一種用于評價(jià)抑制膨潤土造漿性能的實(shí)驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種用于評價(jià)抑制膨潤土造漿性能的實(shí)驗(yàn)裝置，包括機(jī)架、用于盛裝鉆井液的缸體、缸蓋及置于缸體底部的攪拌器，其中，還包括：置于缸體內(nèi)部的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子通過動(dòng)力傳輸線與旋轉(zhuǎn)電機(jī)相連；所述轉(zhuǎn)子通過旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；所述轉(zhuǎn)子為中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)置有一懸錘；流變參數(shù)記錄器，用于將懸錘的旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的鉆井液流變參數(shù)；設(shè)置在缸體外部的加熱套，所述加熱套與溫度控制器連接。缸蓋上開設(shè)的進(jìn)樣孔，所述進(jìn)樣孔與膨潤土供給裝置連接。可以在不同溫度條件下實(shí)時(shí)并連續(xù)監(jiān)測不同膨潤土含量條件下的鉆井液流變參數(shù)，簡化操作步驟，提高測量效率，最大限度地排除人為和操作因素造成的測量誤差，提高了測量精度，結(jié)構(gòu)簡單，便于推廣應(yīng)用。
【專利說明】一種用于評價(jià)抑制膨潤土造漿性能的實(shí)驗(yàn)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及鉆井液性能測試領(lǐng)域，特別涉及一種用于評價(jià)抑制膨潤土造漿性能的實(shí)驗(yàn)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在油氣鉆探過程中，當(dāng)鉆遇泥頁巖地層時(shí)，泥頁巖的水化膨脹和水化分散將導(dǎo)致井壁失穩(wěn)、泥包鉆頭和井眼凈化等一系列問題。目前，向鉆井液中添加抑制劑配制強(qiáng)抑制鉆井液體系是最常用的技術(shù)手段。然而，鉆井液抑制劑品種千差萬別，不同種類與濃度的抑制劑均會(huì)對鉆井液的抑制性能產(chǎn)生影響，另外，鉆井液體系中其他組分含量的變化也會(huì)影響鉆井液的抑制性能。所以，在配制強(qiáng)抑制鉆井液體系時(shí)，需要充分把握各處理劑的加量對鉆井液抑制性能的影響規(guī)律，尤其是其中起關(guān)鍵作用的抑制劑的量對鉆井液抑制性能的影響規(guī)律。目前，較為通用的鉆井液抑制性能評價(jià)方法有線性膨脹法、滾動(dòng)回收法和膨潤土造漿性能實(shí)驗(yàn)。線性膨脹法能夠有效評價(jià)鉆井液體系對巖屑抑制膨脹的作用，但不能表征鉆井液體系抑制分散的作用；滾動(dòng)回收率法能夠有效評價(jià)鉆井液體系抑制分散性能，但不能表征鉆井液體系抑制膨脹作用；因此，在常規(guī)鉆井液抑制性能評價(jià)測試時(shí)，常以Μ-1公司在2002年申請的發(fā)明專利(US6484821)有關(guān)以抑制膨潤土造漿實(shí)驗(yàn)所涉及的評價(jià)方法測出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果作為評價(jià)鉆井液抑制性優(yōu)劣的參考標(biāo)準(zhǔn)。該方法是向鉆井液中定量加入鈉基膨潤土，調(diào)節(jié)pH不低于9.0，高速攪拌20分鐘后，在一定溫度下熱滾16小時(shí)，冷卻后測定鉆井液流變參數(shù)；再加入等量的膨潤土，并重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟，直至鉆井液的流變參數(shù)(多以動(dòng)切力和3轉(zhuǎn)讀數(shù)作為參考流變參數(shù))足夠大，以致流變參數(shù)儀器無法測出為止，繪制鉆井液流變參數(shù)隨膨潤土質(zhì)量濃度的變化曲線。相同膨潤土質(zhì)量濃度條件下，鉆井液流變參數(shù)值越小，則該鉆井液的抑制性能越強(qiáng)；若鉆井液流變參數(shù)值越大，則該鉆井液的抑制性能越弱。然而，該方法中所測流變參數(shù)是冷卻后的鉆井液流變參數(shù)，然而不同溫度條件下鉆井液的流變參數(shù)的大小對于評價(jià)鉆井液的抑制性更有說服力，常規(guī)儀器設(shè)備無法在此操作方法上測定高于室溫條件下鉆井液的流變參數(shù)。另外，利用該評價(jià)方法需要在實(shí)驗(yàn)期間向鉆井液加入定量的鈉基膨潤土，至于介于兩次膨潤土加量之間鉆井液的流變參數(shù)的微小變化則無法實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測。此外，在添加等量的膨潤土?xí)r，需要拆裝盛放鉆井液的老化罐，高溫老化前，滾子爐存在升溫過程，高溫老化結(jié)束后，從滾子爐中取出則又存在降溫過程，不但增加由于人為因素和操作因素造成的誤差，而且實(shí)驗(yàn)效率不高。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)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(jià)抑制膨潤土造漿性能的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)現(xiàn)在不同溫度條件下實(shí)時(shí)監(jiān)測不同鈉基膨潤土含量條件下的鉆井液流變參數(shù)，最大限度地排除人為和操作因素造成的測量誤差，提高測量精度及效率，并且結(jié)構(gòu)簡單，便于推廣應(yīng)用。
[0004]本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，依據(jù)本實(shí)用新型提供的一種用于評價(jià)抑制膨潤土造漿性能的實(shí)驗(yàn)裝置，包括機(jī)架、用于盛裝鉆井液的缸體、缸蓋及置于缸體底部的攪拌器，其中，還包括:
[0005]置于缸體內(nèi)部的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子通過動(dòng)力傳輸線與旋轉(zhuǎn)電機(jī)相連；所述轉(zhuǎn)子通過旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；所述轉(zhuǎn)子為中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)置有一懸錘；
[0006]流變參數(shù)記錄器，用于將懸錘的旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的鉆井液流變參數(shù)；
[0007]設(shè)置在缸體外部的加熱套，所述加熱套與溫度控制器連接。
[0008]缸蓋上開設(shè)的進(jìn)樣孔，所述進(jìn)樣孔與膨潤土供給裝置連接。
[0009]采用上述結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子與懸錘環(huán)隙中的鉆井液旋轉(zhuǎn)。由于鉆井液的粘滯性，環(huán)隙中鉆井液的旋轉(zhuǎn)會(huì)帶動(dòng)懸錘的旋轉(zhuǎn)，粘滯性越強(qiáng)，旋轉(zhuǎn)角度越大。根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律，即旋轉(zhuǎn)角度的大小與鉆井液粘度呈正比的規(guī)律，懸錘的旋轉(zhuǎn)角度通過流變參數(shù)傳輸線傳輸給流變參數(shù)記錄器，由流變參數(shù)記錄器將懸錘的旋轉(zhuǎn)角度換算成相應(yīng)的鉆井液流變參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了高溫條件下鉆井液流變參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，減少了人為操作，簡化了操作步驟。
[0010]本實(shí)用新型還可以采取以下技術(shù)方案進(jìn)一步實(shí)現(xiàn):
[0011]前述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，所述轉(zhuǎn)子外部還包裹有內(nèi)缸體，所述內(nèi)缸體側(cè)壁開有通孔，且所述內(nèi)缸體與缸蓋固定連接。通過設(shè)置內(nèi)缸體保證了測試過程中攪拌器在攪拌過程中引起的晃動(dòng)不會(huì)影響測試的準(zhǔn)確性；在內(nèi)缸體側(cè)壁開有通孔保證了內(nèi)缸體內(nèi)部與外部的鉆井液物質(zhì)組分相同，以保證待測鉆井液的均質(zhì)性，繼而保證測試過程的連續(xù)性和測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0012]前述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)與轉(zhuǎn)速控制器連接。轉(zhuǎn)速控制器用于將旋轉(zhuǎn)電機(jī)調(diào)制預(yù)定轉(zhuǎn)速，以使轉(zhuǎn)子以某一;〖亙速旋轉(zhuǎn)。
[0013]前述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，所述加熱套與溫度控制器連接。溫度控制器用于控制加熱套的加熱溫度，將缸體內(nèi)鉆井液的溫度升至預(yù)定溫度。
[0014]前述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，所述膨潤土供給裝置包括膨潤土存儲(chǔ)器及與其連接的壓力泵。壓力泵可將試劑存儲(chǔ)器內(nèi)的膨潤土通過進(jìn)樣孔流入缸體中。
[0015]前述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，所述攪拌裝置為連接有攪拌電機(jī)的攪拌器。通過攪拌保證鉆井液與膨潤土混合的均勻性。
[0016]前述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，所述轉(zhuǎn)速控制器、流變參數(shù)記錄器、溫度控制器、壓力泵及攪拌電機(jī)分別與中央控制器連接。
[0017]前述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，所述的缸蓋與缸體之間設(shè)有密封圈。
[0018]前述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，所述的機(jī)架包括底座、固定在底座上的缸體支架和側(cè)架、以及置于缸體上方的用于固定旋轉(zhuǎn)電機(jī)的支撐桿。
[0019]綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的用于評價(jià)抑制膨潤土造漿性能的實(shí)驗(yàn)裝置，可以在高溫條件下實(shí)時(shí)監(jiān)測不同鈉基膨潤土含量條件下的鉆井液流變參數(shù)，簡化操作步驟，提高測量效率，并最大限度地排除人為和操作因素造成的測量誤差，從而提高了測量精度，并且結(jié)構(gòu)簡單，便于推廣應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)、特征及其效果，詳細(xì)說明如下:
[0022]如圖1所示，本實(shí)用新型提供的一種用于評價(jià)抑制膨潤土造漿性能的實(shí)驗(yàn)裝置，包括機(jī)架、用于盛裝鉆井液的缸體5、缸蓋6及置于缸體5底部的攪拌器8，其中，還包括置于缸體5內(nèi)部的轉(zhuǎn)子14，所述轉(zhuǎn)子14通過動(dòng)力傳輸線15與旋轉(zhuǎn)電機(jī)16相連；所述轉(zhuǎn)子14為中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)置有一懸錘18，所述懸錘通過流變參數(shù)傳輸線19與流變參數(shù)記錄器20連接；所述缸體5外部設(shè)有加熱套10 ;所述缸蓋6開有進(jìn)樣孔21，所述進(jìn)樣孔21與裝有膨潤土的膨潤土存儲(chǔ)器22連接。
[0023]采用上述結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子14的旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子14與懸錘18環(huán)隙中的鉆井液旋轉(zhuǎn)。由于鉆井液的粘滯性，環(huán)隙中鉆井液的旋轉(zhuǎn)會(huì)帶動(dòng)懸錘18的旋轉(zhuǎn)，粘滯性越強(qiáng)，旋轉(zhuǎn)角度越大。根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律，即旋轉(zhuǎn)角度的大小與鉆井液粘度呈正比的規(guī)律，懸錘的旋轉(zhuǎn)角度通過流變參數(shù)傳輸線19傳輸給流變參數(shù)記錄器20，由流變參數(shù)記錄器20將懸錘18的旋轉(zhuǎn)角度換算成相應(yīng)的鉆井液流變參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了不同溫度條件下鉆井液流變參數(shù)的實(shí)時(shí)和連續(xù)監(jiān)測，減少了人為操作，簡化了操作步驟。
[0024]本實(shí)施方式可進(jìn)一步通過下面結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn):
[0025]前述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，所述轉(zhuǎn)子14外部還包裹有內(nèi)缸體12，所述內(nèi)缸體12側(cè)壁開有通孔13，且所述內(nèi)缸體與缸蓋固定連接。通過設(shè)置內(nèi)缸體12保證了測試過程中，攪拌器8在攪拌過程中引起的晃動(dòng)不會(huì)影響測試的準(zhǔn)確性；在內(nèi)缸體12側(cè)壁開有通孔保證了內(nèi)缸體12內(nèi)部與外部的鉆井液物質(zhì)組分相同，以保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0026]前述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)16與轉(zhuǎn)速控制器17連接。轉(zhuǎn)速控制器17用于將旋轉(zhuǎn)電機(jī)16調(diào)制預(yù)定轉(zhuǎn)速，以使轉(zhuǎn)子14以某一恒速旋轉(zhuǎn)。
[0027]前述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，所述加熱套10與溫度控制器11連接。溫度控制器11用于控制加熱套10的加熱溫度，將缸體5內(nèi)鉆井液的溫度升至預(yù)定溫度。
[0028]較佳的，前述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，所述膨潤土存儲(chǔ)器22與壓力泵23連接。壓力泵可將試劑存儲(chǔ)器內(nèi)的膨潤土通過進(jìn)樣孔流入缸體中。
[0029]前述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，所述攪拌器8與攪拌電機(jī)9連接。通過攪拌保證鉆井液與膨潤土混合的均勻性。
[0030]較佳的，前述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，所述轉(zhuǎn)速控制器17、流變參數(shù)記錄器20、溫度控制器11、壓力泵23及攪拌電機(jī)9分別與中央控制器24連接。所述連接可采用有線或無線方式。通過中央控制器24可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控。例如:中央控制器24可包括處理器和操作面板，還可設(shè)有顯示單元，用于顯示測試結(jié)果。
[0031]前述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，所述的缸蓋6與缸體5之間設(shè)有密封圈7。
[0032]前述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，所述的機(jī)架包括底座1、固定在底座1上的缸體支架4和側(cè)架2、以及置于缸體上方的用于固定旋轉(zhuǎn)電機(jī)16的支撐桿3。
[0033]以下結(jié)合上述較佳實(shí)施例對測試過程說明如下:
[0034](1)測試時(shí)，將鉆井液倒入缸體5內(nèi)，并保證鉆井液的液面浸沒轉(zhuǎn)子14和懸錘18。
[0035](2)啟動(dòng)攪拌電機(jī)9，通過攪拌器8攪拌缸體5內(nèi)的鉆井液。
[0036](3)開啟溫度控制器11，通過加熱套10將缸體5內(nèi)鉆井液的溫度升至預(yù)定溫度。
[0037](4)開啟轉(zhuǎn)速控制器17，將旋轉(zhuǎn)電機(jī)16調(diào)制預(yù)定鉆速，通過動(dòng)力傳輸線15使轉(zhuǎn)子14以某一恒速旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)子14與懸錘18環(huán)隙中的鉆井液旋轉(zhuǎn)。由于鉆井液的粘滯性，環(huán)隙中鉆井液的旋轉(zhuǎn)會(huì)帶動(dòng)懸錘18的旋轉(zhuǎn)。
[0038](5)懸錘18的旋轉(zhuǎn)角度通過流變參數(shù)傳輸線19傳輸給流變參數(shù)記錄器20，由流變參數(shù)記錄器20將懸錘18的旋轉(zhuǎn)角度換算成相應(yīng)的鉆井液流變參數(shù)，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果反饋至中央控制器24。
[0039](6)開啟壓力泵23，將膨潤土存儲(chǔ)器22中的膨潤土通過進(jìn)樣孔流入缸體5中與鉆井液混合。
[0040](7)重復(fù)步驟(5)、￠)，直至流變參數(shù)無法測出或至預(yù)定測試終止時(shí)刻為止。
[0041 ] (8)由中央控制器24繪制鉆井液流變參數(shù)隨膨潤土質(zhì)量濃度的變化曲線。
[0042]綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的用于評價(jià)抑制膨潤土造漿性能的實(shí)驗(yàn)裝置，可以在不同溫度條件下實(shí)時(shí)并連續(xù)監(jiān)測不同膨潤土含量條件下的鉆井液流變參數(shù)，簡化操作步驟，提高測量效率，并最大限度地排除人為和操作因素造成的測量誤差，從而提高了測量精度，并且結(jié)構(gòu)簡單，便于推廣應(yīng)用。
[0043]以上所述僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案對以上實(shí)施例進(jìn)行的任何簡單修改和等同變換，均屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于評價(jià)抑制膨潤土造漿性能的實(shí)驗(yàn)裝置，包括機(jī)架、用于盛裝鉆井液的缸體、缸蓋及置于缸體底部的攪拌裝置，其特征在于，還包括: 置于缸體內(nèi)部的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子通過旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；所述轉(zhuǎn)子為中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)置有一懸錘； 流變參數(shù)記錄器，用于將懸錘的旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的鉆井液流變參數(shù)； 設(shè)置在缸體外部的加熱套，所述加熱套與溫度控制器連接； 缸蓋上開設(shè)的進(jìn)樣孔，所述進(jìn)樣孔與膨潤土供給裝置連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子外部還包裹有內(nèi)缸體，所述內(nèi)缸體側(cè)壁開有通孔，且所述內(nèi)缸體與缸蓋固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述膨潤土供給裝置包括膨潤土存儲(chǔ)器及與其連接的壓力泵。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)與轉(zhuǎn)速控制器連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述攪拌裝置為連接有攪拌電機(jī)的攪拌器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)速控制器、流變參數(shù)記錄器、溫度控制器、壓力泵及攪拌電機(jī)分別與中央控制器連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的缸蓋與缸體之間設(shè)有密封圈。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的機(jī)架包括底座、固定在底座上的缸體支架和側(cè)架、以及置于缸體上方的用于固定旋轉(zhuǎn)電機(jī)的支撐桿。
【文檔編號】G01N11/14GK204214739SQ201420628387
【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, 唐文泉, 楊枝, 李舟軍, 王治法, 李濤, 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