高温堵漏凝胶性能测试仪的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种高温堵漏凝胶性能测试仪，包括用于储存胶体的胶体容器，所述胶体容器的顶部设置有卡钳法兰、底部设置有与胶体容器内壁紧密接触的耐高温氟胶密封塞，卡钳法兰与耐高温氟胶密封塞将胶体密封在所述胶体容器内；所述耐高温氟胶密封塞的底部垂直连接有丝杆，所述丝杆与用于驱动耐高温氟胶密封塞上移或下移的升降机构连接；所述丝杆顶部与氟胶密封之间设置有重力传感器，胶体容器的侧壁上分别设置有第一温度传感器、第二温度传感器，所述重力传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、升降机构均与控制系统连接，胶体容器的侧壁上设置有放气阀、加热层及保温装置。本发明可以准确评价堵漏凝胶的抗温性，成胶性，粘壁性，膨胀性及承压性。
【专利说明】高温堵漏凝胶性能测试仪
【技术领域】
[0001] 本发明涉及石油勘探开发的过程中油气田钻井流体封堵地层漏失领域，尤其涉及 一种能够模拟地层温度下凝胶状态的仪器，用于测试凝胶在地层温度下的成胶性、粘壁性、 膨胀性、承压性的高温堵漏凝胶性能测试仪。
【背景技术】
[0002] 自现代石油工业诞生至今，井漏（问题）一直伴随着石油天然气的勘探开发进程， 并对石油工业的发展产生了严重的影响。井漏造成的钻井成本增加、施工周期延长、储层污 染加大等问题也一直困扰着石油工作者。
[0003] 据国外统计，当前钻井井下所遇复杂情况造成的损失中：漏失占58. 5%，井壁不 稳定占24 %，卡钻占3. 5 %，钻头泥包占3. 5 %，重晶石沉降占3. 5 %，钻井液处理不当占 3. 5%，以漏失引起的损失最大。所以解决井眼漏失问题将会对我们在钻井过程中节约成本 并加速成本回收，保证钻井施工安全和新技术的研发应用有着极大地积极意义。通过分析 不同井漏类型和处理井漏的办法，发现凝胶作为一种优质、高效的堵漏浆体越来越广泛的 被用来封堵地层恶性漏失。为了有效提高凝胶在封堵地层恶性漏失中的成功率，需要（保 证）凝胶具有良好的抗温性，成胶性，粘壁性，膨胀性及承压性等性能，以达到凝胶抗冲稀， 停的住，填的满，强度高等堵漏性能要求。而目前还没有相关仪器能准确评价堵漏凝胶所需 上述全部核心性能。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种能够评价凝胶在地层 温度下成胶状态的抗温性、成胶性、粘壁性、膨胀性、承压性的高温堵漏凝胶性能测试仪。
[0005] -种高温堵漏凝胶性能测试仪，包括用于存储胶体的胶体容器，所述胶体容器的 顶部设置有卡钳法兰、底部设置有与胶体容器内壁紧密接触的耐高温氟胶密封塞，卡钳法 兰与耐高温氟胶密封塞将胶体密封在所述胶体容器内；所述耐高温氟胶密封塞的底部垂直 连接有丝杆，所述丝杆与用于驱动耐高温氟胶密封塞上移或下移的升降机构连接；所述丝 杆顶部与耐高温氟胶密封之间设置有重力传感器，胶体容器的侧壁上分别设置有第一温度 传感器、第二温度传感器，所述重力传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、升降机构均 与控制系统连接，胶体容器的侧壁上设置有放气阀、加热层及保温装置。
[0006] 进一步地，如上所述的高温堵漏凝胶性能测试仪，所述卡钳法兰上设置有压力表。
[0007] 进一步地，如上所述的高温堵漏凝胶性能测试仪，所述加热层及保温装置采用履 带式加热器作热源，配以保温材料及外壳。
[0008] 进一步地，如上所述的高温堵漏凝胶性能测试仪，所述放气阀的安全压力为 0· 3Mpa，超过此压力自动泄压。
[0009] 进一步地，如上所述的高温堵漏凝胶性能测试仪，所述第一温度传感器3、第二温 度传感器6的量程范围为0?300°C，测量精度为0. 1°C，材料为不锈钢。
[0010] 本发明提供的高温堵漏凝胶的性能测试仪，可以评价堵漏凝胶的抗温性，成胶性， 粘壁性，膨胀性及承压性，解决了在钻井过程中用于封堵地层恶性漏失的凝胶性能准确评 价问题：1)在地层温度下，凝胶的实际存在状态（凝胶抗温性、成胶性及挂壁性）；2)在不 同温度下，凝胶的成胶时间及承压强度；3)加热不同时间后，凝胶的承压能力变化；4)凝胶 在不同温度下的体积膨胀量。通过该仪器测量数据可分析注入漏层的凝胶所能封隔的压力 值，判断井下凝胶的存在状态（例如抗温性、膨胀性，成胶性及挂壁性等），为判断凝胶堵漏 的可行性提供实验依据。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1为本发明高温堵漏凝胶性能测试仪的结构示意图。
【具体实施方式】
[0012] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本 发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳 动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0013] 图1为本发明高温堵漏凝胶性能测试仪的结构示意图，如图1所示，本发明提供的 高温堵漏凝胶性能测试仪，包括用于储存胶体的胶体容器2,所述胶体容器2的顶部设置有 卡钳法兰9、底部设置有与胶体容器2内壁紧密接触的耐高温氟胶密封塞8,卡钳法兰9与 耐高温氟胶密封塞8将胶体密封在所述胶体容器2内；所述耐高温氟胶密封塞8的底部垂 直连接有丝杆，所述丝杆与用于驱动耐高温氟胶密封塞上移或下移的升降机构7连接；所 述丝杆顶部与耐高温氟胶密封8之间设置有重力传感器5,胶体容器2的侧壁上分别设置有 第一温度传感器3、第二温度传感器6,所述重力传感器5、第一温度传感器3、第二温度传感 器6、升降机构7均与控制系统连接，胶体容器2的侧壁上设置有放气阀、加热层及保温装置 4。
[0014] 本发明提供的高温堵漏凝胶的性能测试仪，可以评价堵漏凝胶的抗温性，成胶性， 粘壁性，膨胀性及承压性。
[0015] 进一步地，所述卡钳法兰9上设置有压力表1。所述加热层及保温装置采用履带 式加热器作热源，配以保温材料及外壳。所述放气阀的安全压力为〇. 3Mpa，超过此压力自 动泄压。所述第一温度传感器3、第二温度传感器6的量程范围为0?300°C，测量精度为 0. 1°C，材料为不锈钢。
[0016] 所述放气阀在容器的侧壁上，其安全压力为0· 3Mpa，超过此压力即可泄压，保证安 全；所述胶体容器2尺寸为内径7in、高100cm。所述加热及保温装置4以履带式加热器作 热源，配以保温材料及外壳，最高工作温度750°C。所述重力传感器5最大量程为2t的称重 传感器。升降机构7采用方型蜗轮丝杆结构，升降比较平稳，升降速度可设置，驱动器选用 伺服电机进行配制。所述耐高温氟胶密封塞8可耐高温，保证隔绝温度的情况下与内腔体 紧密接触。所述胶体容器2的内腔体采用SUS304不锈钢进行制作，外部采用加热丝进行加 热，最外部进行保温，采用性能良好的保温材料。
[0017] 实施例1 :
[0018] 此实例评价了 140°C下的凝胶承压能力。
[0019] ①打开设备开启按钮，打开卡钳法兰9,向胶体容器2中注入配制好的凝胶溶液。 封好卡钳法兰9,关闭放气阀。通过控制系统设置胶体容器2的加热层的加热温度为140°C;
[0020] ②通过第一温度传感器3、第二温度传感器6监测胶体容器2内胶体的温度，通过 控制系统观察加热时间和实测加热温度；
[0021] ③达到加热时间后，打开放气阀放气，防止内部气体回压影响实验结果并防止实 验人员被高温气体灼伤；
[0022] ④通过控制系统打开升降机构7,与升降机构7连接的丝杆开始上升，通过控制系 统开始监测重力传感器5传来的压力数据，并通过控制器自动生成关于压力、温度随时间 变化的曲线；观察凝胶的压力--时间曲线，压力值达到最大时的读数，即为胶体最大承压 值；
[0023] ⑤获得读数后，从仪器中拷贝实验数据，再通过控制系统将升降机构下降，最终取 出耐高温氟胶密封塞8,排出胶体。
[0024] 实施例2 :
[0025] 此实例分析了 150°C条件下凝胶吐舌长度，测试其粘壁性。
[0026] ①打开设备开启按钮，打开卡钳法兰9,向胶体容器2中注入配制好的凝胶溶液。 封好卡钳法兰9,关闭放气阀。通过控制系统设置凝胶的加热温度为150°C ;
[0027] ②通过第一温度传感器3、第二温度传感器6监测胶体容器2内腔体胶体的温度。 通过控制系统观察加热时间和实测加热温度；
[0028] ③达到加热时间后，打开放气阀放气，防止内部气体回压影响实验结果并防止实 验人员被高温气体灼伤；
[0029] ④点击设备关闭按钮，关闭设备。冷却后，通过控制系统控制升降机构下降，最终 取出耐高温氟胶密封塞8,用卡尺测量胶体的吐舌长度并记录L1 ;
[0030] ⑤数据采集结束后，在容器2顶部打开卡钳法兰9,从上部按压凝胶，从胶体容器2 底部排出胶体。（凝胶从容器2底部排出，吐舌长度是从容器底部的底表面开始测到凝胶下 垂后顶部的长度）
[0031] 实例 3
[0032] 此实例评价了凝胶150°C加热10h过程中，凝胶的承压强度变化（测量凝胶承压强 度随时间的变化，表征的是承压随时间的变化）。
[0033] ①打开设备开启按钮，打开卡钳法兰9,向胶体容器2中注入配制好的凝胶溶液。 封好卡钳法兰9,关闭放气阀。通过控制系统设置凝胶的加热温度为150°C ;
[0034] ②通过第一温度传感器3、第二温度传感器6监测胶体容器2内腔体胶体的温度。 通过控制系统观察加热时间和实测加热温度；
[0035] ③达到加热时间后，打开放气阀放气，防止内部气体回压影响实验结果并防止实 验人员被高温气体灼伤；
[0036] ④加热lh后，通过控制系统控制升降机构上升，然后获取与升降机构连接的丝杆 上设置的重力传感器5传来的压力数据，并自动生成关于压力、温度数据；观察压力--时 间曲线，压力值达到最大时的读数，即为加热lh后胶体承压值P1 ;
[0037] ⑤重复步骤③?④，分别测试接下来2h?10h每个小时的凝胶承压数值P2? Pio。获得数据后，整理、分析承压数值随时间变化情况。
[0038] ⑥通过控制系统控制升降机构7下降，取出耐高温氟胶密封塞8,排出胶体。
[0039] 实施例4 :
[0040] 此实例评价了在160°C下凝胶膨胀量测试。
[0041] ①打开设备开启按钮，打开卡钳法兰9,向胶体容器2中注入配制好的凝胶溶液。 用卡尺测量液面距离胶体容器2顶部距离，并记录L1 ;
[0042] ②封好卡钳法兰9,关闭放气阀。通过控制系统控制凝胶加热温度为160°C ;
[0043] ③通过第一温度传感器3、第二温度传感器6监测胶体容器2内腔体胶体的温度。 通过控制系统观察加热时间和实测加热温度；
[0044] ④达到加热时间后，打开放气阀放气，防止内部高温气体灼伤实验人员；
[0045] ⑤点击设备关闭按钮，关闭设备。凝胶冷却后，打开顶部卡钳法兰9,用卡尺再次测 量膨胀后胶面到胶体容器2顶部距离，并记录L2 ;
[0046] ⑥得到胶体面的在容器2中的升高距离，并通过胶体容器2的直径计算胶体膨胀 体积量VI ;
[0047] ⑦实验结束后，通过控制系统控制升降机构下降，然后取出耐高温氟胶密封塞8， 排出胶体。
[〇〇48] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽 管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然 可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替 换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精 神和范围。
【权利要求】
1. 一种高温堵漏凝胶性能测试仪，其特征在于，包括用于储存胶体的胶体容器（2)，所 述胶体容器（2)的顶部设置有卡钳法兰（9)、底部设置有与胶体容器（2)内壁紧密接触的耐 高温氟胶密封塞（8)，卡钳法兰（9)与耐高温氟胶密封塞（8)将胶体密封在所述胶体容器 (2)内；所述耐高温氟胶密封塞（8)的底部垂直连接有丝杆，所述丝杆与用于驱动耐高温氟 胶密封塞上移或下移的升降机构（7)连接；所述丝杆顶部与耐高温氟胶密封（8)之间设置 有重力传感器（5)，胶体容器（2)的侧壁上分别设置有第一温度传感器（3)、第二温度传感 器（6)，所述重力传感器（5)、第一温度传感器（3)、第二温度传感器（6)、升降机构（7)均与 控制系统连接，胶体容器（2)的侧壁上设置有放气阀、加热层及保温装置（4)。
2. 根据权利要求1所述的高温堵漏凝胶性能测试仪，其特征在于，所述卡钳法兰（9)上 设置有压力表（1)。
3. 根据权利要求1所述的高温堵漏凝胶性能测试仪，其特征在于，所述加热层及保温 装置采用履带式加热器作热源，配以保温材料及外壳。
4. 根据权利要求1所述的高温堵漏凝胶性能测试仪，其特征在于，所述放气阀的安全 压力为〇· 3Mpa，超过此压力自动泄压。
5. 根据权利要求1所述的高温堵漏凝胶性能测试仪，其特征在于，所述第一温度传感 器（3)、第二温度传感器（6)的量程范围为0?300°C，测量精度为0. 1°C，材料为不锈钢。
【文档编号】G01N33/00GK104090073SQ201410315917
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月3日 优先权日:2014年7月3日
【发明者】李志勇, 杨超, 马攀, 陈帅, 李鸿飞, 韦火云, 张晋文, 李洋 申请人:中国石油大学(北京)