蓄能液气泡钻井液发生装置及流变性能测试装置及方法
【专利摘要】本发明涉及一种蓄能液气泡钻井液发生装置及流变性能测试装置及方法。其技术方案是泡沫发生器的输入端通过管线连接气体容器和表面活性剂容器，增压小车产生带压气体，并在压力作用下进入气体容器，表面活性剂容器中的发泡剂注入泡沫发生器，泡沫发生器中产生带压的泡沫或微泡沫进入混合器和钻井液混配之后产生蓄能液气泡钻井液；混合器的输出端连接到管式测量系统，通过活塞容器输出端设置的液体背压阀控制活塞容器中的水溶液以不同的流速流出，从而使蓄能液气泡钻井液以不同的流速通过管式测量系统。有益效果是：在高压下产生的泡沫或微泡沫，进入到环空高压力带中蓄能液气泡的抗压能力强；能够实现蓄能液气泡和钻井液的混配。
【专利说明】蓄能液气泡钻井液发生装置及流变性能测试装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种石油开采钻井辅助装置，特别涉及一种蓄能液气泡钻井液发生装置及流变性能测试装置及方法。
【背景技术】
[0002]泡沫及微泡沫钻井液具有静液柱压力低、滤失小、携岩性好、广泛用于低压、漏失及水敏性地层的钻井，特别是一些老油田的衰竭储集层以及海洋范围内的低压易漏地层。
[0003]《钻井液与完井液》杂志2007年5月第24卷第3期刊登了一篇题为《高性能欠平衡泡沫钻井液体系的研究》的资料，利用AGS-8、AGS-10与茶皂素复配得到高性能泡沫钻井液的起泡剂构建了微泡沫钻井液体系。其配方为:0.5% AGSS (AGS-8:AGS-10:茶皂素=4:6:5)+ 2.0% 黏土 + 0.3% FA367-1 I。
[0004]《长江大学学报(自科版)理工卷》杂志2007年6月第4卷第2期刊登了一篇题为《饱和盐水泡沫钻井液体系研究应用》的资料，利用饱和盐水作为基液构建了一种流变性和储层保护性较好的泡沫钻井液体系，其配方为:6%膨润土 +0.05%Na2C03+0.6%HTV_II+0.8%LV-CMC+1%SPNH+2%SMP+1.5%XCS_II+
36%NaCl+0.2%XC-ZQP+0.2%XC_FQP。
[0005]中国专利CNlOl 148579A公布了一种抗高温可循环微泡沫钻井液或完井液技术，其抗温能力达到200°C。中国专利CN101643641B和中国专利CN101649192A分别公布了一种微泡沫钻井液配方，并且简化了配制工艺，增强了微泡沫的稳定性，保护油气层效果好。
[0006]上述技术的缺点是涉及的泡沫及微泡沫钻井液都是在常压下发泡，然后注入到钻井液中，混配之后的泡沫钻井液进入到环空钻井液中，在环空高压力带的作用下，泡沫体积会被压缩，导致钻井液密度增加、静液柱压力上升，在钻遇低压易漏地层时很难起到防漏、堵漏的作用。
[0007]此外，常用的泡沫流变性评价方法是在常温、常压下测量的，与实际钻井液的工作环境相差较远，不符合高压力场泡沫制取工艺也不能完全反应泡沫的基本特性。因此，模拟井下的高温高压环境来测试泡沫的流变性能对于现场应用具有重要的指导意义。
[0008]《石油工业计算机应用》杂志2005年12月第13卷第4期刊登了一篇题为《高温高压下泡沫钻井液流变性实验分析》的资料，设计了一套模拟高压高压环境的泡沫流变性测试装置。上述技术的缺点是:1、虽然是在高温、高压条件下对泡沫流变性能展开测试，但是其发泡过程却是在常压下进行的，同样存在泡沫体积缩小，密度增加的问题；2、该方法只是评价了泡沫在高温高压下的流变性能，并没有混配钻井液，不能反映泡沫或微泡沫钻井液在高温高压下的流变特性。
[0009]《石油与天然气化工》杂志2008年6月第37卷第3期刊登了一篇题为《高温高压下DP-4泡沫性能实验研究》的资料，《科学技术与工程》杂志2013年I月第13卷第3期刊登了一篇题为《高压下泡沫性能参数的研究》的资料，这两篇资料介绍了一种在高压条件下起泡剂性能的评价方法。上述技术的缺陷是:1、该方法能够满足高压下发泡的条件，但是仅仅评价了起泡体积和泡沫半衰期，没有涉及泡沫流变性能；2、该方法同样没有涉及混配钻井液之后，泡沫或微泡沫钻井液的性能。
【发明内容】
[0010]本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种蓄能液气泡钻井液发生装置及流变性能测试装置及方法，能够在高压下发泡并且在高温、高压条件下评价蓄能液气泡钻井液的流变性能。
[0011]其技术方案是包括增压小车(I)、气体容器(2)、第一平流泵(3)、第二平流泵(4)、表面活性剂容器(5)、泡沫发生器(6)、第三平流泵(7)、钻井液岩粉容器(8)、混合器(9)、管式测量系统(10)、活塞容器(11)、液体背压阀(12)，所述的泡沫发生器(6)的输入端通过管线连接气体容器(2)和表面活性剂容器(5)，所述的气体容器(2)的底部设有第一平流泵
(3)，且气体容器(2)连接增压小车(1)，增压小车(I)产生带压气体，并在压力作用下进入气体容器(2)，通过第一平流泵(3)进入泡沫发生器(6);所述的表面活性剂容器(5)的底部连接第二平流泵(4)，将表面活性剂容器(5)中的发泡剂注入泡沫发生器(6)；
所述的泡沫发生器(6)的输出端连接到混合器(9)的底部，泡沫发生器中产生带压的泡沫或微泡沫进入混合器(9);另外，钻井液岩粉容器(8)的输出端通过管线并联到混合器
(9)的底部，钻井液岩粉容器(8)的输入端连接第三平流泵(7);所述的混合器(9)的输出端连接到管式测量系统(10)，混合后产生蓄能液气泡钻井液；
所述的管式测量系统(10)的输出端连接到活塞容器(11)，并通过活塞容器(11)输出端设置的液体背压阀(12)控制活塞容器中的水溶液以不同的流速流出，从而使蓄能液气泡钻井液以不同的流速通过管式测量系统(10)；
上述的管式测量系统(10)安设在恒温箱(16)内，且管式测量系统(10)的输出端设有视窗(18)，所述的视窗(18)的外侧设有图像采集区(17)，图像采集区(17)通过数据线连接到计算机系统(14);计算机系统(14)通过进口压力泵(19)采集进口压力，通过出口压力泵(20)采集出口压力，通过压力传感器组21采集管式测量系统的压差，所述的进口压力泵(19)、出口压力泵(20)和压力传感器组(21)均由数据线连接到计算机系统14。
上述的液体背压阀(12)的下部设有电子天平(13)，所述的电子天平(13)通过数据线连接到计算机系统(14)。
[0012]上述的钻井液岩粉容器(8)的输出端安装真空小车(15)，通过真空小车完成系统的清洗。
[0013]本发明提到的蓄能液气泡钻井液发生装置及流变性能测试装置的使用方法，包括以下步骤:
一是制备蓄能液气泡钻井液:通过增压小车(I)产生带压气体并在压力作用下进入气体容器(2 )，通过第一平流泵(3 )进入泡沫发生器(6 )，同时通过第二平流泵(4 )将表面活性剂容器(5)中的发泡剂注入泡沫发生器(6)，在搅拌电机的作用下，泡沫发生器(6)中产生带压的泡沫或微泡沫，并进入混合器(9)，之后通过第三平流泵(7)将钻井液岩粉容器(8)中的钻井液注入混合器(9)，混合后产生蓄能液气泡钻井液；
二是钻井液的流变性能测试:调节液体背压阀(12)使活塞容器(11)中的水溶液以不同的流速流出，从而使蓄能液气泡钻井液以不同的流速通过管式测量系统(10)，通过计算机系统(14)采集数据，通过真空小车(15)完成系统的清洗，通过恒温箱(16)控制测试温度，通过图像采集区(17)完成蓄能液气泡钻井液的图像采集。
[0014]本发明的有益效果是:
1、本发明所涉及的蓄能液气泡是在高压下产生的泡沫或微泡沫，进入到环空高压力带中蓄能液气泡的抗压能力强；
2、本发明所涉及的蓄能液气泡钻井液发生装置能够实现蓄能液气泡和钻井液的混配；
3、本发明所涉及的蓄能液气泡钻井液发生装置及流变性能测试装置在不同压力下(5^20MPa)下产生的蓄能液气泡钻井液，并模拟井下高温(100°C )、高压(20MPa)条件，来测试蓄能液气泡钻井液的流变性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]附图1是本发明的结构示意图；
上图中:增压小车1、气体容器2、第一平流泵3、第二平流泵4、表面活性剂容器5、泡沫发生器6、第三平流泵7、钻井液岩粉容器8、混合器9、管式测量系统10、活塞容器11、液体背压阀12、电子天平13、计算机系统14、真空小车15、恒温箱16、图像采集区17、视窗18、进口压力泵19、出口压力泵20，压力传感器组21。
【具体实施方式】
[0016]结合附图1，对本发明作进一步的描述:
本发明包括增压小车1、气体容器2、第一平流泵3、第二平流泵4、表面活性剂容器5、泡沫发生器6、第三平流泵7、钻井液岩粉容器8、混合器9、管式测量系统10、活塞容器11、液体背压阀12，所述的泡沫发生器6的输入端通过管线连接气体容器2和表面活性剂容器5，所述的气体容器2的底部设有第一平流泵3，且气体容器2连接增压小车I，增压小车I产生带压气体，并在压力作用下进入气体容器2，通过第一平流泵3进入泡沫发生器6 ;所述的表面活性剂容器5的底部连接第二平流泵4，将表面活性剂容器5中的发泡剂注入泡沫发生器6 ；
所述的泡沫发生器6的输出端连接到混合器9的底部，泡沫发生器中产生带压的泡沫或微泡沫进入混合器9 ;另外，钻井液岩粉容器8的输出端通过管线并联到混合器9的底部，钻井液岩粉容器8的输入端连接第三平流泵7 ;所述的混合器9的输出端连接到管式测量系统10，混合后产生蓄能液气泡钻井液；
所述的管式测量系统10的输出端连接到活塞容器11，并通过活塞容器11输出端设置的液体背压阀12控制活塞容器中的水溶液以不同的流速流出，从而使蓄能液气泡钻井液以不同的流速通过管式测量系统10 ；
上述的管式测量系统10安设在恒温箱16内，且管式测量系统10的输出端设有视窗18，所述的视窗18的外侧设有图像采集区17，图像采集区17通过数据线连接到计算机系统14 ;通过进口压力泵19调节整个系统的压力，通过出口压力泵20进行泄压；计算机系统14通过进口压力泵19采集进口压力，通过出口压力泵20采集出口压力，通过压力传感器组21采集管式测量系统的压差，所述的进口压力泵19、出口压力泵20和压力传感器组21均由数据线连接到计算机系统14。
[0017]上述的液体背压阀12的下部设有电子天平13，所述的电子天平13通过数据线连接到计算机系统14。
[0018]上述的钻井液岩粉容器8的输出端安装真空小车15，通过真空小车完成系统的清洗。
[0019]本发明提到的蓄能液气泡钻井液发生装置及流变性能测试装置的使用方法，包括以下步骤:
一是制备蓄能液气泡钻井液:通过增压小车I产生带压气体并在压力作用下进入气体容器2，通过第一平流泵3进入泡沫发生器6，同时通过第二平流泵4将表面活性剂容器5中的发泡剂注入泡沫发生器6，在搅拌电机的作用下，泡沫发生器6中产生带压的泡沫或微泡沫，并进入混合器9，之后通过第三平流泵7将钻井液岩粉容器8中的钻井液注入混合器9，混合后产生蓄能液气泡钻井液；
二是钻井液的流变性能测试:调节液体背压阀12使活塞容器11中的水溶液以不同的流速流出，从而使蓄能液气泡钻井液以不同的流速通过管式测量系统10，通过计算机系统14采集数据，通过真空小车15完成系统的清洗，通过恒温箱16控制测试温度，通过图像采集区17完成畜能液气泡钻井液的图像米集。
【权利要求】
1.一种蓄能液气泡钻井液发生装置及流变性能测试装置，其特征是:包括增压小车(I)、气体容器(2)、第一平流泵(3)、第二平流泵(4)、表面活性剂容器(5)、泡沫发生器(6)、第三平流泵(7)、钻井液岩粉容器(8)、混合器(9)、管式测量系统(10)、活塞容器(11)、液体背压阀(12)，所述的泡沫发生器(6)的输入端通过管线连接气体容器(2)和表面活性剂容器(5)，所述的气体容器(2)的底部设有第一平流泵(3)，且气体容器(2)连接增压小车(1)，增压小车(I)产生带压气体，并在压力作用下进入气体容器(2)，通过第一平流泵(3)进入泡沫发生器(6);所述的表面活性剂容器(5)的底部连接第二平流泵(4)，将表面活性剂容器(5)中的发泡剂注入泡沫发生器(6)； 所述的泡沫发生器(6)的输出端连接到混合器(9)的底部，泡沫发生器中产生带压的泡沫或微泡沫进入混合器(9);另外，钻井液岩粉容器(8)的输出端通过管线并联到混合器(9)的底部，钻井液岩粉容器(8)的输入端连接第三平流泵(7);所述的混合器(9)的输出端连接到管式测量系统(10)，混合后产生蓄能液气泡钻井液； 所述的管式测量系统(10)的输出端连接到活塞容器(11)，并通过活塞容器(11)输出端设置的液体背压阀(12)控制活塞容器中的水溶液以不同的流速流出，从而使蓄能液气泡钻井液以不同的流速通过管式测量系统(10 )。
2.根据权利要求1所述的蓄能液气泡钻井液发生装置及流变性能测试装置，其特征是:所述的管式测量系统(10)安设在恒温箱(16)内，且管式测量系统(10)的输出端设有视窗(18)，所述的视窗(18)的外侧设有图像采集区(17)，图像采集区(17)通过数据线连接到计算机系统(14);计算机系统(14)通过进口压力泵(19)采集进口压力，通过出口压力泵(20)采集出口压力，通过压力传感器组(21)采集管式测量系统的压差；进口压力泵(19)、出口压力泵(20)和压力传感器组(21)均由数据线连接到计算机系统(14)。
3.根据权利要求1所述的蓄能液气泡钻井液发生装置及流变性能测试装置，其特征是:所述的液体背压阀(12)的下部设有电子天平(13)，所述的电子天平(13)通过数据线连接到计算机系统(14)。
4.根据权利要求1所述的蓄能液气泡钻井液发生装置及流变性能测试装置，其特征是:所述的钻井液岩粉容器(8)的输出端安装真空小车(15)，通过真空小车完成系统的清洗。
5.一种如权利要求1-4中任一项所述的蓄能液气泡钻井液发生装置及流变性能测试装置的使用方法，其特征是包括以下步骤: 一是制备蓄能液气泡钻井液:通过增压小车(I)产生带压气体并在压力作用下进入气体容器(2 )，通过第一平流泵(3 )进入泡沫发生器(6 )，同时通过第二平流泵(4 )将表面活性剂容器(5)中的发泡剂注入泡沫发生器(6)，在搅拌电机的作用下，泡沫发生器(6)中产生带压的泡沫或微泡沫，并进入混合器(9)，之后通过第三平流泵(7)将钻井液岩粉容器(8)中的钻井液注入混合器(9)，混合后产生蓄能液气泡钻井液； 二是钻井液的流变性能测试:调节液体背压阀(12)使活塞容器(11)中的水溶液以不同的流速流出，从而使蓄能液气泡钻井液以不同的流速通过管式测量系统(10)，通过计算机系统(14)采集数据，通过真空小车(15)完成系统的清洗，通过恒温箱(16)控制测试温度，通过图像采集区(17)完成蓄能液气泡钻井液的图像采集。
6.根据权利要求5所述的蓄能液气泡钻井液发生装置及流变性能测试装置的使用方法，其特征是:所述的管式测量系统(10)安设在恒温箱(16)内，且管式测量系统(10)的输出端设有视窗(18)，所述的视窗(18)的外侧设有图像采集区(17)，图像采集区(17)通过数据线连接到计算机系统(14);计算机系统(14)通过进口压力泵(19)采集进口压力，通过出口压力泵(20)采集出口压力，通过压力传感器组(21)采集管式测量系统的压差；进口压力泵(19)、出口压力泵(20)和压力传感器组(21)均由数据线连接到计算机系统(14)。
7.根据权利要求5所述的蓄能液气泡钻井液发生装置及流变性能测试装置的使用方法，其特征是:所述的液体背压阀(12)的下部设有电子天平(13)，所述的电子天平(13)通过数据线连接到计算机系统(14)。
【文档编号】G01N11/04GK104330293SQ201410573240
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月24日 优先权日:2014年10月24日
【发明者】都振川, 王群力, 郭保雨, 王旭东, 施进, 邱维清, 蒋莉, 严波, 王宝田, 何兴华, 王俊, 蔡勇 申请人:中石化石油工程技术服务有限公司, 中石化胜利石油工程有限公司钻井工程技术公司