pH敏感环空封堵剂井下粘度特性变化评价装置及评价方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于油气井工程固井技术领域，具体涉及pH敏感环空封堵剂井下粘度特性变化评价装置及评价方法。本发明专利技术所述的pH敏感环空封堵剂井下粘度特性变化评价装置，包括：粘度仪控制装置，水泥芯夹持架，粘度测量杯。本发明专利技术所述的粘度仪控制装置采用现有的常规数显粘度仪控制装置，在采用现有常规数显粘度仪控制装置的基础上，对其他部位进行改动。该装置可以模拟井下高温环境，在微裂缝内封堵剂遇到碱性物质开始增稠，在接触过程中流体粘度的变化规律，粘度仪控制装置内的粘度数值可以检测到增粘过程，进而评价封堵剂在缝内的增粘能力，弥补了现有技术无法对封堵剂增粘能力做出很好评价的不足。

Evaluation Device and Method of Downhole Viscosity Characteristic Change of pH Sensitive Annulus Sealing Agent

【技术实现步骤摘要】
pH敏感环空封堵剂井下粘度特性变化评价装置及评价方法
本专利技术属于油气井工程固井
，具体涉及pH敏感环空封堵剂井下粘度特性变化评价装置及评价方法。
技术介绍
油气井固井水泥环是指水泥浆在环形空间中形成的水泥石，固井作业后套管和地层通过水泥环胶结在一起。水泥环的主要作用是实现油、水层间封隔，防止层间窜流，保证油气安全生产。为了实现这一功能，水泥环必须连续且非渗透。由于水泥材料的自身缺陷—体积收缩和脆性，目前很多油气井都存在水泥环封隔失效的问题。水泥环微裂缝是导致层间封隔失效的主要原因之一。向微裂缝中注pH敏感环空封堵剂是一种解决固井水泥环出现微裂缝的有效措施。pH敏感环空封堵剂是水相封堵剂，注入裂缝后与水泥环裂缝内的碱性物质发生中和增稠反应，同时受到缝内热引发的作用，增稠后的封堵剂发生聚合反应，在缝内成胶封堵裂缝。目前针对油气井固井领域粘度大的流体，其测试方法是使用数显粘度计进行测试，这类测试方法得到的结果仅是无外界条件干扰下流体本身的粘度特性。对于pH敏感环空封堵剂这一类基于pH值敏感的流体，在遇到水泥环裂缝内碱性物质会发生粘度增大的情况，常规的粘度计无法对其在水泥环裂缝内的粘度特性变化做出很好的评价。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述现有技术的不足，提供了一种模拟测试pH敏感环空封堵剂注入固井水泥环微裂缝后遇到缝内碱性物质发生中和增稠反应过程中粘度特性变化的评价装置及方法。通过本评价装置可以模拟不同封堵剂与岩芯夹持架内的水泥芯(表面附着碱性物质)很好地旋转接触，在接触过程中流体粘度发生着变化，进而评价粘度的变化规律。本专利技术所述的pH敏感环空封堵剂井下粘度特性变化评价装置，包括：粘度仪控制装置，粘度仪控制装置前端设有显示屏和操作按钮，粘度仪控制装置下端设有螺纹套杆；水泥芯夹持架，所述水泥芯夹持架包括两个等长夹持杆，两个夹持杆上端通过上面板连接，两个夹持杆下端通过下面板连接；上面板和下面板之间设有沿夹持杆升降的升降固定装置；上面板上设有连接杆，上面板通过连接杆与螺纹套杆连接；下面板底部设有凸起I；粘度测量杯，所述粘度测量杯内壁底端设有凹槽I，凹槽I与凸起I相匹配。所述粘度测量杯上设有加热控制装置。所述上面板和下面板均为圆形面板。所述凸起I位于下面板底部中心处，所述凸起I为圆锥体凸起。所述粘度测量杯内壁侧面设有刻度线。该装置还包括设于粘度测量杯下部的底座；所述粘度测量杯外部下端设有圆柱体凸起II，所述底座上设有与圆柱体凸起II相匹配的凹槽II。所述升降固定装置包括腔体，腔体上设有通孔，通孔内穿设有螺杆，腔体内设有螺母和圆台，螺母固定在腔体内部上端且与螺杆通过螺纹连接，圆台与螺杆下端连接，螺杆上端设有手柄；腔体两侧对称设有支臂，支臂另一端设有杆套，支臂内设有贯通两端的空腔，空腔内设有活动杆；活动杆一端与圆台侧面活动接触，另一端伸入杆套内。本专利技术所述的粘度仪控制装置均采用的是现有的常规的数显粘度仪控制装置，其量程范围选择0-100000mPa·s，例如采用型号为NDJ-9S的粘度仪。本专利技术在采用现有的常规的数显粘度仪控制装置的基础上，对其他部位进行改动，使其更适合于模拟评价pH敏感环空封堵剂注入固井水泥环微裂缝后遇到缝内碱性物质，在接触过程中流体粘度的变化规律。采用本专利技术所述的pH敏感环空封堵剂井下粘度特性变化评价装置对pH敏感环空封堵剂进行评价，其具体步骤为：(0)采用常规粘度仪测量封堵剂在测试温度下的初始粘度值μ0；(1)将水泥芯固定于水泥芯夹持架上，使用螺纹套杆将水泥芯夹持架与粘度仪控制装置相连，使用升降支架将粘度仪控制装置带动水泥芯夹持架向上调节一定高度，保证后续倒入的封堵剂不会提前与水泥芯接触；将pH敏感环空封堵剂倒入粘度测量杯至刻度线处，将粘度测量杯底部凸起II对准底座的凹槽II，稳定好粘度测量杯，打开粘度测量杯上的加热装置，设定测试温度，温度到达后，再次使用升降支架将粘度仪控制装置带动水泥芯夹持架向下移动，至水泥芯夹持架下部凸起I对准于粘度测量杯内部凹槽I，稳定好水泥芯夹持架，此时杯中的封堵剂刚刚没过水泥芯；(2)启动粘度仪控制装置，设置转速，保持转速不变，每运行一段时间t，记录下粘度μ，待粘度μ不再变化，测试结束；(3)以时间t为横坐标，粘度μ为纵坐标，得到封堵剂增粘过程中粘度μ随时间t的变化曲线，通过曲线斜率大小或增长趋势快慢评价pH敏感环空封堵剂的增粘能力好坏。更具体的，将水泥芯模型放置于水泥芯夹持架的下面板上，将升降固定装置沿着夹持杆调节至合适高度，向上旋转升降固定装置的手柄，带动圆台向上运动，进而使得活动杆向两侧运动，伸入杆套内实现对夹持杆的夹紧。将水泥芯夹持架对准粘度测量杯的测量杯凹槽，稳定好水泥芯夹持架，将粘度测量杯的圆柱体凸起对准于仪器底座的底座凹槽，稳定好粘度测量杯，打开粘度测量杯的加热控制装置，加热至设定温度，温度到达后将pH敏感环空封堵剂倒入粘度测量杯中至规定刻度线处。启动粘度仪控制装置，设置转速，水泥芯依靠岩芯夹持架的旋转，在粘度测量杯中旋转，旋转过程中pH敏感环空封堵剂与水泥芯表面的碱性物质发生很好接触，接触的同时封堵剂发生中和增稠反应，测量杯中流体粘度逐渐增大，对应到粘度操作显示屏上显示的是粘度数值逐渐增大，待粘度μ不再变化，测试结束；所述粘度测量杯内壁底端设有凹槽，凹槽可以放入水泥芯夹持架下端的圆锥体凸起，所述粘度测量杯外部下端设有圆柱体凸起，以此稳固粘度测量杯；所述升降固定装置分别抱紧两个圆柱形夹持杆或在圆柱形夹持杆上下滑动可以夹持不同长度的岩芯。本专利技术所述的升降固定装置也可以采用本领域的具有同样功能的其他常规升降固定装置。本专利技术的有益效果：(1)利用本专利技术的评价装置可以进行不同温度、不同规格水泥芯、不同种类封堵剂的增粘实验；(2)利用本专利技术的评价装置可以对封堵剂进入微裂缝后在缝内的增粘过程进行适当模拟，利用水泥芯表面碱性物质在旋转过程中与封堵剂的接触来模拟封堵剂进入缝内，与缝内表面碱性物质的接触，封堵剂在与碱性物质接触后发生中和增稠反应封堵剂开始变稠，粘度仪控制装置内的粘度数值可以检测到增粘过程，进而评价封堵剂在缝内的增粘能力。弥补了现有技术不能在粘度测试装置中模拟封堵剂遇到水泥芯表面碱性物质增粘的不足。附图说明图1为本专利技术所述pH敏感环空封堵剂井下粘度特性变化评价装置结构示意图；图2为本专利技术所述底座俯视结构示意图；图3为图1的A-A向俯视结构示意图；图4为本专利技术所述升降固定装置结构示意图；图5为实施例3中不同pH敏感环空封堵剂粘度μ随时间t的变化曲线图；图中：1、粘度测量杯；2、升降固定装置，2-1、腔体，2-2、通孔，2-3、螺杆，2-4、螺母，2-5、活动杆，2-6、手柄，2-7、支臂，2-8、杆套，2-9、空腔；3、夹持杆；4、水泥芯；5、凸起I；6、凸起II；7、底座；8、凹槽II；9、凹槽I；10、下面板；11、加热控制装置；12、水泥芯夹持架；13、上面板；14、连接杆；15、螺纹套杆；16、粘度仪控制装置；17、显示屏；18、操作按钮；19、升降支架。具体实施方式实施例1pH敏感环空封堵剂井下粘度特性变化评价装置，该装置包括：粘度仪控制装置16，粘度仪控制装置16前端设有显示屏17和操作按钮18，粘度仪控制装置16下端设有螺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.pH敏感环空封堵剂井下粘度特性变化评价装置，其特征在于，该装置包括：粘度仪控制装置(16)，粘度仪控制装置(16)前端设有显示屏(17)和操作按钮(18)，粘度仪控制装置(16)下端设有螺纹套杆(15)，粘度仪控制装置(16)与升降支架(19)相连；水泥芯夹持架(12)，所述水泥芯夹持架(12)包括两个等长夹持杆(3)，两个夹持杆(3)上端通过上面板(13)连接，两个夹持杆(3)下端通过下面板(10)连接；上面板(13)和下面板(10)之间设有沿夹持杆(3)升降的升降固定装置(2)；上面板(13)上设有连接杆(14)，上面板(13)通过连接杆(14)与螺纹套杆(15)连接；下面板(10)底部设有凸起I(5)；粘度测量杯(1)，所述粘度测量杯(1)内壁底端设有凹槽I(9)，凹槽I(9)与凸起I(5)相匹配。

【技术特征摘要】
1.pH敏感环空封堵剂井下粘度特性变化评价装置，其特征在于，该装置包括：粘度仪控制装置(16)，粘度仪控制装置(16)前端设有显示屏(17)和操作按钮(18)，粘度仪控制装置(16)下端设有螺纹套杆(15)，粘度仪控制装置(16)与升降支架(19)相连；水泥芯夹持架(12)，所述水泥芯夹持架(12)包括两个等长夹持杆(3)，两个夹持杆(3)上端通过上面板(13)连接，两个夹持杆(3)下端通过下面板(10)连接；上面板(13)和下面板(10)之间设有沿夹持杆(3)升降的升降固定装置(2)；上面板(13)上设有连接杆(14)，上面板(13)通过连接杆(14)与螺纹套杆(15)连接；下面板(10)底部设有凸起I(5)；粘度测量杯(1)，所述粘度测量杯(1)内壁底端设有凹槽I(9)，凹槽I(9)与凸起I(5)相匹配。2.根据权利要求1所述的pH敏感环空封堵剂井下粘度特性变化评价装置，其特征在于，所述粘度测量杯上(1)设有加热控制装置(11)。3.根据权利要求1所述的pH敏感环空封堵剂井下粘度特性变化评价装置，其特征在于，所述上面板(13)和下面板(10)均为圆形面板。4.根据权利要求1所述的pH敏感环空封堵剂井下粘度特性变化评价装置，其特征在于，所述凸起I(5)位于下面板底部中心处，所述凸起I(5)为圆锥体凸起。5.根据权利要求1所述的pH敏感环空封堵剂井下粘度特性变化评价装置，其特征在于，所述粘度测量杯(1)内壁侧面设有刻度线。6.根据权利要求1所述的pH敏感环空封堵剂井下粘度特性变化评价装置，其特征在于，该装置还包括设于粘度测量杯(1)下部的底座(7)；所述粘度测量杯(1)外部下端设有圆柱体凸起II(6)，所述底座(7)上设有与圆柱体凸起II(6)相匹配的凹槽II(8)；所述底座(7)与升降支架(19)相连。7.根据权利要求1所述的pH敏感环空封堵剂井下...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭胜来，王凯，步玉环，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37