CN203515574U

CN203515574U - 一种固井液冲洗效率评价装置

Info

Publication number: CN203515574U
Application number: CN201320648980.7U
Authority: CN
Inventors: 樊继强; 王治国; 刘卫中; 许春田; 陈小元; 贾丽君; 高明霞; 徐罗凤; 刘小霞; 蔡巍; 王委; 时益情
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Jiangsu Petroleum Engineering Corp
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Jiangsu Petroleum Engineering Corp
Priority date: 2013-10-21
Filing date: 2013-10-21
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2023-10-21

Abstract

本实用新型涉及一种固井液冲洗效率评价装置，泥浆泵出口阀通过管道与岩心套管进液阀相串联，岩心套管进液阀通过管道与电磁流量计及搅拌罐进口阀依次串联，搅拌罐的出口与泥浆泵进口阀相连接；泥浆泵出口阀与岩心套管进液阀之间设有旁通管路并安装有加压泵出口阀和加压泵；电磁流量计与搅拌罐进口阀之间设有放空口，放空口通过放空阀与主管道连接。岩心套管固定在岩心套管支架上，岩心套管支架与大齿轮固定连接，大齿轮的轴心安装有摇摆轴，摇摆轴的两端分别通过轴承座固定在机架上，机架上安装有摇摆驱动电机，摇摆驱动电机与减速箱传动连接，减速箱的输出轴上安装有小齿轮，小齿轮与大齿轮相啮合。该装置能够更简便精确地测定固井液的冲洗效率。

Description

一种固井液冲洗效率评价装置

技术领域

本实用新型涉及一种钻井试验装置，特别涉及一种固井液冲洗效率评价装置。

背景技术

现有技术中，通常采用的固井液冲洗效率评价方法主要有锥形瓶法、钻屑柱法、建立大型模拟井筒、室内模拟井筒评价装置和旋转黏度计法等等。

锥形瓶法：锥形瓶法是最早使用的方法,比较原始,也相对简单。该方法的具体操作步骤为：把10mL 钻井液放入锥形瓶,加入一定量的固井液,盖上瓶塞,摇动30 s ,从瓶中倒出混合物,观察冲洗情况。该方法非常简单,但有明显的缺陷,测量不准确,摇动力量的大小因人、因时而异,可重复性差,该方法只用于粗略地评价冲洗效果,现已很少使用。

钻屑柱法：称取500 g 钻屑,并用钻井液包裹,装入玻璃筒内,注入一定量的固井液,使固井液流过钻屑柱,根据冲洗掉的钻井液的质量计算冲洗效率。该方法与锥形瓶法相比有很大的进步,可以计算冲洗效率,但还是不完善,试验过程也比较复杂。

建立大型模拟井筒：通过建立模拟井筒实现真实顶替过程,但该方法不能实际观察冲洗效果,而且试验规模很大,需要大功率的循环设备,不适合在室内评价固井液的性能。

旋转黏度计法：该方法是使旋转黏度计的转筒外壁沾满钻井液,杯中装满固井液,转速设定在200 r/ min ,冲洗一定时间,观察冲洗效果。该方法可以直观地观测冲洗效果,但是不能定量表征冲洗效率,并且冲洗过程也与实际工况存在着较大的差距。因此,仍然不能指导现场施工。

室内模拟井筒评价装置：采用人工砂岩来模拟井壁, 冲洗效率评价实验在动态模拟井筒内进行,井筒内有模拟套管和模拟井壁。首先用钻井液充满井筒并加压,钻井液向井壁失水形成滤饼。然后用固井液顶替钻井液,达到一定的接触时间即停止顶替，采用称重法计算冲洗效率。此设备可以给出冲洗效率，对现场的指导意义也是最大的，但目前此类设备只能用于在实验室课题研究，各个配套设备还并不完善，尚未有一套完整的实验装置及配套设施应用于实际生产。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种固井液冲洗效率评价装置，能够更简便精确地测定固井液的冲洗效率。

为解决以上技术问题，本实用新型所提供的一种固井液冲洗效率评价装置，包括岩心套管、泥浆泵、搅拌罐、电磁流量计和加压泵，所述岩心套管的进液口通过活接头连接有岩心套管进液阀，所述岩心套管的出液口通过活接头连接有岩心套管出液阀；所述泥浆泵的进口安装有泥浆泵进口阀，所述泥浆泵的出口安装有泥浆泵出口阀；所述搅拌罐的进口安装有搅拌罐进口阀，所述搅拌罐的底部设有搅拌罐排空阀，所述泥浆泵出口阀通过管道与所述岩心套管进液阀相串联，所述岩心套管进液阀通过管道与所述电磁流量计及所述搅拌罐进口阀依次串联，所述搅拌罐的出口与所述泥浆泵进口阀相连接；所述泥浆泵出口阀与所述岩心套管进液阀之间设有旁通管路，该旁通管路上安装有加压泵出口阀，所述加压泵出口阀与所述加压泵的出口相连接；所述电磁流量计与所述搅拌罐进口阀之间设有放空口，所述放空口通过放空阀与主管道连接。

相对于现有技术，本实用新型取得了以下有益效果：首先打开泥浆泵出口阀、泥浆泵进口阀、岩心套管进液阀、岩心套管出液阀和搅拌罐进口阀，同时关闭加压泵出口阀和放空阀，向搅拌罐注入定量的加热好的泥浆，开启搅拌电机对泥浆进行搅拌，根据要求对搅拌电机进行调速；然后开启泥浆泵把泥浆从搅拌罐中吸出流经岩心套管、电磁流量计再返入搅拌罐，如此循环，泥浆在岩心套管中形成泥饼，电磁流量计可以采集泥浆经过岩心套管的瞬时流量和累计流量；接着关闭泥浆泵出口阀和岩心套管出液阀，同时打开加压泵出口阀和加压泵，使岩心套管内压达到0.7MPa后停止；然后关闭加压泵出口阀，同时打开岩心套管出液阀和放空阀，对岩心套管进行放空，再通过活接头卸下岩心套管进行第一次称重记录；打开搅拌罐排空阀将泥浆排空后重新关闭，注入固井液，将岩心套管进液阀与岩心套管出液阀之间用跨接短管对接起来，启动泥浆泵对整个循环管路进行清洗；管路清洗完毕后关闭泥浆泵，放尽带有泥浆的固井液，重新向搅拌罐中注入新的固井液，拆除跨接短管，将岩心套管连接在岩心套管进液阀、岩心套管出液阀之间，用新的固井液对岩心套管中形成的泥饼进行冲洗；接着关闭岩心套管进液阀和岩心套管出液阀并拆开活接头，取下岩心套管进行第二次称重并记录；第二次称重记录后再将岩心套管连接到试验管路中继续冲洗一段时间，关闭岩心套管进液阀和岩心套管出液阀并拆开活接头，取下岩心套管进行第三次称重并记录；如此循环试验并记录，根据泥饼重量的变化计算冲洗效率。通过不同密度固井液冲洗岩心内的泥饼并称重，可以测试不同密度固井液冲洗泥浆的效果及性能。

作为本实用新型的优选方案，所述岩心套管包括取自地下井壁的人造岩心，所述人造岩心设有沿轴线延伸的通孔，所述人造岩心的两端分别套装有岩心保护套，所述岩心保护套分别插入岩心支架的内孔中且实现密封，两所述岩心支架的外周套装在外套管中且相互密封，所述外套管的两端口分别通过端盖封闭，两所述端盖的中心分别设有所述进液口和所述出液口；所述进液口和出液口分别与所述岩心的通孔相贯通，所述外套管底部设有套管排水口。选用井下取出的岩心制作成人造井壁，通孔孔径可以模拟现场井眼井径的变化，其失水形成泥饼的过程更符合井下条件；除泥浆流经的通孔外其余部位相互密封，从人造岩心壁管上渗透出来的水可以从套管排水口排出。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述岩心套管固定在岩心套管支架上，所述岩心套管支架与大齿轮固定连接，所述大齿轮的轴心安装有摇摆轴，所述摇摆轴的两端分别通过轴承座固定在机架上，所述机架上安装有摇摆驱动电机，所述摇摆驱动电机与减速箱传动连接，所述减速箱的输出轴上安装有小齿轮，所述小齿轮与所述大齿轮相啮合。摇摆驱动电机通过减速箱驱动小齿轮转动，小齿轮带动大齿轮绕摇摆轴转动，岩心套管随大齿轮可以在0~180°范围内摆动，满足试验的角度要求。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本实用新型。

图1为本实用新型固井液冲洗效率评价装置的管路示意图。

图2为本实用新型固井液冲洗效率评价装置中岩心套管的结构示意图。

图3为本实用新型固井液冲洗效率评价装置中角度调整机构的主视图。

图4为图3的左视图。

图中：1.岩心套管；1a.人造岩心；1b.岩心保护套；1c.岩心支架；1d.外套管；1d1.套管排水口；1e.端盖；1f.进液口；1g.出液口；1h.岩心套管进液阀；1j.岩心套管出液阀；2.泥浆泵；2a.泥浆泵出口阀；2b.泥浆泵进口阀；3.搅拌罐；3a.搅拌罐进口阀；4.电磁流量计；5.加压泵；5a.加压泵出口阀；6.放空口；6a.放空阀；7.岩心套管支架；8.大齿轮；9.摇摆轴；10.轴承座；11.机架；12. 摇摆驱动电机；13.减速箱；14.小齿轮。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的固井液冲洗效率评价装置，包括岩心套管1、泥浆泵2、搅拌罐3、电磁流量计4和加压泵5，岩心套管1的进液口1f通过活接头连接有岩心套管进液阀1h，岩心套管1的出液口1g通过活接头连接有岩心套管出液阀1j；泥浆泵2的进口安装有泥浆泵进口阀2b，泥浆泵2的出口安装有泥浆泵出口阀2a；搅拌罐3的进口安装有搅拌罐进口阀3a，搅拌罐3的底部设有搅拌罐排空阀，泥浆泵出口阀2a通过管道与岩心套管进液阀1h相串联，岩心套管进液阀1h通过管道与电磁流量计4及搅拌罐进口阀3a依次串联，搅拌罐3的出口与泥浆泵进口阀2b相连接；泥浆泵出口阀2a与岩心套管进液阀1h之间设有旁通管路，该旁通管路上安装有加压泵出口阀5a，加压泵出口阀5a与加压泵5的出口相连接；电磁流量计4与搅拌罐进口阀3a之间设有放空口6，放空口6通过放空阀6a与主管道连接。

如图2所示，岩心套管1包括取自地下井壁的人造岩心1a，人造岩心1a设有沿轴线延伸的通孔，人造岩心1a的两端分别套装有岩心保护套1b，岩心保护套1b分别插入岩心支架1c的内孔中且实现密封，两岩心支架1c的外周套装在外套管1d中且相互密封，外套管1d的两端口分别通过端盖1e封闭，两端盖1e的中心分别设有进液口1f和出液口1g；进液口1f和出液口1g分别与岩心的通孔相贯通，外套管1d底部设有套管排水口1d1。

如图3、图4所示，岩心套管1固定在岩心套管支架7上，岩心套管支架7与大齿轮8固定连接，大齿轮8的轴心安装有摇摆轴9，摇摆轴9的两端分别通过轴承座10固定在机架11上，机架11上安装有摇摆驱动电机12，摇摆驱动电机12与减速箱13传动连接，减速箱13的输出轴上安装有小齿轮14，小齿轮14与大齿轮8相啮合。

按以下步骤进行试验：（1）打开泥浆泵出口阀2a、泥浆泵进口阀2b、岩心套管进液阀1h、岩心套管出液阀1j和搅拌罐进口阀3a，同时关闭加压泵出口阀5a和放空阀6a，向搅拌罐3注入定量的加热好的泥浆，开启搅拌电机对泥浆进行搅拌，根据要求对搅拌电机进行调速；启动摇摆驱动电机12通过减速箱驱动小齿轮转动，小齿轮带动大齿轮8绕摇摆轴9转动，岩心套管1随大齿轮8摆动至试验需要的角度。

（2）开启泥浆泵2把泥浆从搅拌罐3中吸出流经岩心套管1、电磁流量计4再返入搅拌罐3，如此循环，泥浆在人造岩心1a中形成泥饼，电磁流量计4可以采集泥浆经过岩心套管的瞬时流量和累计流量。

（3）接着关闭泥浆泵出口阀2a和岩心套管出液阀1j，同时打开加压泵出口阀5a和加压泵5，使岩心套管内压达到0.7MPa后停止，从人造岩心1a壁管上渗透出来的水从套管排水口1d1排出。

（4）关闭加压泵出口阀5a，同时打开岩心套管出液阀1j和放空阀6a，对岩心套管进行放空，再通过活接头卸下岩心套管进行第一次称重记录。

（5）打开搅拌罐排空阀将泥浆排空后重新关闭，注入固井液，将岩心套管进液阀1h与岩心套管出液阀1j之间用跨接短管对接起来，启动泥浆泵2对整个循环管路进行清洗，管路清洗完毕后关闭泥浆泵2，放尽带有泥浆的固井液。

（6）重新向搅拌罐3中注入新的固井液，拆除跨接短管，将岩心套管连接在岩心套管进液阀1h、岩心套管出液阀1j之间，旋转至所需的角度，用新的固井液对人造岩心1a中形成的泥饼进行冲洗；接着关闭岩心套管进液阀1h和岩心套管出液阀1j并拆开活接头，取下岩心套管进行第二次称重并记录。

（7）第二次称重记录后再将岩心套管连接到试验管路中继续冲洗一段时间，关闭岩心套管进液阀1h和岩心套管出液阀1j并拆开活接头，取下岩心套管进行第三次称重并记录；如此循环试验并记录，根据泥饼重量的变化计算冲洗效率。

以上所述仅为本实用新型之较佳可行实施例而已，非因此局限本实用新型的专利保护范围。除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。

Claims

1.一种固井液冲洗效率评价装置，包括岩心套管、泥浆泵、搅拌罐、电磁流量计和加压泵，其特征在于：所述岩心套管的进液口通过活接头连接有岩心套管进液阀，所述岩心套管的出液口通过活接头连接有岩心套管出液阀；所述泥浆泵的进口安装有泥浆泵进口阀，所述泥浆泵的出口安装有泥浆泵出口阀；所述搅拌罐的进口安装有搅拌罐进口阀，所述搅拌罐的底部设有搅拌罐排空阀，所述泥浆泵出口阀通过管道与所述岩心套管进液阀相串联，所述岩心套管进液阀通过管道与所述电磁流量计及所述搅拌罐进口阀依次串联，所述搅拌罐的出口与所述泥浆泵进口阀相连接；所述泥浆泵出口阀与所述岩心套管进液阀之间设有旁通管路，该旁通管路上安装有加压泵出口阀，所述加压泵出口阀与所述加压泵的出口相连接；所述电磁流量计与所述搅拌罐进口阀之间设有放空口，所述放空口通过放空阀与主管道连接。

2.根据权利要求1所述的固井液冲洗效率评价装置，其特征在于：所述岩心套管包括取自地下井壁的人造岩心，所述人造岩心设有沿轴线延伸的通孔，所述人造岩心的两端分别套装有岩心保护套，所述岩心保护套分别插入岩心支架的内孔中且实现密封，两所述岩心支架的外周套装在外套管中且相互密封，所述外套管的两端口分别通过端盖封闭，两所述端盖的中心分别设有所述进液口和所述出液口；所述进液口和出液口分别与所述岩心的通孔相贯通，所述外套管底部设有套管排水口。

3.根据权利要求1或2所述的固井液冲洗效率评价装置，其特征在于：所述岩心套管固定在岩心套管支架上，所述岩心套管支架与大齿轮固定连接，所述大齿轮的轴心安装有摇摆轴，所述摇摆轴的两端分别通过轴承座固定在机架上，所述机架上安装有摇摆驱动电机，所述摇摆驱动电机与减速箱传动连接，所述减速箱的输出轴上安装有小齿轮，所述小齿轮与所述大齿轮相啮合。