模拟泥饼形成过程的实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种模拟泥饼形成过程的实验装置，其包括模拟井筒与侵入室，所述模拟井筒分别连接加料仓与加压泵，在模拟井筒的井轴位置安装搅拌轴，搅拌轴与搅拌电机传动连接，在搅拌轴上设置有叶轮，所述模拟井筒上开设有窗口，所述侵入室内装有地层模块，侵入室密封连接在模拟井筒的窗口处，在侵入室的出口端设置有滤失流量测量装置。本发明专利技术实现了不同泥浆类型、不同泥浆压力、不同水动力条件下的泥浆滤失实验，为研究泥饼的形成规律及评价泥浆的滤失性和造壁性创造了有利条件，对优化泥浆性能、保护储层产能具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
模拟泥饼形成过程的实验装置
本专利技术涉及石油勘探开发领域，属于储层岩石物理实验技术范畴，具体的说是涉及一种模拟钻井泥饼形成过程的实验平台。
技术介绍
过平衡钻井施工时会在井壁形成泥饼，延缓泥浆滤液侵入地层，防止孔壁坍塌，因此钻井泥饼的形成规律是钻井工程的重要研究内容。目前，国内外已有的泥饼形成过程模拟装置主要有：模拟井尺度泥浆侵入模拟装置；岩心尺度泥浆侵入模拟装置；钻井液动、静滤失仪。模拟井尺度泥浆侵入模拟装置的优点：井眼水动力环境、泥饼形成条件与实际钻井过程接近，实验结果对现场改善钻井液性能、优化钻井施工条件等以减小储层泥浆侵入伤害有指导意义。缺点：造价高、利用率低、难以推广。岩心尺度泥浆侵入模拟装置的优点：仪器结构相对简单，便于控制温度、压力等条件；所需的岩心体积小，可使用钻井取心作为侵入介质。缺点：实验中滤液的渗流形态是水平线性流，而井下实际情况是平面径向流，模拟程度不够逼真；实验岩心尺寸小，与实际钻井条件差距较大。钻井液动、静滤失仪的优点：仪器结构简单，便于控制温度、压力条件。缺点：所用的渗透介质一般是岩心或滤纸，与井下实际条件相差太大。
技术实现思路
鉴于目前泥饼形成模拟装置造价高、利用率低、模拟程度不够逼真等问题，本专利技术设计一种实验对象尺寸适中、功能齐全、能够逼真模拟复杂钻井条件下泥饼形成过程的实验装置，对研究泥饼形成规律、优化泥浆性能、保护储层产能具有重要意义。本专利技术所采用的技术解决方案是：一种模拟泥饼形成过程的实验装置，包括模拟井筒与侵入室，所述模拟井筒分别连接加料仓与加压泵，在模拟井筒的井轴位置安装搅拌轴，搅拌轴与搅拌电机传动连接，在搅拌轴上设置有叶轮，所述模拟井筒上开设有窗口，所述侵入室内装有地层模块，侵入室密封连接在模拟井筒的窗口处，在侵入室的出口端设置有滤失流量测量装置，所述滤失流量测量装置包括带刻度玻璃管，所述带刻度玻璃管的开口端接滤液输送管出口端流出的滤液，滤液输送管的进口端连接侵入室出口端，所述带刻度玻璃管的底端连接放空管，在放空管上设置有放空阀，所述带刻度玻璃管的一侧设置有摄像头，摄像头通过视频记录终端连接显示器。优选的，所述窗口共开设8个，分别布置在模拟井筒的两侧，每侧4个；所述侵入室也配备8个。优选的，所述侵入室呈扇形结构，侵入室包括壳体与封板，壳体前后两端及顶面开口，内部形成容纳地层模块的腔室，封板安装在壳体顶面；所述地层模块也呈扇形结构，地层模块与侵入室的大小相适配。优选的，所述的侵入室配备用于密封地层模块四个侧面的密封胶皮套，所述密封胶皮套呈前后两端开口的扇形结构。优选的，上述模拟泥饼形成过程的实验装置还包括用以将侵入室推靠至模拟井筒的窗口上的千斤顶，以及用于将千斤顶压力维持在所需压力范围内的液压控制装置。优选的，上述模拟泥饼形成过程的实验装置还包括地层模块饱和装置，所述地层模块饱和装置包括岩心室、柱塞加压泵、加料室、溶液室与真空泵，所述加料室通过加料管与溶液室相连，在加料管上设置有加料阀，所述溶液室通过管路连接岩心室，在管路上设置有柱塞加压泵与数控压力表，所述岩心室与溶液室分别通过管路连接真空泵，在岩心室与真空泵之间的连接管路上设置有真空压力表。优选的，上述模拟泥饼形成过程的实验装置还包括钻井泥浆配制装置，所述钻井泥浆配制装置包括泥浆池，在泥浆池内设置有搅拌轴，搅拌轴与搅拌电机连接，在搅拌轴上设置有叶轮，所述泥浆池还连接一外循环管路，在外循环管路上设置有剪切泵。本专利技术的有益技术效果是：本专利技术设计的模拟泥饼形成过程的实验装置具备模块化、模拟程度逼真、利用率高等特点，通过变化侵入时间可得到不同阶段的泥饼样品；实现了不同泥浆体系、不同泥浆压力、不同水动力条件下的泥浆滤失实验，为研究泥饼的形成规律及评价泥浆的滤失性和造壁性创造了有利条件，对优化泥浆性能、保护储层产能具有重要意义。附图说明附图1是模拟泥饼形成过程的实验装置结构示意图。附图2是地层模块形状示意图。附图3是千斤顶液压控制装置结构示意图；图3a是液压回路图，图3b是控制电路图。附图4是侵入室及密封胶皮套示意图；图4a是侵入室的俯视图，图4b是侵入室的侧视图，图4c是密封胶皮套的示意图。附图5是滤失流量测量装置结构示意图。附图6是地层模块饱和装置结构示意图。附图7是钻井泥浆配制装置结构示意图。具体实施方式有关本专利技术的详细说明、技术细节及具体操作过程，结合附图详述如下。如图1所示，一种模拟泥饼形成过程的实验装置，包括模拟井筒1与侵入室4。模拟井筒1的承压5MPa，选用直径260mm、厚度12mm的不锈钢管制作而成。所述模拟井筒1分别连接加料仓101与泥浆加压泵102，泥浆加压泵102选用耐腐蚀的不锈钢柱塞泵，承压10Mpa。在模拟井筒1的井轴位置安装搅拌轴103，搅拌轴103与模拟井筒1两端的搅拌电机104传动连接，在搅拌轴103上设置有叶轮105。搅拌电机104配备减速器，能够调节搅拌转速，模拟钻井泥浆循环时对井壁的冲刷作用，搅拌转速控制在20～380r/min。模拟井筒配备搅拌轴、叶轮和搅拌电机，能够逼真模拟钻井条件下的泥浆静滤失和动滤失，使形成泥饼的水动力条件接近井下环境。所述模拟井筒1上开设有窗口106，所述窗口106共开设8个，分别布置在模拟井筒101的两侧，每侧4个。所述侵入室4选用厚度32mm的不锈钢板制作。侵入室4内装有地层模块2，侵入室密封连接在模拟井筒的窗口106处，侵入室4也设置8个，模拟井筒的每一窗口106处均连接一侵入室，在每个侵入室的出口端均设置有滤失流量测量装置。如图5所示，所述滤失流量测量装置包括带刻度玻璃管501，所述带刻度玻璃管501的开口端接滤液输送管502出口端流出的滤液，滤液输送管502的进口端连接侵入室出口端。所述带刻度玻璃管501的底端连接放空管503，在放空管503上设置有放空阀504。所述带刻度玻璃管501的一侧设置有摄像头505，摄像头505通过视频记录终端506连接显示器507。滤失流量测量装置可实时显示并记录每个侵入室泥浆滤液的滤失量及滤失速度的变化。由于泥饼的作用，导致泥浆滤液的滤失速度由快变慢，流量变化范围大，采用视频方式记录出口流量的变化，实验结束后通过视频回放确定不同时刻的滤失速度。作为对本专利技术的进一步改进，所述地层模块2与侵入室4均呈扇形结构。地层模块2的形状如图2所示，可确保泥浆滤液在其中的渗流状态与实际钻井条件相同，并且提高了使用率。该地层模块作为渗透介质，能够模拟的最大静水压力差为5Mpa。侵入室4的大小与地层模块2相适配，如图4a、4b所示，侵入室4包括壳体401与封板402，壳体401前后两端及顶面开口，截面呈U形，内部形成容纳地层模块的腔室403，封板402安装在壳体401的顶面。地层模块2从壳体顶面开口处放入腔室403中，然后用封板402将壳体401顶面封堵，在壳体401与封板402上的对应位置处设置有螺栓孔404，封板402与壳体401通过螺栓固定连接。更进一步的，所述的侵入室4还配备一密封胶皮套405，用于密封地层模块2的四个侧面。如图4c所示，所述密封胶皮套405呈前后两端开口的扇形结构。地层模块2在装入侵入室4之前，需先套上密封胶皮套405。进一步的，为确保实验过程中井壁窗口的密封性，上述模拟泥饼形成过程的实验装置还本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟泥饼形成过程的实验装置，其特征在于：包括模拟井筒与侵入室，所述模拟井筒分别连接加料仓与加压泵，在模拟井筒的井轴位置安装搅拌轴，搅拌轴与搅拌电机传动连接，在搅拌轴上设置有叶轮，所述模拟井筒上开设有窗口，所述侵入室内装有地层模块，侵入室密封连接在模拟井筒的窗口处，在侵入室的出口端设置有滤失流量测量装置，所述滤失流量测量装置包括带刻度玻璃管，所述带刻度玻璃管的开口端接滤液输送管出口端流出的滤液，滤液输送管的进口端连接侵入室出口端，所述带刻度玻璃管的底端连接放空管，在放空管上设置有放空阀，所述带刻度玻璃管的一侧设置有摄像头，摄像头通过视频记录终端连接显示器。

【技术特征摘要】
1.一种模拟泥饼形成过程的实验装置，其特征在于：包括模拟井筒与侵入室，所述模拟井筒分别连接加料仓与加压泵，在模拟井筒的井轴位置安装搅拌轴，搅拌轴与搅拌电机传动连接，在搅拌轴上设置有叶轮，所述模拟井筒上开设有窗口，所述侵入室内装有地层模块，侵入室密封连接在模拟井筒的窗口处，在侵入室的出口端设置有滤失流量测量装置，所述滤失流量测量装置包括带刻度玻璃管，所述带刻度玻璃管的开口端接滤液输送管出口端流出的滤液，滤液输送管的进口端连接侵入室出口端，所述带刻度玻璃管的底端连接放空管，在放空管上设置有放空阀，所述带刻度玻璃管的一侧设置有摄像头，摄像头通过视频记录终端连接显示器；所述侵入室呈扇形结构，侵入室包括壳体与封板，壳体前后两端及顶面开口，内部形成容纳地层模块的腔室，封板安装在壳体顶面；所述地层模块也呈扇形结构，地层模块与侵入室的大小相适配。2.根据权利要求1所述的一种模拟泥饼形成过程的实验装置，其特征在于：所述窗口共开设8个，分别布置在模拟井筒的两侧，每侧4个；所述侵入室也配备8个。3.根据权利要求1所述的一种模拟泥饼形...

【专利技术属性】
技术研发人员：范宜仁，吴飞，李虎，葛新民，邓少贵，谭宝海，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37