多功能煤层钻井液动态污染评价装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种多功能煤层钻井液动态污染评价装置，属煤层气钻井液伤害评价技术领域。它由气体增压泵、三轴应力煤心夹持器、计量轴压泵、气体质量流量计、计算机采集板、泥浆容器、烘箱、精密平流泵等构成。气体增压泵置于烘箱的左侧；气体储气罐、精密平流泵、计量轴压泵、气体质量流量计置于烘箱的下部；三轴应力煤心夹持器、泥浆容器置于烘箱的工作间内。该评价装置不仅能模拟煤层真三轴应力条件下钻井液对煤层的侵入、侵入深度和程度；还能模拟正压差、负压差、平衡钻井过程中的泥浆动态污染过程，使煤层污染过程和渗流测试过程一体化。解决了目前评价装置不能在三个轴向上加载不同轴压的问题，具有操作方便、实验数据标准化的特点。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种模拟煤层真三轴应力条件下的钻井液对煤层的侵入、侵入煤 层的深度和程度，以及进行各种真三轴应力条件下煤层各向异性特征研究的多功能煤层钻 井液动态污染评价装置，属煤层气钻井液伤害评价测试仪器
技术背景煤层气的勘探与开发技术是在常规油气的勘探与开发技术的基础上发展起来的， 常规油气的勘探开发技术大部分也能成功运用于煤层气勘探开发中，给煤层气的勘探与开 发工作带来了很大的经济效益。但是，煤层与常规储油气层有着很大的不同之处，煤层潜在的损害因素表现为1、 煤层孔隙和裂隙发育，钻井液中的固相和液相进入煤层裂隙深处；2、煤是大分子结构的有 机物，易对钻井液水和高分子聚合物吸附，从而影响煤层的渗透性；3、煤层水易与钻井液发 生化学反应，从而堵塞煤层裂隙；4、煤层压力低，易发生井漏，对煤层造成损害；5、煤层具 有应力敏感性，钻井过程中液柱压力控制失当，容易造成渗透流降低；6、煤的机械强度低， 钻井施工过程中产生的煤粉易堵塞煤层孔隙和裂隙。钻井液对煤层的伤害主要有一是钻井液被煤体吸附或吸收，二是钻井液中固相 颗粒对煤中裂隙通道的充填堵塞，三是钻井液柱压力与煤层压力之差造成煤层端面割理闭 合，致使煤层透气性变差，影响产气量。同时钻井压力对地层也存在诸多损害，如在过平衡 钻进时，井内循环液压力大于煤层压力，使作用在井筒附近的纯应力降低，引起煤层渗透率 增高。但这加大了钻井液对煤层的侵入速度和侵人半径，从而使渗透率降低；而在欠平衡钻 进时，井内循环液压力小于煤层压力，使作用附近的纯应力增高，引起煤层塑性变形，造成 渗透率大幅度降低。这种作用于煤层的高应力，足以引起煤层渗透性滞后现象，造成渗透率 的永久性降低。钻柱压力变化和下钻时引起的压力激动，也会通过钻井液或直接对煤层造 成伤害。在微过平衡钻井的持续正压差和欠平衡钻井中的脉冲正压差均会成为钻井液中固 相和滤液进入地层的动力。目前，国内只有油气层保护研究单一的模拟钻井的入井流体损害装置和测量岩心 受入井流体损害深度和程度的动态损害评价系统。但煤层保护工作贯穿煤层勘探开发的各 个生产过程，是一项涉及多学科的综合配套技术，上述仪器装置远不能满足实际生产的需 要。因此，研制出能够模拟煤层真三轴应力条件下的钻井液对煤层的侵入、以及侵入煤层的 深度和程度，以及进行煤层的各种三轴应力方面的评价试验的动态污染评价装置意义非常 重大，以满足煤层保护工作实际生产的需要。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种模拟煤层真三轴应力条件下的钻井液对煤层 的侵入、以及侵入煤层的深度和程度，同时还可以进行煤层的各种真三轴应力条件下的煤 层各向异性特征研究，以及煤层气液两相渗透率测试的多功能煤层钻井液动态污染评价装置。本技术是通过如下技术方案来实现上述目的的一种多功能煤层钻井液动态污染评价装置，它由气体增压泵、三轴应力煤心夹持 器、计量轴压泵、回压调节器、气体质量流量计、气水分离器、电子天平、计算机采集板、泥 浆容器、低压压力传感器、高压压力传感器、烘箱、高压液体容器、加湿容器、精密平流泵、 ISC0100DX泵、气体储气罐构成，其特征在于气体增压泵置于烘箱的左侧；气体储气罐、精 密平流泵、加湿容器、计量轴压泵、回压调节器、气体质量流量计、气水分离器、电子天平置 于烘箱的下部，ISC0100DX泵置于烘箱的右侧；高压调压保护阀、高压减压阀、回压加压阀、 泥浆污染阀、低压调压保护阀、高压加压阀、低压减压阀、低压加压阀、进□压力表、出口压 力表置于烘箱左边面板上；计算机采集板、低压压力传感器、高压压力传感器置于烘箱左边 面板的后面；高压液体容器、三轴应力煤心夹持器、泥浆容器置于烘箱的工作间内。所述的三轴应力煤心夹持器的左右端通过不锈钢管线和两端的六通阀门座连接， 左端的六通阀门座通过管线与加湿容器、高压液体容器连接，右端的六通阀门座通过管线 与回压调节器、回压阀、气体质量流量计、气水分离器连接。所述的气体增压泵、气体储气罐与高压减压阀、低压减压阀、加湿容器通过管线连 接；ISC0100DX泵、精密平流泵通过管线与高压液体容器连接。所述的三轴应力煤心夹持器在X轴、Y轴和Z轴三个方向上开有轴压加压口，分别 通过管线和轴压压力表与三台计量轴压泵连接；所述的三轴应力煤心夹持器右侧设置有泥 浆污染通道，泥浆污染通道进口与泥浆容器相连，泥浆容器顶部通过管线与泥浆污染阀连 接，泥浆污染通道出口与泥浆收集桶连接。所述的低压压力传感器、高压压力传感器、气体质量流量计通过电线与计算机采 集板连接。本技术与现有技术相比的有益效果在于该多功能煤层钻井液动态污染评价装置不仅能模拟煤层真三轴应力条件下的钻 井液对煤层的侵入、侵入煤层的深度和程度；同时还可以进行各种真三轴应力条件下煤层 各向异性特征的研究，测量煤层煤心在各向异性应力条件下渗透率变化以及在真三维压力 状态下煤层钻井液动态污染前后的渗流变化规律；还能模拟正压差、负压差、平衡钻井过程 中的泥浆动态污染过程，使煤层污染过程和渗流测试过程一体化，避免多次装夹煤样产生 应力效应；适用于煤层气液两相渗透率测试。解决了目前评价实验中常用的伪三轴夹持器 不能在三个轴向上加载不同轴压的问题，克服了流体驱替实验、泥浆污染试验、气液两相驱 替试验要单独进行的缺陷；具有流程清晰，操作方便、实验软件模块化、实验数据标准化等 特点。附图说明附图为多功能煤层钻井液动态污染评价装置的结构示意图。图中1、低压调压阀，2、气体增压泵，3、气体高压表，4、高压调压保护阀，5、高压 减压阀，6、回压加压阀，7、泥浆污染阀，8、低压调压保护阀，9、高压加压阀，10、低压减压阀， 11、低压加压阀，12、六通阀门座，13、进口压力表，14、轴压加压阀，15、轴压压力表，16、三轴 应力煤心夹持器，17、出口压力表，18、计量轴压泵，19、回压压力表，20、回压调节器，21、回压阀，22、气体质量流量计，23、气水分离器，24、电子天平，25、计算机采集板，26、泥浆容器， 27、低压压力传感器，28、高压压力传感器，29、烘箱，30、高压液体容器，31、加湿容器，32、精 密平流泵，33、驱替液，34、ISC0100DX泵，35、气体储气罐。具体实施方式该多功能煤层钻井液动态污染评价装置由低压调压阀1、气体增压泵2、气体高压 表3、高压调压保护阀4、高压减压阀5、回压加压阀6、泥浆污染阀7、低压调压保护阀8、高 压加压阀9、低压减压阀10、低压加压阀11、六通阀门座12、进口压力表13、轴压加压阀14、 轴压压力表15、三轴应力煤心夹持器16、出口压力表17、计量轴压泵18、回压压力表19、回 压调节器20、回压阀21、气体质量流量计22、气水分离器23、电子天平24、计算机采集板 25、泥浆容器26、低压压力传感器27、高压压力传感器28、烘箱29、高压液体容器30、加湿容 器31、精密平流泵32、驱替液33、ISC0100DX泵34、气体储气罐35组成(参见附图)。气体增压泵2置于烘箱29的左侧；气体储气罐35、精密平流泵32、加湿容器31、计 量轴压泵18、回压调节器20、气体质量流量计22、气水分离器23、电子天平24置于烘箱29 的下部，ISC0100DX本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能煤层钻井液动态污染评价装置，它由气体增压泵（２）、三轴应力煤心夹持器（１６）、计量轴压泵（１８）、回压调节器（２０）、气体质量流量计（２２）、气水分离器（２３）、电子天平（２４）、计算机采集板（２５）、泥浆容器（２６）、低压压力传感器（２７）、高压压力传感器（２８）、烘箱（２９）、高压液体容器（３０）、加湿容器（３１）、精密平流泵（３２）、ＩＳＣＯ１００ＤＸ泵（３４）、气体储气罐（３５）构成，其特征在于：气体增压泵（２）置于烘箱（２９）的左侧；气体储气罐（３５）、精密平流泵（３２）、加湿容器（３１）、计量轴压泵（１８）、回压调节器（２０）、气体质量流量计（２２）、气水分离器（２３）、电子天平（２４）置于烘箱（２９）的下部，ＩＳＣＯ１００ＤＸ泵（３４）置于烘箱（２９）的右侧；高压调压保护阀（４）、高压减压阀（５）、回压加压阀（６）、泥浆污染阀（７）、低压调压保护阀（８）、高压加压阀（９）、低压减压阀（１０）、低压加压阀（１１）、进口压力表（１３）、出口压力表（１７）置于烘箱（２９）左边面板上；计算机采集板（２５）、低压压力传感器（２７）、高压压力传感器（２８）置于烘箱（２９）左边面板的后面；高压液体容器（３０）、三轴应力煤心夹持器（１６）、泥浆容器（２６）置于烘箱（２９）的工作间内。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：田中兰，蒋光忠，杨恒林，汪伟英，余维初，胡三清，岳前升，黄志强，肖娜，黄磊，
申请(专利权)人：中国石油集团钻井工程技术研究院，长江大学，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]