一种高温高压井壁强化钻井液模拟实验装置的制造方法
【技术领域】
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[0001]本实用新型涉及一种高温高压井壁强化钻井液模拟实验装置，属于钻井液防漏堵漏的模拟实验装置的技术领域。
【背景技术】
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[0002]随着油气资源勘探开发程度不断提高，常规油气资源越来越少，钻探开发范围已逐步走向深层超深层、海洋深水、非常规储层等复杂地层，钻井液漏失问题日益突出，常常出现持续性井漏、漏溢同层、井壁坍塌，甚至井眼报废等问题，造成重大的经济损失。研宄表明，导致上述问题的本质原因在于地层承压能力低，即钻井液安全密度窗口窄，但由于问题的复杂性，钻井液漏失问题仍是困扰国内外石油钻探开发的重大工程技术难题，至今未能完全解决。
[0003]现阶段，井壁强化钻井液技术是提高地层承压能力以阻止钻井液漏失的重要手段之一，具有广泛的现场应用前景。该技术的核心是在有效封堵裂缝的基础上，通过支撑裂缝以改变近井壁岩石应力状态，增加近井壁周向应力，从而提高地层承压能力。针对不同类型的潜在漏失地层，通过室内井壁强化钻井液模拟评价实验，开展钻井液漏失机理和预防措施研宄，研选新型钻井液防漏堵漏材料，最终形成理论指导下的井壁强化钻井液技术，最大限度地解决压力衰竭油气藏、破碎或弱胶结地层、裂缝发育地层、非常规储层以及海洋深水油气藏的钻探过程中的钻井液漏失问题，以提高油气钻探开发的综合效益，推动油气田勘探开发进程。
[0004]目前，常规钻井液堵漏实验装置仅能模拟固定裂缝宽度条件下钻井液漏失，无法满足井壁强化钻井液作用机理模拟实验研宄需求，而且模拟裂缝介质多采用不锈钢等非渗透性材料，忽视了裂缝面滤失作用对裂缝封堵效果的影响。另外，常规实验装置普遍存在操作繁杂、实验误差大、重复性差和功能单一等缺点，严重限制了井壁强化钻井液技术的发展。因此，建立适合于井壁强化钻井液技术研宄的实验方法和模拟实验装置，对于推动井壁强化钻井液技术发展具有十分重要的意义。
【实用新型内容】:
[0005]针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供了一种高温高压井壁强化钻井液模拟实验装置，该装置能够模拟不同地层条件下(如温度、压力、渗透率等)，可变或固定宽度裂缝的漏失与封堵过程，监测钻井液漏失速率、封堵带承压能力、裂缝宽度变化量等关键参数，实现钻井液强化井壁作用评价实验，克服了常规钻井液堵漏实验装置无法模拟渗透性地层、裂缝宽度不可变等方面不足。
[0006]本实用新型的技术方案如下:
[0007]一种高温高压井壁强化钻井液模拟实验装置，包括裂缝漏失釜体系统、钻井液输送系统和工控机；
[0008]所述裂缝漏失釜体系统包括裂缝漏失釜体、加压装置、岩心模拟装置、中心管和加热带；加热带和岩心模拟装置设置在裂缝漏失釜体上；岩心模拟装置上设置有裂缝面滤液出口和裂缝尖端滤液出口 ；所述加压装置与岩心模拟装置连接；所述中心管贯穿设置在岩心模拟装置上；
[0009]加热带可充分模拟复杂地层的温度环境；在实验过程中可预先将测试钻井液加热至模拟地层温度。
[0010]所述钻井液输送系统包括高精度柱塞泵、恒流恒压泵、试压流体储存容器、测试钻井液储存容器、裂缝尖端滤液收集容器、裂缝面滤液收集容器和输送管线；裂缝面滤液出口通过输送管线与裂缝面滤液收集容器连接；裂缝尖端滤液出口通过输送管线与裂缝尖端滤液收集容器连接；高精度柱塞泵同时连接在试压流体储存容器和测试钻井液储存容器上；裂缝尖端滤液收集容器上、裂缝面滤液收集容器上分别连接有恒流恒压泵；
[0011]所述工控机与压力传感器、位移传感器、温度传感器、恒流恒压泵和高精度柱塞泵连接。工控机通过数据采集与处理软件自动采集钻井液注入压力、裂缝闭合压力、裂缝宽度变化量、实验温度等参数，并以实时曲线或动画演示等方式直观输出，同时还可以直接控制恒流恒压泵、高精度柱塞泵的工作参数，操作简便，自动化程度高。
[0012]根据本实用新型优选的，所述裂缝漏失釜体包括釜体顶盖、釜体底盖和釜体套筒，釜体顶盖和釜体底盖分别固定设置在釜体套筒的顶端和底端；所述岩心模拟模块包括岩心夹持器和裂缝滤失介质；所述裂缝滤失介质包括大小相应的上滤失介质片和下滤失介质片，上滤失介质片和下滤失介质片上分别贯穿设置有中心孔；所述中心管包括上中心管和下中心管；岩心夹持器包括上夹持盘和下夹持盘，上夹持盘固定设置在釜体顶盖上，下夹持盘可滑动的设置在釜体套筒的内侧壁上，上夹持盘和下夹持盘所在的平面与釜体套筒的内侧壁垂直，上夹持盘和下夹持盘的内侧面分别设置有凹槽，上夹持盘的外侧面、下夹持盘的外侧面均设置有裂缝面滤液出口和中心孔；上滤失介质片和下滤失介质片分别嵌入设置在上夹持盘的凹槽和下夹持盘的凹槽内；上中心管的一端贯穿设置在上滤失介质片和上夹持盘的中心孔内，另一端通过输送管线分别与试压流体储存容器和测试钻井液储存容器连接；下中心管的一端贯穿设置在下滤失介质片和下夹持盘的中心孔内，另一端连接有球形节流阀；釜体套筒的侧壁上，上滤失介质片所在平面和下滤失介质片所在平面之间设置有裂缝尖〗而滤液出口 ；
[0013]所述加压装置包括加压活塞和加压液体入口 ；所述加压活塞可滑动的设置在釜体套筒的内侧壁上，加压活塞、釜体底盖和釜体套筒形成加压液腔；釜体套筒的侧壁上，加压活塞的下侧，设置有加压液体入口 ；下夹持盘与加压活塞连接；加压液体入口连接有恒流恒压泵；。
[0014]所述裂缝滤失介质用模拟不同渗透率地层的裂缝面；恒流恒压泵驱替液压油进入加压液腔，驱动加压活塞施加恒定模拟裂缝闭合压力，模拟实现可变宽度裂缝漏失与封堵过程；
[0015]实验过程中，利用高精度柱塞泵驱替测试钻井液储存容器，在恒定流量条件下，将测试钻井液注入裂缝漏失釜体中，开展井壁强化钻井液评价实验；高精度恒流恒压泵用于精确控制模拟地层孔隙压力、模拟裂缝闭合压力，以充分模拟实际地层的温度压力环境；裂缝漏失釜体的测试钻井液出口段安装球形节流阀，调节其开度即可模拟随钻防漏或静止堵漏等工艺；利用恒流恒压泵在裂缝面与裂缝尖端施加模拟地层孔隙压力，实时收集、计量裂缝面、裂缝尖端等位置的钻井液滤失量；待裂缝封堵带形成后，通过提高模拟地层孔隙压力，模拟进行裂缝封堵带反向承压能力评价实验。
[0016]根据本实用新型优选的，所述上中心管通过高压阀门与输送管线连接，所述加热带连接有温度控制仪。通过开关高压阀门能够实现循环排出管线中的空气、泄压等功能；温度控制仪保证加热带的最高实验温度达到150°C，并控制控温精度±1°C。
[0017]根据本实用新型优选的，所述上滤失介质片内侧所在的平面与上中心管端部所在的平面处在同一平面Γ滤失介质片内侧所在的平面与下中心管端部所在的平面处在同一平面。
[0018]根据本实用新型优选的，所述上滤失介质片和下滤失介质片与中心孔经过密封处理；所述上滤失介质片和下滤失介质片是陶瓷材质或不锈钢材质。陶瓷材质或不锈钢材质用以模拟不同渗透率地层的裂缝面。
[0019]根据本实用新型优选的，所述上滤失介质片和上夹持盘之间、下滤失介质片和下夹持盘之间设置有流体通道。流体通道用以收集裂缝尖端与裂缝面滤液。
[0020]根据本实用新型优选的，所述输送管线上设置有压力传感器；所述裂缝漏失釜体的底部设置有位移传感器。压力传感器用于实时监测钻井液注入压力、模拟裂缝闭合压力、模拟地层孔隙压力等参数；位移传感器能够实时监测裂缝宽度的变化量。
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