔缝封堵评价系统可以进行页岩地层纳微米孔缝封堵实验、压力传递实验、页岩的膜效率的测定、页岩渗透率测试实验、钻井液成膜机理研究实验等。压力传递实验的原理包括：首先在岩样上/下两端建立压差，保持上游压力不变，通过压力传感器和差压传感器实时监测岩样下端封闭流体的压力变化情况。通过测试不同封堵浆(钻井液)在相同的实验条件下的压力传递情况(即下游压力变化情况)，可以评价不同封堵浆(钻井液)对页岩孔缝的封堵效果。本申请实施例中各个附图中的附图标记可以表示为以下含义：机械助力泵-1，下游加压阀-2，抽真空阀-3，微型压力传感器阀-4，抽真空压力表-5，抽真空泵-6，自动跟踪泵-7，第二回压阀-8，上游放空阀-9，钻井液回收容器-10，回收阀-11，压力安全阀-12，回压测量装置-13，调压阀-14，氮气瓶-15，驱替泵-16，进液阀-17，第一回压阀-18，活塞容器-19，出液阀-20，上游压力测量装置-21，岩心夹持器-22，下游压力测量装置-23，下游放空阀-24，集液瓶-25，下游微腔室-26，岩心腔-27。图1是本申请一个实施例中页岩纳微米孔缝封堵评价系统的结构示意图，图2是本申请一个实施例中岩心夹持器的主视图，图3是本申请一个实施例中岩心夹持器的剖面示意图，如图1-图3所示，本申请提供的页岩纳微米孔缝封堵评价本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种页岩纳微米孔缝封堵评价系统，其特征在于，包括：分别设置在岩心夹持器两端的上游循环装置和下游加压装置，所述岩心夹持器还连接有围压加载装置；所述上游循环装置包括相互连接的驱替泵和活塞容器，所述活塞容器用于盛装钻井液，所述活塞容器与所述岩心夹持器之间设置有上游压力测量装置；所述下游加压装置包括机械助力泵，所述机械助力泵和所述岩心夹持器之间设置有下游压力测量装置；所述围压加载装置包括自动跟踪泵。

【技术特征摘要】
1.一种页岩纳微米孔缝封堵评价系统，其特征在于，包括：分别设置在岩心夹持器两端的上游循环装置和下游加压装置，所述岩心夹持器还连接有围压加载装置；所述上游循环装置包括相互连接的驱替泵和活塞容器，所述活塞容器用于盛装钻井液，所述活塞容器与所述岩心夹持器之间设置有上游压力测量装置；所述下游加压装置包括机械助力泵，所述机械助力泵和所述岩心夹持器之间设置有下游压力测量装置；所述围压加载装置包括自动跟踪泵。2.如权利要求1所述的一种页岩纳微米孔缝封堵评价系统，其特征在于，所述上游循环装置还包括第一回压阀，所述第一回压阀的一端与所述岩心夹持器连接，所述第一回压阀的另一端依次连接有回压测量装置、调压阀、氮气瓶。3.如权利要求1所述的一种页岩纳微米孔缝封堵评价系统，其特征在于，所述岩心夹持器还连接有液体处理装置，所述液体处理装置包括钻井液回收容器、第二回压阀、上游放空阀，所述第二回压阀的一端与所述岩心夹持器连接，所述第二回压阀的另一端与所述钻井液回收容器以及所述上游放空阀连接。4.如权利要求1所述的一种页岩纳微米孔缝封堵评价系统，其特征在于，所述页岩纳微米孔缝封堵评价系统还包...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建华，徐显广，崔小勃，杨海军，李爽，张飞宇，刘裕双，邱心明，王新锐，薛少飞，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油集团钻井工程技术研究院，
类型：新型
国别省市：北京,11