一种基于低场核磁共振的泥饼封堵评价装置及评价方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于低场核磁共振的泥饼封堵评价装置及方法，装置包括钻井液盛装压滤系统、加热加压系统和测量系统；钻井液盛装压滤系统包括钻井液压滤釜、地层岩心填充装置，还包括钻井液滤液盛装装置及密封钻井液压滤釜釜体的密封装置；加热加压系统包括为加热装置及氮气瓶。测量系统为核磁共振成像系统，包括主磁体、射频中心和信号接收器、射频脉冲释放单元、线圈，以及信号处理器。评价方法包括：填充岩心充填单元和钻井液；加热加压；设置实验参数，启动核磁共振成像系统；持续测量，得到核磁信号数据及核磁共振数据图；根据低磁场核磁共振的信号量评价泥饼封堵性；低磁场核磁共振的驰豫时间评价亲疏水性；根据三维数据图，评价封堵性。

An evaluation device and method for mud cake plugging based on low-field NMR

The invention provides a mud cake plugging evaluation device and method based on low field nuclear magnetic resonance, which comprises a filling filter system for drilling fluid, a heating pressure system and a measuring system; a filling filter system for drilling fluid includes a drilling hydraulic filter kettle, a formation core filling device, a filling device for drilling fluid and a sealing device for sealing the body of a drilling hydraulic filter kettle; Including heating device and nitrogen cylinder. The measurement system is nuclear magnetic resonance imaging system, including the main magnet, radio frequency center and signal receiver, radio frequency pulse release unit, coil, and signal processor. Evaluation methods include: filling core filling units and drilling fluids; heating and pressurizing; setting experimental parameters to start NMR imaging system; continuous measurement to obtain NMR signal data and NMR data maps; evaluation of mud cake plugging based on low magnetic field NMR signal; evaluation of hydrophobicity based on relaxation time of low magnetic field NMR; evaluation of sealing based on three-dimensional data maps Plugging.

【技术实现步骤摘要】
一种基于低场核磁共振的泥饼封堵评价装置及评价方法
本专利技术涉及一种基于低场核磁共振的泥饼封堵评价装置及评价方法，属于泥饼封堵性能测试

技术介绍
钻井时，在井底压差的作用下，钻井液会迅速失水在井壁上形成具有一定厚度的泥层，工程上将其称为泥饼。泥饼可防止后续钻井液的水份进入地层，抑制井壁水化，起到稳定井壁稳定性的重要作用。换句话说，性能优良的泥饼能极大提高工程安全性，极大降低钻井经济损失。因而，工程上设计的泥饼在井底能否形成致密且封堵性良好的泥饼至关重要。而近年来，在石油与天然气钻采的过程中，因井壁失稳所导致的工程问题不计其数。因此，对泥饼封堵性能的评价，对于顺利完成钻井，避免井壁失稳具有重要的指导意义。基于泥饼的形成原理，本专利技术结合低场核磁共振技术设计了一款低场核磁共振的泥饼封堵评价装置及评价方法。不仅可以模拟钻井液在高温高压条件下泥饼的形成过程，同时还可通过低场核磁检测系统分析反应釜体内钻井液水份含量变化及流动变化，可直观生动地观察泥饼对钻井液的封堵作用。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本专利技术提供一种基于低场核磁共振的泥饼封堵评价装置及评价方法，不仅可以模拟钻井液在高温高压条件下泥饼的形成过程，同时还可通过低场核磁检测系统分析反应釜体内钻井液水份含量变化及流动变化，可直观生动地观察泥饼对钻井液的封堵作用。本专利技术为了实现上述技术目的，采用如下的技术方案。一种基于低场核磁共振的泥饼封堵评价装置，包括钻井液盛装压滤系统、加热加压系统和测量系统；钻井液盛装压滤系统包括盛放测试钻井液的钻井液压滤釜，钻井液压滤釜内的一侧设置有填充测试岩心的地层岩心填充装置，还包括设置在地层岩心填充装置外侧的钻井液滤液盛装装置，还包括密封钻井液压滤釜釜体的密封装置；还包括加热加压系统，包括为钻井液压滤釜加热的加热装置，以及为钻井液压滤釜釜体提供压力的氮气瓶，氮气瓶和钻井液压滤釜釜体连通；测量系统为核磁共振成像系统，包括：主磁体，设置在钻井液压滤釜釜体外，射频中心和信号接收器，设置在钻井液压滤釜釜体内的射频脉冲释放单元，设置在钻井液压滤釜釜体外的线圈，以及信号处理器，用于接收处理由磁共振所产生的电子信号，还包括控制系统，用以控制加热装置的加热、射频中心与信号接收器的脉冲序列选择，射频频率的选择和实验参数的设置、信号处理器采集的的电子信号的处理，生成图像。进一步的，一种基于低场核磁共振的泥饼封堵评价装置，测量系统还可以包括渗透流量测试系统，渗透流量测试系统包括设置在钻井液滤液盛装装置的流量表，用于读取单位时间内滤液通过测试岩心的体积。进一步的，一种基于低场核磁共振的泥饼封堵评价装置，基于基于的泥饼封堵评价装置还包括设置在钻井液压滤釜釜体与主磁体之间的隔热橡胶。一种利用基于低场核磁共振的泥饼封堵评价装置的泥饼封堵评价的方法，包括以下步骤：步骤1，将实验需要的采样岩心放入岩心充填单元，在钻井液压滤釜釜体中装入评价用钻井液，扭紧钻井液压滤釜釜体的密封单元。步骤2，对钻井液压滤釜进行加热加压，模拟实际情况；步骤3，设置核磁共振实验参数，启动核磁共振成像系统，记录实验数据；打开核磁共振成像系统，设置核磁实验参数；步骤4，核磁共振成像系统持续测量，得到核磁信号数据及核磁共振数据图；步骤5，根据低磁场核磁共振的信号量评价泥饼封堵性；根据低磁场核磁共振的驰豫时间评价泥饼的亲疏水性；根据核磁信号生成的三维数据图，评价钻井液泥饼的封堵性。进一步的，一种利用基于低场核磁共振的泥饼封堵评价装置的泥饼封堵评价的方法，步骤5中，低场核磁Fid信号量信号量越大，代表釜体内的残余水含量越大，说明生成的泥饼封堵性能好，反之，则泥饼封堵性能差。一种利用基于低场核磁共振的泥饼封堵评价装置的泥饼封堵评价的方法，步骤5中，弛豫越大泥饼的疏水性强；反之，弛豫越小，泥饼的亲水性强。一种利用基于低场核磁共振的泥饼封堵评价装置的泥饼封堵评价的方法，步骤5中，核磁图像三维数据，空间内亮度越高泥饼封堵性差，亮度越低泥饼封堵性越强。一种利用基于低场核磁共振的泥饼封堵评价装置的泥饼封堵评价的方法，还包括步骤6，根据流量表读数判断泥饼封堵性，流量表读数越小，泥饼封堵性强；反之，泥饼封堵性差。本专利技术采用上述技术方案，取得如下的技术效果。本专利技术基于泥饼的形成原理，结合低场核磁共振技术设计了一款评价泥饼的低场核磁共振装置。可以模拟钻井液在高温高压条件下泥饼的形成过程，同时还可通过低场核磁检测系统分析反应釜体内钻井液水份含量变化及流动变化，可直观生动地观察泥饼对钻井液的封堵作用。该装置和方法可模拟地层条件，提供高温高压的实验环境，可分析地层条件下泥饼的形成过程。附图说明图1是本专利技术的基于低场核磁共振的泥饼封堵评价装置的结构示意图；图2为本专利技术的实验例的残余钻井液中水份的T2分布图谱；图3为本专利技术的实验例的得到Fid信号幅值与纯水质量的线性换算关系图；图4是本专利技术的实验例的高性能钻井液实验的泥饼表面横截面的低场核磁共振成像图(LF-MRI)。图5是本专利技术的实验例的不稳定钻井液实验的泥饼表面横截面的低场核磁共振成像图(LF-MRI)。附图标记列示如下：1为操作人员，2为控制系统，3为信号释放与接收中心，4为射频中心与信号接收器，5为信号处理器，6为氮气瓶，7密封单元，8为射频脉冲释放单元，9为线圈，10为钻井液压滤釜，11为加热单元，12为隔热橡胶，13为地层岩心填充单元，14为钻井液滤液盛装单元，15为流量表，16为电源，17为主磁体。具体实施方式下面结合附图以及具体实施方式，对本专利技术的技术方案进行进一步的描述，使本领域的技术人员可以更好的理解本专利技术并能予以实施。本专利技术的基于低场核磁共振的泥饼封堵评价装置，可用以模拟地层条件，提供高温高压的实验环境，可分析地层条件下泥饼的形成过程。参见图1，本专利技术的基于低场核磁共振的泥饼封堵评价装置，包括钻井液盛装压滤系统，具体的，包括钻井液压滤釜10，釜体用以盛放测试钻井液；钻井液压滤釜10内还包括地层岩心填充装置13，用以填充测试岩心；进一步的，还包括设置在地层岩心填充装置13外侧的钻井液滤液盛装装置14，用以收集透过岩心填充装置13的测试岩心的钻井液；还包括密封装置7，用以实现钻井液压滤釜10釜体的密封，防止釜体内气体或者钻井液泄漏，压力回落。具体的，钻井液压滤釜10为卧式釜，由于井下钻井液的渗流方向为横向，卧式釜可以更好的模拟钻井液的滤失过程。优选的，钻井液压滤釜10采用高温高压钢体锻造，耐温400℃，耐压20MPa。另外，钻井液压滤釜10配备了岩心填充装置13，可以有效模拟钻井液与岩层的相互作用。岩心填充装置13与钻井液压滤釜10的一端紧密相连，其上端开启有可开关的槽口，以放置实验岩心，实验岩心按照压滤釜体内径大小进行切割，通过可开关的槽口加入岩心填充装置13。岩心填充装置13的设置，可以模拟研究钻井液与岩层相互作用，判断泥饼能否阻挡钻井液进入地层。进一步的，本专利技术的基于低场核磁共振的泥饼封堵评价装置，还包括加热加压系统，用以为钻井液压滤釜10加热加压，具体的，包括用以为钻井液压滤釜10加热的加热装置11，以及为钻井液压滤釜10釜体提供压力的氮气瓶6。加热装置11可以将钻井液压滤釜10及其内的钻井液加热至30～300℃，优选为电加热装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于低场核磁共振的泥饼封堵评价装置，其特征在于：包括钻井液盛装压滤系统、加热加压系统和测量系统；钻井液盛装压滤系统包括盛放测试钻井液的钻井液压滤釜(10)，钻井液压滤釜(10)内的一侧设置有填充测试岩心的地层岩心填充装置(13)，还包括设置在地层岩心填充装置(13)外侧的钻井液滤液盛装装置(14)，还包括密封钻井液压滤釜(10)釜体的密封装置(7)；还包括加热加压系统，包括为钻井液压滤釜(10)加热的加热装置(11)，以及为钻井液压滤釜(10)釜体提供压力的氮气瓶(6)，氮气瓶(6)和钻井液压滤釜(10)釜体连通；测量系统为核磁共振成像系统，包括：主磁体(17)，设置在钻井液压滤釜(10)釜体外，射频中心和信号接收器(4)，设置在钻井液压滤釜(10)釜体内的射频脉冲释放单元(8)，设置在钻井液压滤釜(10)釜体外的线圈(9)，以及信号处理器(5)，用于接收处理由磁共振所产生的电子信号，还包括控制系统，用以控制加热装置(11)的加热、射频中心与信号接收器(4)的脉冲序列选择，射频频率的选择和实验参数的设置、信号处理器(5)采集的电子信号的处理，生成图像。

【技术特征摘要】
1.一种基于低场核磁共振的泥饼封堵评价装置，其特征在于：包括钻井液盛装压滤系统、加热加压系统和测量系统；钻井液盛装压滤系统包括盛放测试钻井液的钻井液压滤釜(10)，钻井液压滤釜(10)内的一侧设置有填充测试岩心的地层岩心填充装置(13)，还包括设置在地层岩心填充装置(13)外侧的钻井液滤液盛装装置(14)，还包括密封钻井液压滤釜(10)釜体的密封装置(7)；还包括加热加压系统，包括为钻井液压滤釜(10)加热的加热装置(11)，以及为钻井液压滤釜(10)釜体提供压力的氮气瓶(6)，氮气瓶(6)和钻井液压滤釜(10)釜体连通；测量系统为核磁共振成像系统，包括：主磁体(17)，设置在钻井液压滤釜(10)釜体外，射频中心和信号接收器(4)，设置在钻井液压滤釜(10)釜体内的射频脉冲释放单元(8)，设置在钻井液压滤釜(10)釜体外的线圈(9)，以及信号处理器(5)，用于接收处理由磁共振所产生的电子信号，还包括控制系统，用以控制加热装置(11)的加热、射频中心与信号接收器(4)的脉冲序列选择，射频频率的选择和实验参数的设置、信号处理器(5)采集的电子信号的处理，生成图像。2.根据权利要求1所述的一种基于低场核磁共振的泥饼封堵评价装置，其特征在于：测量系统还可以包括渗透流量测试系统，渗透流量测试系统包括设置在钻井液滤液盛装装置(14)的流量表(15)，用于读取单位时间内滤液通过测试岩心的体积。3.根据权利要求1所述的一种基于低场核磁共振的泥饼封堵评价装置，其特征在于：基于基于的泥饼封堵评价装置还包括设置在钻井液压滤釜(10)釜体与主磁体(17)之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒲晓林，董汶鑫，翟玉芬，王梓豪，王红彬，卿成林，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51