本發(fā)明涉及油氣工程，尤其涉及一種鹽巖地層井眼蠕變縮徑測試裝置和方法。

背景技術(shù)：

1、鹽巖作為一種氣密性良好、損傷恢復能力強以及化學性質(zhì)、力學性質(zhì)穩(wěn)定的巖體，其腔體常作為深部能源儲庫和地下核廢料的重要儲存場所，在石油與天然氣工程領(lǐng)域，鹽巖通常作為油氣藏的蓋層。

2、由于鹽巖具有較強的蠕變特性，鹽巖地層蠕變縮徑一直是鉆井工程中難以解決的技術(shù)難題之一，蠕變縮徑速率受多個因素制約，其中地應(yīng)力狀態(tài)和鉆井液溫度、密度、含鹽飽和度是影響井眼蠕變縮徑的主要因素，而目前還沒有用于測試鹽巖地層井眼縮徑與各影響因素之間的關(guān)系的裝置或方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提供一種鹽巖地層井眼蠕變縮徑測試裝置和方法，旨在解決相關(guān)技術(shù)中沒有用于測試鹽巖地層井眼縮徑與各影響因素之間的關(guān)系的裝置或方法的問題。

2、本發(fā)明提供一種鹽巖地層井眼蠕變縮徑測試裝置，包括：

3、x向壓力加載裝置，所述x向壓力加載裝置用于夾持在鹽巖樣本垂直于x向的兩側(cè)；

4、y向壓力加載裝置，所述y向壓力加載裝置用于夾持在所述鹽巖樣本垂直于y向的兩側(cè)；

5、z向壓力加載裝置，所述z向壓力加載裝置用于夾持在所述鹽巖樣本垂直于z向的兩端，所述z向壓力加載裝置上還設(shè)置有鉆井液流入通道和鉆井液流出通道，所述鹽巖樣本內(nèi)設(shè)置有貫穿所述鹽巖樣本的井眼，當所述鹽巖樣本夾持在所述z向壓力加載裝置之間后，所述鉆井液流入通道和所述鉆井液流出通道分別與所述井眼的兩端連通；

6、鉆井液循環(huán)系統(tǒng)，所述鉆井液循環(huán)系統(tǒng)的鉆井液供給端與所述鉆井液流入通道連接，所述鉆井液循環(huán)系統(tǒng)的鉆井液回流端與所述鉆井液流出通道連接，所述鉆井液循環(huán)系統(tǒng)上設(shè)置有溫度調(diào)節(jié)裝置；

7、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括溫度采集單元、應(yīng)變采集單元和數(shù)據(jù)處理單元，所述溫度采集單元和所述應(yīng)變采集單元均設(shè)置在所述井眼內(nèi)，且均與所述數(shù)據(jù)處理單元電連接，所述應(yīng)變采集單元設(shè)置在所述井眼的內(nèi)壁上。

8、根據(jù)本發(fā)明提供的鹽巖地層井眼蠕變縮徑測試裝置，所述應(yīng)變采集單元包括至少四個應(yīng)變傳感器，多個所述應(yīng)變傳感器沿所述井眼的內(nèi)壁的周向均勻分布。

9、根據(jù)本發(fā)明提供的鹽巖地層井眼蠕變縮徑測試裝置，所述x向壓力加載裝置包括一對相對設(shè)置的x向伸縮機構(gòu)和一對第一壓頭，兩個所述第一壓頭分別設(shè)置在兩個所述x向伸縮機構(gòu)的伸縮端，所述第一壓頭與所述鹽巖樣本接觸的一側(cè)與所述鹽巖樣本垂直于x軸的側(cè)面的形狀和尺寸相同。

10、根據(jù)本發(fā)明提供的鹽巖地層井眼蠕變縮徑測試裝置，所述y向壓力加載裝置包括一對相對設(shè)置的y向伸縮機構(gòu)和一對第二壓頭，兩個所述第二壓頭分別設(shè)置在兩個所述y向伸縮機構(gòu)的伸縮端，所述第二壓頭與所述鹽巖樣本接觸的一側(cè)與所述鹽巖樣本垂直于y軸的側(cè)面的形狀和尺寸相同。

11、根據(jù)本發(fā)明提供的鹽巖地層井眼蠕變縮徑測試裝置，所述z向壓力加載裝置包括一對相對設(shè)置的z向伸縮機構(gòu)和一對第三壓頭，兩個所述第三壓頭分別設(shè)置在兩個所述z向伸縮機構(gòu)的伸縮端，所述第三壓頭與所述鹽巖樣本接觸的一側(cè)與所述鹽巖樣本垂直于z軸的端面的形狀和尺寸相同。

12、根據(jù)本發(fā)明提供的鹽巖地層井眼蠕變縮徑測試裝置，兩個所述第三壓頭的其中一者的內(nèi)部設(shè)置有所述鉆井液流入通道，另一者的內(nèi)部設(shè)置有所述鉆井液流出通道。

13、根據(jù)本發(fā)明提供的鹽巖地層井眼蠕變縮徑測試裝置，所述第三壓頭與所述鹽巖樣本之間設(shè)置有密封圈。

14、根據(jù)本發(fā)明提供的鹽巖地層井眼蠕變縮徑測試裝置，所述鉆井液循環(huán)系統(tǒng)包括順次連接的鉆井液流出管道、循環(huán)泵和鉆井液流入管道，所述鉆井液流出管道遠離所述循環(huán)泵的一端與所述鉆井液流出通道連通，所述鉆井液流入管道遠離所述循環(huán)泵的一端與所述鉆井液流入通道連通，所述鉆井液流出管道上還設(shè)置有加熱裝置和壓力表。

15、本發(fā)明還提供一種鹽巖地層井眼蠕變縮徑測試方法，基于如上所述的鹽巖地層井眼蠕變縮徑測試裝置，所述測試方法包括：

16、將數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的溫度采集單元和應(yīng)變采集單元安裝到鹽巖樣本的井眼的內(nèi)壁上；

17、將所述鹽巖樣本夾緊在x向壓力加載裝置、y向壓力加載裝置和z向壓力加載裝置之間；

18、壓力設(shè)定步驟：調(diào)整所述x向壓力加載裝置向所述鹽巖樣本所施加的壓力至目標x向壓力，調(diào)整所述y向壓力加載裝置向所述鹽巖樣本所施加的壓力至目標y向壓力，調(diào)整所述z向壓力加載裝置向所述鹽巖樣本所施加的壓力至目標z向壓力；

19、溫度設(shè)定步驟：調(diào)整鉆井液循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的鉆井液的溫度至目標溫度，并開啟所述鉆井液循環(huán)系統(tǒng)；

20、數(shù)據(jù)采集步驟：采集所述溫度采集單元和所述應(yīng)變采集單元的數(shù)據(jù)；

21、重新調(diào)整目標x向壓力、目標y向壓力、目標z向壓力中的一者或三者，或重新調(diào)整目標溫度，并執(zhí)行數(shù)據(jù)采集步驟；

22、處理所述數(shù)據(jù)采集步驟采集的數(shù)據(jù)，得到不同溫度下鹽巖地層井眼蠕變縮徑應(yīng)變和應(yīng)力的關(guān)系。

23、本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點：

24、本發(fā)明提供的鹽巖地層井眼蠕變縮徑測試裝置，包括x向壓力加載裝置、y向壓力加載裝置、z向壓力加載裝置、鉆井液循環(huán)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。使用時，將鉆設(shè)有井眼的鹽巖樣本夾持在x向壓力加載裝置、y向壓力加載裝置和z向壓力加載裝置之間，x向壓力加載裝置和y向壓力加載裝置用于向鹽巖樣本提供x向和y向壓力，用以模擬水平地應(yīng)力，z向壓力加載裝置用于向鹽巖樣本提供z向壓力，用以模擬上覆巖壓力。在z向壓力加載裝置上還設(shè)置有鉆井液流入通道和鉆井液流出通道，鹽巖樣本的井眼的兩端分別與鉆井液流入通道和鉆井液流出通道連通。鉆井液循環(huán)系統(tǒng)的鉆井液供給端與鉆井液流入通道連接，鉆井液回流端與鉆井液流出通道連接，進而形成一個供鉆井液流動的循環(huán)回路。本發(fā)明提供的鹽巖地層井眼蠕變縮徑測試裝置可改變x向壓力加載裝置、y向壓力加載裝置和z向壓力加載裝置中的至少一個所施加在鹽巖樣本上的壓力，以改變鹽巖樣本的受力狀態(tài)，還可以通過溫度調(diào)節(jié)裝置改變鉆井液的溫度。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括溫度采集單元、應(yīng)變采集單元和數(shù)據(jù)處理單元。溫度采集單元和應(yīng)變采集單元均設(shè)置在井眼內(nèi)，且均與數(shù)據(jù)處理單元電連接，應(yīng)變采集單元設(shè)置在井眼的內(nèi)壁上。數(shù)據(jù)處理單元獲取溫度采集單元和應(yīng)變采集單元檢測的數(shù)據(jù)，并最終得到在不同溫度下鹽巖地層蠕變縮徑應(yīng)變和應(yīng)力的關(guān)系，從而為提出保持鹽巖地層鉆井工程井眼內(nèi)壁穩(wěn)定的工程技術(shù)對策提供指導。

技術(shù)特征：

1.一種鹽巖地層井眼蠕變縮徑測試裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鹽巖地層井眼蠕變縮徑測試裝置，其特征在于，所述應(yīng)變采集單元包括至少四個應(yīng)變傳感器(520)，多個所述應(yīng)變傳感器(520)沿所述井眼(110)的內(nèi)壁的周向均勻分布。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鹽巖地層井眼蠕變縮徑測試裝置，其特征在于，所述x向壓力加載裝置包括一對相對設(shè)置的x向伸縮機構(gòu)(211)和一對第一壓頭(212)，兩個所述第一壓頭(212)分別設(shè)置在兩個所述x向伸縮機構(gòu)(211)的伸縮端，所述第一壓頭(212)與所述鹽巖樣本(100)接觸的一側(cè)與所述鹽巖樣本(100)垂直于x軸的側(cè)面的形狀和尺寸相同。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鹽巖地層井眼蠕變縮徑測試裝置，其特征在于，所述y向壓力加載裝置包括一對相對設(shè)置的y向伸縮機構(gòu)(221)和一對第二壓頭(222)，兩個所述第二壓頭(222)分別設(shè)置在兩個所述y向伸縮機構(gòu)(221)的伸縮端，所述第二壓頭(222)與所述鹽巖樣本(100)接觸的一側(cè)與所述鹽巖樣本(100)垂直于y軸的側(cè)面的形狀和尺寸相同。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鹽巖地層井眼蠕變縮徑測試裝置，其特征在于，所述z向壓力加載裝置包括一對相對設(shè)置的z向伸縮機構(gòu)(231)和一對第三壓頭(232)，兩個所述第三壓頭(232)分別設(shè)置在兩個所述z向伸縮機構(gòu)(231)的伸縮端，所述第三壓頭(232)與所述鹽巖樣本(100)接觸的一側(cè)與所述鹽巖樣本(100)垂直于z軸的端面的形狀和尺寸相同。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鹽巖地層井眼蠕變縮徑測試裝置，其特征在于，兩個所述第三壓頭(232)的其中一者的內(nèi)部設(shè)置有所述鉆井液流入通道(320)，另一者的內(nèi)部設(shè)置有所述鉆井液流出通道(310)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鹽巖地層井眼蠕變縮徑測試裝置，其特征在于，所述第三壓頭(232)與所述鹽巖樣本(100)之間設(shè)置有密封圈。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鹽巖地層井眼蠕變縮徑測試裝置，其特征在于，所述鉆井液循環(huán)系統(tǒng)包括順次連接的鉆井液流出管道(410)、循環(huán)泵(430)和鉆井液流入管道(420)，所述鉆井液流出管道(410)遠離所述循環(huán)泵(430)的一端與所述鉆井液流出通道(310)連通，所述鉆井液流入管道(420)遠離所述循環(huán)泵(430)的一端與所述鉆井液流入通道(320)連通，所述鉆井液流出管道(410)上還設(shè)置有加熱裝置(440)和壓力表(450)。

9.一種鹽巖地層井眼蠕變縮徑測試方法，其特征在于，基于如權(quán)利要求1～8任一項所述的鹽巖地層井眼蠕變縮徑測試裝置，所述測試方法包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種鹽巖地層井眼蠕變縮徑測試裝置和方法，包括X向壓力加載裝置、Y向壓力加載裝置、Z向壓力加載裝置、鉆井液循環(huán)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。使用時，X向壓力加載裝置、Y向壓力加載裝置、Z向壓力加載裝置用于夾緊鹽巖樣本，并改變鹽巖樣本的受壓情況。鉆井液循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的鉆井液在流動時經(jīng)過鹽巖樣本的井眼，且可改變鉆井液溫度。數(shù)據(jù)處理單元通過溫度采集單元獲取井眼內(nèi)鉆井液的溫度，并通過應(yīng)變采集單元采集井眼內(nèi)壁的應(yīng)變數(shù)據(jù)，最終得到在不同溫度下鹽巖地層蠕變縮徑應(yīng)變和應(yīng)力的關(guān)系，從而為提出保持鹽巖地層鉆井工程井眼內(nèi)壁穩(wěn)定的工程技術(shù)對策提供指導。

技術(shù)研發(fā)人員：李夢博,李中,王名春,何英明,馬英文,曹硯鋒,幸雪松,閆傳梁,張喆,邢紫筱,劉宇沛,岳家平
受保護的技術(shù)使用者：中海石油（中國）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/28