一種用于評價鉆井液抑制井眼縮徑程度的測量裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種用于評價鉆井液抑制井眼縮徑程度的測量裝置，包括缸體，缸蓋，其中，還包括：模擬井壁，金屬網(wǎng)，緊密貼合在模擬井壁的內(nèi)壁上；彈性鋼圈，置于模擬井壁內(nèi)腔中，并與金屬網(wǎng)相切；置于彈性鋼圈內(nèi)的彈性變形感應(yīng)絲，其兩端分別與彈性鋼圈沿模擬井壁深度方向上的兩端連接；置于彈性鋼圈內(nèi)部的壓力檢測單元；壓力記錄與控制器，通過彈性感應(yīng)傳導(dǎo)線與彈性變形感應(yīng)絲連接；設(shè)置在缸體外部的加熱套；缸蓋上開設(shè)的注液孔，用于注入鉆井液；終端機(jī)，與所述壓力記錄與控制器通信連接。為最大限度地模擬井下縮徑過程，準(zhǔn)確評價鉆井液體系對井徑大小的影響程度提供技術(shù)支持。
【專利說明】一種用于評價鉆井液抑制井眼縮徑程度的測量裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種用于油田鉆井的參數(shù)測定的測量裝置，具體涉及一種用于評價鉆井液抑制井眼縮徑程度的測量裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在石油鉆井工程中，鉆井液與粘土質(zhì)地層接觸后，粘土吸水廣生體積膨脹，若鉆井液密度較小，井壁上徑向應(yīng)力大于井筒內(nèi)液柱壓力，則不能平衡地層自身的內(nèi)應(yīng)力的時候，則進(jìn)一步加劇了地層巖石的橫向位移，產(chǎn)生蠕動變形，繼而造成井眼直徑小于鉆頭直徑的現(xiàn)象，叫做縮徑。
[0003]在現(xiàn)場施工中，縮徑造成的直接影響是上提鉆具遇阻。若發(fā)生在裂縫性地層或傾角過大交結(jié)性不好的泥頁巖和石膏巖地層，則易造成井筒錯位或垮塌。目前，抑制井眼縮徑的手段主要是通過控制鉆井液失水和提高鉆井液抑制性來實現(xiàn)的，其中后者是最常用的技術(shù)手段。頁巖膨脹儀作為評價鉆井液抑制性的分析儀器，其研制機(jī)理是水分子進(jìn)入粘土層間會引起水化膨脹，膨脹程度的大小用來評價鉆井液抑制性能的大小。由于該儀器的研制機(jī)理涉及到水化膨脹，而縮徑又與泥頁巖的水化膨脹相關(guān)，所以，常利用頁巖膨脹儀測定的鉆井液抑制膨潤土的膨脹率作為評價鉆井液抑制井眼縮徑程度的標(biāo)準(zhǔn)。然而，頁巖膨脹儀中的待測巖樣是放置在鋼制圓筒中的，與鉆井液接觸后發(fā)生水化膨脹是縱向的膨脹，而實際井筒條件下發(fā)生膨脹多是垂直于井壁向井筒中心線推進(jìn)的，即頁巖膨脹儀中發(fā)生的頁巖膨脹條件并沒有完全模擬實際鉆井施工中易發(fā)生縮徑地層的膨脹條件，使得利用頁巖膨脹儀得到的實驗數(shù)據(jù)并不能完全用于評價實際鉆井條件下鉆井液抑制井眼縮徑的程度。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型要解決的技術(shù)問題在于克服公知技術(shù)存在的上述缺陷，而提供一種用于評價鉆井液抑制井眼縮徑程度的測量裝置，為最大限度地模擬井下縮徑過程，準(zhǔn)確評價鉆井液體系對井徑大小的影響程度提供技術(shù)支持。
[0005]本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，依據(jù)本實用新型提供的一種用于評價鉆井液抑制井眼縮徑程度的測量裝置，包括缸體，缸蓋，其中，還包括:
[0006]巖樣經(jīng)壓緊后形成的模擬井壁，所述模擬井壁外壁緊貼在缸體內(nèi)壁上；
[0007]金屬網(wǎng)，緊密貼合在模擬井壁的內(nèi)壁上；
[0008]彈性鋼圈，置于模擬井壁內(nèi)腔中，并與金屬網(wǎng)相切；當(dāng)巖樣浸沒在鉆井液中發(fā)生膨脹而引起縮徑時，彈性金屬網(wǎng)擠壓彈性鋼圈使其產(chǎn)生形變；
[0009]置于彈性鋼圈內(nèi)的彈性變形感應(yīng)絲，其兩端分別與彈性鋼圈沿模擬井壁深度方向上的兩端連接；
[0010]置于彈性鋼圈內(nèi)部的壓力檢測單元；
[0011]壓力記錄與控制器，通過彈性感應(yīng)傳導(dǎo)線與彈性變形感應(yīng)絲連接；
[0012]設(shè)置在缸體外部的加熱套；
[0013]缸蓋上開設(shè)的注液孔，用于注入鉆井液；
[0014]終端機(jī)，與所述壓力記錄與控制器通信連接。
[0015]通過以上結(jié)構(gòu)，壓制巖樣形成模擬井壁，利用巖樣膨脹推擠模擬井壁上的金屬網(wǎng)來擠壓彈性鋼圈產(chǎn)生彈性形變的原理，實現(xiàn)了對浸沒在鉆井液中井壁縮徑程度的評價。
[0016]本實用新型還可以采取以下技術(shù)方案進(jìn)一步實現(xiàn):
[0017]前述的測量裝置，其中，所述終端機(jī)還包括處理器和顯示器，用于對測試結(jié)果進(jìn)行分析及顯示。
[0018]前述的測量裝置，其中，所述的加熱套與溫度控制器連接。通過設(shè)置的溫控機(jī)構(gòu)，使實驗條件與井下縮徑條件一致。
[0019]前述的測量裝置，其中，所述的溫度控制器與終端機(jī)通信連接。
[0020]較佳的，前述的測量裝置，其中，所述金屬網(wǎng)的數(shù)量為2張。
[0021]綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，按照本實用新型提供的測量裝置，使實驗條件與井下縮徑條件一致，能最大限度地模擬井下縮徑過程，使測量結(jié)果更能反映實際鉆井條件下鉆井液抑制井眼縮徑程度，從而為鉆井液處理劑優(yōu)選和體系配方優(yōu)化提供技術(shù)支持。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型制備模擬井壁時的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為圖1的俯視圖；
[0024]圖3為本實用新型進(jìn)行測試時的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4為本實用新型的工作原理圖；
[0026]其中，1為缸體,2為加熱套,3為巖樣,4為金屬網(wǎng)，5為柱體,6為承壓板,7為缸蓋，8為注液孔，9為彈性鋼圈，10為彈性變形感應(yīng)絲，11為彈性感應(yīng)傳導(dǎo)線，12為壓力記錄與控制器，13溫度控制器，14終端機(jī)，141比較器，142發(fā)送器，15壓力檢測單元。

【具體實施方式】
[0027]以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對本實用新型的結(jié)構(gòu)、特征及其效果，詳細(xì)說明如下:
[0028]如圖3所示，本實用新型提供的一種用于評價鉆井液抑制井眼縮徑程度的測量裝置，包括缸體1，缸蓋7，其中，還包括:
[0029]巖樣3經(jīng)壓緊后形成的模擬井壁，所述模擬井壁外壁緊貼在缸體內(nèi)壁上；
[0030]金屬網(wǎng)4，緊密貼合在模擬井壁的內(nèi)壁上；較佳的，可設(shè)置兩張金屬網(wǎng)；
[0031]彈性鋼圈9，置于模擬井壁內(nèi)腔中，并與金屬網(wǎng)4相切；當(dāng)巖樣浸沒在鉆井液中發(fā)生膨脹而引起縮徑時，彈性金屬網(wǎng)擠壓彈性鋼圈使其產(chǎn)生形變；
[0032]置于彈性鋼圈內(nèi)的彈性變形感應(yīng)絲10，其兩端分別與彈性鋼圈9沿模擬井壁深度方向上的兩端連接；
[0033]壓力檢測單元15，置于彈性鋼圈內(nèi)部，用于檢測未注入鉆井液時彈性鋼圈與金屬網(wǎng)之間作用的初始壓力值，以及當(dāng)巖樣浸沒在鉆井液中發(fā)生膨脹而引起縮徑時，彈性鋼圈與金屬網(wǎng)之間作用的測試壓力值；
[0034]壓力記錄與控制器12，與壓力檢測單元通信連接，用于接收壓力檢測單元發(fā)送的壓力值，記錄壓力值并控制彈性變形感應(yīng)絲的拉伸長度；具體的，壓力記錄與控制器12可通過彈性感應(yīng)傳導(dǎo)線13與彈性變形感應(yīng)絲10連接。
[0035]終端機(jī)14，與所述壓力記錄與控制器12通信連接，用于接收壓力記錄與控制器發(fā)送的壓力值，根據(jù)壓力值的變化向壓力記錄與控制器發(fā)送拉伸指令；
[0036]設(shè)置在缸體外部的加熱套2 ；
[0037]缸蓋上開設(shè)的注液孔8，用于注入鉆井液。
[0038]通過以上結(jié)構(gòu)，壓制巖樣形成模擬井壁，利用巖樣膨脹推擠模擬井壁上的金屬網(wǎng)來擠壓彈性鋼圈產(chǎn)生彈性形變的原理，實現(xiàn)了對浸沒在鉆井液中井壁縮徑程度的評價。
[0039]本實施方式可進(jìn)一步通過下面結(jié)構(gòu)實現(xiàn):
[0040]前述的測量裝置，其中，所述終端機(jī)14包括比較器141與發(fā)送器142 ;所述比較器將從壓力記錄與控制器獲得的測試壓力值與初始壓力值比較，當(dāng)差值>預(yù)設(shè)閾值時，所述發(fā)送器142向壓力記錄與控制器發(fā)送拉伸指令，所述壓力記錄與控制器12按預(yù)定長度拉伸彈性變形感應(yīng)絲。較佳的，所述預(yù)設(shè)閾值為初始壓力值的0.05%。
[0041]前述的測量裝置，其中，所述終端機(jī)14還包括處理器和顯示器(未示出)，用于對測試結(jié)果進(jìn)行分析及顯示。
[0042]前述的測量裝置，其中，所述的加熱套2與溫度控制器13連接。通過設(shè)置的溫度控制器，使實驗條件與井下鉆進(jìn)條件一致。較佳的，所述的溫度控制器13與終端機(jī)14通信連接。
[0043]較佳的，前述的通信連接可以采用有線或無線方式，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。
[0044]以下結(jié)合上述較佳實施例對測試過程說明如下:
[0045]測試前，模擬井壁的制備，如圖1、圖2所示，將實心鋼柱5插入缸體1內(nèi)腔，放入兩張金屬網(wǎng)4，使其緊貼實心鋼柱5外表面。在外貼金屬網(wǎng)4的實心鋼柱5與缸體內(nèi)壁形成的空間中放入巖樣3，該巖樣可以是膨潤土、泥頁巖顆粒、石膏巖，也可以是從易縮徑地層獲取的巖樣。將承壓板6壓在巖樣上，并通過液壓泵將巖樣3壓實。當(dāng)巖樣3被擠壓后，可以補充巖樣3，繼續(xù)利用承壓板6壓實巖樣，至巖樣高度接近于缸體1內(nèi)腔高度即可，抽出實心鋼柱5，完成模擬井壁的制備。
[0046]測試時，如圖3、圖4所示，插入彈性鋼圈9至模擬井壁內(nèi)腔，調(diào)整彈性變形感應(yīng)絲10的拉伸長度，使彈性鋼圈9與金屬網(wǎng)4相切。繼續(xù)調(diào)整彈性形變感應(yīng)絲10的拉伸長度以調(diào)整壓力記錄與控制器12，確認(rèn)此時彈性鋼圈9與金屬網(wǎng)4之間作用的壓力值為零或為一個固定值，即初始壓力值。開啟溫度控制器13，通過加熱套2控制缸體1內(nèi)溫度。由注液孔8注入待測鉆井液至液面與巖樣高度平齊，并同時開啟壓力記錄與控制器12。當(dāng)巖樣浸沒在鉆井液中后發(fā)生膨脹而引起縮徑，必然會擠壓金屬網(wǎng)4向缸體1中心移動，繼而擠壓彈性鋼圈9，擠壓必然會改變彈性鋼圈9的微小形變，壓力記錄與控制器12記錄壓力值的變化，并將測試的壓力值傳輸給終端機(jī)14，比較器將從壓力記錄與控制器獲得的壓力值與初始壓力值比較，當(dāng)差值>預(yù)設(shè)閾值時，發(fā)送器將拉伸指令發(fā)送給壓力記錄與控制器12，從而按預(yù)設(shè)長度拉伸彈性變形感應(yīng)絲10，從而改變彈性鋼圈9的狀態(tài)，減小彈性鋼圈9與金屬網(wǎng)4之間的壓力值，若此時的測試壓力值與初始壓力值的差值小于預(yù)設(shè)閾值，發(fā)送器則不會再向壓力記錄與控制器12發(fā)出拉伸彈性感應(yīng)絲10的指令，若此時的測試壓力值與初始壓力值的差值大于預(yù)設(shè)閾值時，發(fā)送器則會再向壓力記錄與控制器12發(fā)出拉伸彈性感應(yīng)絲10的指令，直至差值小于預(yù)設(shè)閾值為止。較佳的，所述預(yù)設(shè)閾值為初始壓力值的0.05%。此時，終端機(jī)14從壓力記錄與控制器12獲得彈性形變感應(yīng)絲10的拉伸長度，彈性變形感應(yīng)絲的伸長量直接反映了記錄彈性鋼圈9形變量的大小。通過調(diào)整與壓力記錄與控制器12相連的彈性感應(yīng)絲10的拉伸長度以保證彈性鋼圈9與金屬網(wǎng)4之間作用的壓力值與測定前始終一致，即實現(xiàn)了終端機(jī)14獲取的彈性鋼圈9形變量的大小是彈性鋼圈9施于金屬網(wǎng)4恒定壓力值條件下測得的。彈性鋼圈9形變量越大，說明該鉆井液抑制井眼縮徑程度的能力越弱；其形變量越小，說明該鉆井液抑制井眼縮徑程度的能力越強(qiáng)。
[0047]彈性鋼圈9形變量的測試結(jié)果實時傳輸給終端14，終端機(jī)14對測試結(jié)果進(jìn)行分析及顯示。
[0048]綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，按照本實用新型提供的測量裝置，使實驗條件與井下縮徑條件一致，能最大限度地模擬井下縮徑過程，使測量結(jié)果更能反映實際鉆井條件下鉆井液抑制井眼縮徑程度，從而為鉆井液處理劑優(yōu)選和體系配方優(yōu)化提供技術(shù)支持。
[0049]以上所述僅是本實用新型的較佳實施例，凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)方案對以上實施例進(jìn)行的任何簡單修改和等同變換，均屬于本實用新型保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于評價鉆井液抑制井眼縮徑程度的測量裝置，包括缸體，缸蓋，其特征在于，還包括: 巖樣經(jīng)壓緊后形成的模擬井壁，所述模擬井壁外壁緊貼在缸體內(nèi)壁上； 金屬網(wǎng)，緊密貼合在模擬井壁的內(nèi)壁上； 彈性鋼圈，置于模擬井壁內(nèi)腔中，并與金屬網(wǎng)相切；當(dāng)巖樣浸沒在鉆井液中發(fā)生膨脹而引起縮徑時，彈性金屬網(wǎng)擠壓彈性鋼圈使其產(chǎn)生形變； 置于彈性鋼圈內(nèi)的彈性變形感應(yīng)絲，其兩端分別與彈性鋼圈沿模擬井壁深度方向上的兩端連接； 置于彈性鋼圈內(nèi)部的壓力檢測單元； 壓力記錄與控制器，通過彈性感應(yīng)傳導(dǎo)線與彈性變形感應(yīng)絲連接； 設(shè)置在缸體外部的加熱套； 缸蓋上開設(shè)的注液孔，用于注入鉆井液； 終端機(jī)，與所述壓力記錄與控制器通信連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述終端機(jī)還包括處理器和顯示器，用于對測試結(jié)果進(jìn)行分析及顯示。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述的加熱套與溫度控制器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測量裝置，其特征在于，所述的溫度控制器與終端機(jī)通信連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述金屬網(wǎng)的數(shù)量為2張。
【文檔編號】G01N33/00GK204214834SQ201420628272
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】褚奇, 李濤, 李舟軍, 宋兆輝, 薛玉志 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院