一种全井筒封堵试验仪及其试验方法技术

本发明专利技术属于石油与天然气行业钻井液性能测试技术领域，具体涉及一种全井筒封堵试验仪及其试验方法。本发明专利技术中的全井筒封堵试验仪由仿真井筒外筒、人工井壁、圆筒形滤网、仿真井筒内筒、内筒支架、内筒支架吊环、搅拌电机、模拟喷嘴、底座、支撑杆、井筒斜度调节杆、储液罐、加压机构、加热机构和滤液收集机构有机构成。本发明专利技术能够模拟真实井筒中，钻井液在循环、加压、加热及井筒倾斜状态下的封堵性能，较高程度地模仿了钻井井筒内的真实条件，使实验数据能够更好地指导现场生产。本发明专利技术仿真度高、结构简单、制造成本低，且操作简便、安全可靠，有利于向科研和生产单位推广应用。向科研和生产单位推广应用。向科研和生产单位推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种全井筒封堵试验仪及其试验方法


[0001]本专利技术属于石油与天然气行业钻井液性能测试
，具体涉及一种全井筒封堵试验仪及其试验方法。

技术介绍

[0002]钻井液的封堵性是判断钻井液性能好坏的重要指标。封堵性好的钻井液中的封堵性微粒能够堵塞近井筒地层的微孔隙、微裂缝，钻井液中的自由水不易通过这些微孔隙微裂缝进入地层，进而减小地层中黏土的水化分散程度，降低水力尖劈作用，增强井壁稳定性。要提高钻井液的封堵性，就需要使钻井液中的纳微米级的封堵材料能够匹配地层中的微孔隙微裂缝，对地层形成有效封堵，抑制钻井液中的自由水侵入地层，进而提高钻井液的防塌性能。
[0003]目前，没有理想的钻井液封堵性测量仪器。一般是通过滤失量来侧面评价封堵性，少量封堵性测量仪器也是测量静态钻井液的封堵性，和井筒内流动钻井液产生的封堵效果差异较大，实验数据不能很好地指导现场施工。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种全井筒封堵试验仪及其试验方法，目的之一在于提供一种较高程度地模仿钻井井筒内的真实条件，使实验数据能够更好地指导现场生产的装置及方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]一种全井筒封堵试验仪，包括仿真井筒外筒、人工井壁、圆筒形滤网、仿真井筒内筒、内筒支架、内筒支架吊环、搅拌电机、模拟喷嘴、底座、支撑杆、井筒斜度调节杆、储液罐、加压机构、加热机构和滤液收集机构；所述支撑杆和井筒斜度调节杆分别垂直固定在底座的两侧；仿真井筒外筒的两端通过支撑杆和井筒斜度调节杆水平固定在底座上；仿真井筒外筒的前后两端分别密封连接有外筒顶面盖板和外筒底面盖板；仿真井筒外筒内设置有人工井壁，人工井壁的内侧壁上设置有圆筒形滤网，人工井壁及圆筒形滤网的两端分别固定在外筒顶面盖板和外筒底面盖板上；所述仿真井筒外筒与人工井壁之间有间隙；仿真井筒外筒的上部内侧壁上连接有多个竖直设置、长度相同的内筒支架，每个内筒支架的底端均连接有内筒支架吊环，仿真井筒内筒通过多个内筒支架吊环固定在仿真井筒外筒的内部；所述外筒顶面盖板上连接有联轴器、进液管和出液管，所述联轴器的外端与置于仿真井筒外筒外的搅拌电机连接，联轴器的里端与仿真井筒内筒的一端连接，进液管的里端管口延伸至仿真井筒内筒内部，出液管的里端管口延伸至仿真井筒外筒和仿真井筒内筒的环空内，进液管和出液管的外端管口分别与储液罐连接；所述外筒底面盖板上连接有加热机构和加压机构；仿真井筒内筒的后端连接有模拟喷嘴；所述的滤液收集机构连接在仿真井筒外筒的底部。
[0007]所述的仿真井筒外筒和仿真井筒内筒的耐压范围均为0
‑
10MPa、温度范围为室温
‑
150℃；所述的仿真井筒外筒为两端敞口的中空圆柱；其内径为117mm
‑
311mm，长度为0.5
‑
50m。
[0008]所述人工井壁是由高分子弹性材料、纳米材料、金属材料、陶和砂中的一种或几种材料制成的孔隙度为0.05μm
‑
200μm的中空圆环状结构。
[0009]所述的仿真井筒内筒包括多节筒体及多个内筒接箍；相邻筒体之间通过内筒接箍连接；每节所述筒体为中空的圆柱体，其外径为89mm
‑
152mm；所述内筒接箍的外径为仿真井筒内筒外径的100
‑
300％；仿真井筒内筒的总长度为0.3
‑
49m。
[0010]所述的滤液收集机构包括滤液引流滤网、滤液导流管和滤液收集盒；所述的滤液引流滤网连接在仿真井筒外筒内的下部内侧壁上，滤液收集盒固定连接在仿真井筒外筒下部的外侧壁上；滤液引流滤网与滤液收集盒之间通过滤液导流管连通；位于仿真井筒外筒的滤液导流管上设置有阀门。
[0011]所述的储液罐包括罐体、供液泵和供液泵控制器；所述的供液泵置于罐体的内部；所述进液管的外端与供液泵连接；所述的出液管的外端与罐体的内部连通；所述的供液泵控制器连接在罐体上，供液泵控制器与供液泵之间电连接。
[0012]所述的加压机构包括气源分压器和进气阀杆；所述的进气阀杆的一端通过外筒底面盖板与仿真井筒外筒内部连通，进气阀杆的另一端与气源分压器连接。
[0013]所述的加热机构采用的是电加热棒；电加热棒连接在外筒底面盖板上；电加热棒的前端延伸至仿真井筒外筒与仿真井筒内筒的环空内；所述供液泵为可调节排量泵，排量范围为0
‑
15L/s。
[0014]一种全井筒封堵试验仪的试验方法，包括如下步骤，
[0015]步骤一：将圆筒形滤网固定于外筒顶面盖板上，再将人工井壁安装于圆筒形滤网外侧，固定于外筒顶面盖板，再将外筒底面盖板安装到人工井筒外筒上，同时将圆筒形滤网和人工井壁安装到外筒底面盖板的卡槽中，接通加热机构和加压机构，并关闭滤液导流管；
[0016]步骤二：调节井筒斜度调节杆的高度，将仿真井筒外筒调节到需要的斜度角；
[0017]步骤三：在储液罐中盛放待测钻井液，储液罐中的供液泵先采用4
‑
8L/s小排为仿真井筒外筒和仿真井筒内筒充入待测钻井液，直至充满，并建立好储液罐与仿真井筒外筒和仿真井筒内筒之间的循环；
[0018]步骤四：启动搅拌电机，使仿真井筒内筒转速达到试验所需预设转速；
[0019]步骤五：待仿真井筒外筒和仿真井筒内筒环空的温度和压力达到试验预设值时，将储液罐中的供液泵排量调整到试验预设排量，并开始计时；
[0020]步骤五：试验时间结束后，将仿真井筒外筒复位到水平位置，打开滤液导流管，使滤液流到滤液收集盒中，测量并记录滤液体积。
[0021]所述的仿真井筒外筒通过井筒斜度调节杆可调节的斜度范围为30
‑
90
°
，所述斜度为仿真井筒外筒的轴线与铅垂线的夹角；所述仿真井筒内筒在搅拌电机和联轴器的带动下旋转，旋转转速范围为0
‑
300rpm。
[0022]有益效果：
[0023](1)本专利技术能够模拟真实井筒中，钻井液在循环、加压、加热及井筒倾斜状态下的封堵性能，较高程度地模仿了钻井井筒内的真实条件，使实验数据能够更好地指导现场生产。
[0024](2)本专利技术操作简便、安全可靠。
[0025](3)本专利技术仿真度高、结构简单、制造成本低，有利于向科研和生产单位推广。
[0026]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚的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
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本专利技术的结构示意图。
[0029]图中：1、仿真井筒外筒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全井筒封堵试验仪，其特征在于：包括仿真井筒外筒(1)、人工井壁(2)、圆筒形滤网(3)、仿真井筒内筒(4)、内筒支架(24)、内筒支架吊环(25)、搅拌电机(10)、模拟喷嘴(6)、底座(16)、支撑杆(17)、井筒斜度调节杆(18)、储液罐(21)、加压机构、加热机构和滤液收集机构；所述支撑杆(17)和井筒斜度调节杆(18)分别垂直固定在底座(16)的两侧；仿真井筒外筒(1)的两端通过支撑杆(17)和井筒斜度调节杆(18)水平固定在底座(16)上；仿真井筒外筒(1)的前后两端分别密封连接有外筒顶面盖板(8)和外筒底面盖板(7)；仿真井筒外筒(1)内设置有人工井壁(2)，人工井壁(2)的内侧壁上设置有圆筒形滤网(3)，人工井壁(2)及圆筒形滤网(3)的两端分别固定在外筒顶面盖板(8)和外筒底面盖板(7)上；所述仿真井筒外筒(1)与人工井壁(2)之间有间隙；仿真井筒外筒(1)的上部内侧壁上连接有多个竖直设置、长度相同的内筒支架(24)，每个内筒支架(24)的底端均连接有内筒支架吊环(25)，仿真井筒内筒(4)通过多个内筒支架吊环(25)固定在仿真井筒外筒(1)的内部；所述外筒顶面盖板(8)上连接有联轴器(9)、进液管(19)和出液管(20)，所述联轴器(9)的外端与置于仿真井筒外筒(1)外的搅拌电机(10)连接，联轴器(9)的里端与仿真井筒内筒(4)的一端连接，进液管(19)的里端管口延伸至仿真井筒内筒(4)内部，出液管(20)的里端管口延伸至仿真井筒外筒(1)和仿真井筒内筒(4)的环空内，进液管(19)和出液管(20)的外端管口分别与储液罐(21)连接；所述外筒底面盖板(7)上连接有加热机构和加压机构；仿真井筒内筒(4)的后端连接有模拟喷嘴(6)；所述的滤液收集机构连接在仿真井筒外筒(1)的底部。2.如权利要求1所述的一种全井筒封堵试验仪，其特征在于：所述的仿真井筒外筒(1)和仿真井筒内筒(4)的耐压范围均为0
‑
10MPa、温度范围为室温
‑
150℃；所述的仿真井筒外筒(1)为两端敞口的中空圆柱；其内径为117mm
‑
311mm，长度为0.5
‑
50m。3.如权利要求1所述的一种全井筒封堵试验仪，其特征在于：所述人工井壁(2)是由高分子弹性材料、纳米材料、金属材料、陶和砂中的一种或几种材料制成的孔隙度为0.05μm
‑
200μm的中空圆环状结构。4.如权利要求1所述的一种全井筒封堵试验仪，其特征在于：所述的仿真井筒内筒(4)包括多节筒体及多个内筒接箍(5)；相邻筒体之间通过内筒接箍(5)连接；每节所述筒体为中空的圆柱体，其外径为89mm
‑
152mm；所述内筒接箍(5)的外径为仿真井筒内筒(4)外径的100
‑
300％；仿真井筒内筒(4)的总长度为0.3
‑
49m。5.如权利要求1所述的一种全井筒封堵试验仪，其特征在于：所述的滤液收集机构包括滤液引流滤网(13)、滤液导流管(14)和滤液收集盒(15)；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王清臣，魏艳，张勤，张建卿，倪华峰，王伟良，杨荣锋，朱明明，侍德益，侯博，屈艳平，王浩，孙欢，康雪，胡延霞，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司，
类型：发明
国别省市：