本发明专利技术提供了一种破碎地层岩心制备及其与钻井液相互作用评价装置及方法，属于石油钻探技术领域。所述评价装置包括底座，底座上由外向内依次设有环形凹槽和液体样品杯，液体样品杯的侧壁上设有多个通孔；环形凹槽的顶部设有压持板；液体样品杯的顶部设有液体样品杯盖。本发明专利技术装置能有效模拟钻井液与破碎地层岩心之间的相互作用，且便于观察实验结果，对钻井液体系的评价具有积极意义；利用整套评价装置进行实验，能很好的观察破碎地层岩芯内部的缝隙中所含物质的分布情况，以及液体对环形破碎地层岩芯侵入深度，以及液体侵入量，根据此侵入深度与侵入量对钻井液与破碎地层岩芯的相互作用进行判断与评价，为钻井液体系的优化提供重要的指导方向。提供重要的指导方向。提供重要的指导方向。
【技术实现步骤摘要】
破碎地层岩心制备及其与钻井液相互作用评价装置及方法
[0001]本专利技术属于石油钻探
，具体涉及一种破碎地层岩心制备及其与钻井液相互作用评价装置及方法。
技术介绍
[0002]近年来，在深井超深井钻井过程中，破碎带地层引起的井壁垮塌给钻井施工带来了巨大的挑战，频繁的蹩顶驱、蹩泵、遇阻、遇卡现象不仅严重威胁井下安全，甚至造成卡钻事故，不仅延长钻井周期，而且增加钻井成本，影响超深海相储层的勘探开发进程。
[0003]针对破碎带地层给钻井生产造成的不利影响，钻井液从业者也着力研究钻井液与破碎带地层之间的相互作用规律，并以此研发相应的处理剂，以期解决井壁失稳的技术难题。
[0004]中国专利公开文献CN111366464A公开了一种破碎性地层岩石力学参数确定方法，其中第一步涉及到破碎地层的岩心制备，其采用线切割的方式进行取芯，获得直径25mm、长50mm圆柱的标准试样。但是该方法制备破碎地层岩样裂缝形态简单，且只能是规整和贯通的裂缝形态。
[0005]由于破碎地层的特性难以模拟，井壁失稳机理尚未完全清楚，钻井液与破碎地层岩石的相互作用同样需要进行深入评价研究，为此亟需设计一种破碎地层的模拟岩芯以及钻井液与破碎地层相互作用规律的仪器及评价方法，以期解决破碎带地层井壁易垮塌、钻井风险高、周期长、成本高的问题，加快推进深层、超深层储层的勘探开发进展。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种破碎地层岩心制备及其与钻井液相互作用评价装置及方法，为钻井液处理剂的研发及钻井液体系的设计提供指导，以期有效解决破碎地层易垮塌技术难题，推进深井超深井安全高效的开发生产。
[0007]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0008]本专利技术的第一个方面，提供了一种破碎地层岩心与钻井液相互作用评价装置，包括底座，所述底座上由外向内依次设有环形凹槽和液体样品杯，液体样品杯的侧壁上设有多个通孔；
[0009]所述环形凹槽的顶部设有压持板；
[0010]所述液体样品杯的顶部设有液体样品杯盖。
[0011]本专利技术的进一步改进在于：
[0012]液体样品杯的侧壁高度大于环形凹槽的外侧壁高度；
[0013]液体样品杯侧壁上通孔的位置等于或低于环形凹槽的外侧壁的高度。
[0014]本专利技术的进一步改进在于：
[0015]所述环形凹槽的底部设有下橡胶密封圈；
[0016]所述环形凹槽的底面上设有多个环形的密封槽，所述下橡胶密封圈的其中一面设
有多个与所述密封槽相适应的第一凸起，所述第一凸起与密封槽相配合。
[0017]本专利技术的进一步改进在于：
[0018]所述环形凹槽的上部设有上橡胶密封圈，所述压持板设置于上橡胶密封圈上；
[0019]所述上橡胶密封圈与压持板相接触的一面设置有环形的第二凸起，所述压持板与上橡胶密封圈相接触的一面设置有环形的密封凹槽，且第二凸起与密封凹槽相配合。
[0020]本专利技术的进一步改进在于：
[0021]所述下橡胶密封圈、上橡胶密封圈及压持板的内径、外径均与所述环形凹槽的内径、外径相同。
[0022]本专利技术的进一步改进在于：
[0023]所述液体样品杯盖与液体样品杯之间通过螺纹连接；
[0024]所述液体样品杯盖沿杯盖边沿向下延伸，延伸部分的内侧设有内螺纹，所述液体样品杯的外壁上设有与内螺纹相适应的外螺纹。
[0025]本专利技术的进一步改进在于：
[0026]所述液体样品杯盖的中心位置设有螺纹孔，所述螺纹孔内设有加压杆，所述加压杆沿长度方向设有通孔；
[0027]所述加压杆伸入到液体样品杯内。
[0028]本专利技术的第二个方面，提供一种破碎地层岩心制备装置，包括底座，底座上由外向内依次设有环形凹槽和液体样品杯，液体样品杯的侧壁上设有多个通孔；
[0029]所述底座的顶部设有加压板；
[0030]所述环形凹槽的底部设有环形垫板。
[0031]本专利技术的进一步改进在于：
[0032]所述环形凹槽的底面上设有多个环形的密封槽，所述环形垫板的其中一面设有多个与密封槽相适应的凸起。
[0033]本专利技术的进一步改进在于：
[0034]所述加压板为在一断面中心处带有圆柱形凹槽的圆柱体；
[0035]所述圆柱形凹槽的直径与钻井液样品杯的外径相同；
[0036]所述加压板的尺寸与底座中环形凹槽的尺寸相匹配。
[0037]本专利技术的第三个方面，提供一种破碎地层岩心与钻井液相互作用评价方法，所述评价方法，具体包括以下步骤：
[0038]步骤1，采用破碎地层岩心制备装置制备破碎地层岩心；
[0039]步骤2，将破碎地层岩心放置于破碎地层岩心与钻井液相互作用评价装置内进行评价。
[0040]本专利技术的进一步改进在于：
[0041]所述步骤1中采用破碎地层岩心制备装置制备破碎地层岩心，具体操作为：
[0042](1)取地层岩芯切割成圆柱状，并在此圆柱状岩芯轴心处进行钻芯，得到环形地层岩芯；
[0043](2)在底座的环形凹槽底部放置环形垫板，然后将环形地层岩芯放置于底座的环形凹槽内；
[0044](3)将加压板放置于环形地层岩芯上部，利用加压装置对加压板进行加压，加压至
地层岩石的凯撒点或者压力突变点，将环形地层岩心压至破碎，得到环形破碎地层岩心。
[0045]本专利技术的进一步改进在于：
[0046]所述步骤2中将破碎地层岩心放置于破碎地层岩心与钻井液相互作用评价装置内进行评价，具体操作为：
[0047]1)将下橡胶密封圈放置于底座的环形凹槽底部；
[0048]2)将破碎地层岩芯放置于环形凹槽内，且位于下橡胶密封圈上；
[0049]3)将上橡胶密封圈放置于破碎地层岩芯上端面；
[0050]4)将压持板放置于上橡胶密封圈上；
[0051]5)将液体样品杯盖置于底座内的液体样品杯顶端，并通过螺纹紧固；
[0052]6)将加压杆插入液体样品杯盖上的螺纹孔内，通过螺纹紧固，并通过密封圈进行密封；
[0053]7)通过加压杆接入气源，对底座内的液体样品杯的钻井液进行加压，钻井液通过液体样品杯侧壁上设置的通孔进入环形凹槽内，与破碎地层岩心相接触，一定时间后对地层破碎岩心的相关参数进行评价。
[0054]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0055]本专利技术中破碎地层岩心制备装置，能人为制造地层岩石的破碎状态，即在一定压力范围内能有效模拟地层受压条件，实验具有较好的平行性；利用底座、加压板和环形垫板的配合，当施加给环形加压板的压力保持在一定范围(压力大小确定要能压破地层岩石)时，岩石将保持破碎状态，尽管破裂方向与深度有区别，单破碎状态或者破碎程度将保持相近，确保实验具有一定的平行性，从而实现相互作用评价的有效性。
[0056]本专利技术中破本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种破碎地层岩心与钻井液相互作用评价装置，其特征在于，包括底座，所述底座上由外向内依次设有环形凹槽和液体样品杯，所述液体样品杯的侧壁上设有多个通孔；所述环形凹槽的顶部设有压持板；所述液体样品杯的顶部设有液体样品杯盖。2.根据权利要求1所述的破碎地层岩心与钻井液相互作用评价装置，其特征在于，所述液体样品杯的侧壁高度大于环形凹槽的外侧壁高度；所述液体样品杯侧壁上通孔的位置等于或低于环形凹槽的外侧壁的高度。3.根据权利要求2所述的破碎地层岩心与钻井液相互作用评价装置，其特征在于，所述环形凹槽的底部设有下橡胶密封圈；所述环形凹槽的底面上设有多个环形的密封槽，所述下橡胶密封圈的其中一面设有多个与所述密封槽相适应的第一凸起，所述第一凸起与密封槽相配合。4.根据权利要求3所述的破碎地层岩心与钻井液相互作用评价装置，其特征在于，所述环形凹槽的上部设有上橡胶密封圈，所述压持板设置于上橡胶密封圈上；所述上橡胶密封圈与压持板相接触的一面设置有环形的第二凸起，所述压持板与上橡胶密封圈相接触的一面设置有环形的密封凹槽，且第二凸起与密封凹槽相配合。5.根据权利要求4所述的破碎地层岩心与钻井液相互作用评价装置，其特征在于，所述下橡胶密封圈、上橡胶密封圈及压持板的内径、外径均与所述环形凹槽的内径、外径相同。6.根据权利要求5所述的破碎地层岩心与钻井液相互作用评价装置，其特征在于，所述液体样品杯盖与液体样品杯之间通过螺纹连接；所述液体样品杯盖沿杯盖边沿向下延伸，延伸部分的内侧设有内螺纹，所述液体样品杯的外壁上设有与内螺纹相适应的外螺纹。7.根据权利要求6所述的破碎地层岩心与钻井液相互作用评价装置，其特征在于，所述液体样品杯盖的中心位置设有螺纹孔，所述螺纹孔内设有加压杆，所述加压杆上沿长度方向设有通孔；所述加压杆伸入到液体样品杯内。8.一种破碎地层岩心制备装置，其特征在于，包括底座，所述底座上由外向内依次设有环形凹槽和液体样品杯，液体样品杯的侧壁上设有多个通孔；所述底座的顶部设有加压板；所述环形凹槽的底部设有环形垫板。9.根据权利要求8所述的破碎地层岩心制备装置，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓飞，张亚云，韩子轩，高书阳，韩秀贞，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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