一種鉆井液半透膜評價設備制造技術

本實用新型專利技術公開了一種鉆井液半透膜評價設備，克服目前鉆井液半透膜評價設備準確性較低的不足，該設備包括四通閥、上游活塞容器、巖心夾持器以及下游活塞容器，上游活塞容器的兩端分別與四通閥和巖心夾持器的上游工作室相連通，下游活塞容器的兩端分別與四通閥和巖心夾持器的下游工作室相連通，四通閥與巖心夾持器的膠筒相連；上游活塞容器與巖心夾持器的上游工作室之間的管路上設置有第一壓力傳感器；巖心夾持器的下游工作室和下游活塞容器之間設置有第二閥門，第二閥門上或者巖心夾持器的下游工作室與第二閥門之間的管路上設置有第二壓力傳感器。本實用新型專利技術的實施例解決了泥頁巖膜效率的評價問題。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種鉆井液半透膜評價設備。
技術介紹
井壁失穩一直是困擾油氣井工程的難題之一，而90%以上的井壁失穩發生在泥頁巖井段。泥頁巖井壁失穩特性研究是井壁失穩研究的重點。泥頁巖壓力傳遞造成井壁失穩的作用機理及其主要控制因素是目前油氣勘探開發領域迫切研究的基礎課題之一。泥頁巖是以粘土礦物為主的固結程度較高的沉積巖，是泥巖和頁巖的總稱。泥頁巖的滲透率一般在10_6 10_12微米2(μπι2)之間。由于泥頁巖粘土自身的特性決定了泥頁巖本身就有半透膜效應，只是膜效率有限。當半透膜和活度差(鉆井液活度<地層流體活度)同時存在時會形成一個指向井眼方向的滲透壓，從而減緩壓力傳遞速度，最終實現延長泥頁巖井壁穩定周期的效果。如鉆井液能夠增加泥頁巖半透膜效率可進一步井壁延長坍塌周期。鉆井液半透膜的評價，目的是通過孔隙壓力的變化規律驗證在水力壓差或化學勢差作用下，無裂縫泥頁巖介質中水以及溶液各組分的運移規律及孔隙壓力的變化規律，評價鉆井液是否能夠形成半透膜，如存在還可進一步確定其膜效率。現有的評價鉆井液半透膜方法主要有兩種，一是利用化學勢原理，根據模擬巖心兩端溶液化學勢差而導致的電阻率變化來表征泥頁巖半透膜的膜效率高低，電阻率變化越小，表明溶質移動速率越慢，膜效率越高。這種方法的缺點在于整個評價設備沒有壓力傳遞功能，不能真實反映半透膜的完善程度。二是在初始水力壓差為零的條件下，將巖心上端和下端分別通入活度不同的兩種流體，若泥頁巖存在一定的膜效率，將使巖樣上下兩端形成一定化學勢差，流體將發生相應的流動，并引起上下兩端的壓力變化，通過壓力傳感器和差壓傳感器實時檢測巖樣下端封閉流體的動態壓力變化，計算出泥頁巖的膜效率。這種評價方法的缺點在于上下游溶液儲集端容積一樣大，特別是下游端容積不夠小，對壓力變化不敏感，實驗的準確性不高。
技術實現思路
本技術所要解決的技術問題是克服目前鉆井液半透膜評價設備準確性較低的不足。為了解決上述技術問題，本技術提供了一種鉆井液半透膜評價設備，包括四通閥(3)、上游活塞容器(4)、巖心夾持器(7)以及下游活塞容器(11)，其中所述上游活塞容器(4)的兩端分別與所述四通閥(3)和所述巖心夾持器(7)的上游工作室相連通，所述下游活塞容器(11)的兩端分別與所述四通閥(3)和所述巖心夾持器(7)的下游工作室相連通，所述四通閥(3)與所述巖心夾持器(7)的膠筒相連；所述上游活塞容器(4)與所述巖心夾持器(7)的上游工作室之間的管路上設置有第一壓力傳感器(6)；所述巖心夾持器(7)的下游工作室和所述下游活塞容器(11)之間設置有第二閥門(8)，所述第二閥門(8)上或者所述巖心夾持器(7)的下游工作室與所述第二閥門(8)之間的管路上設置有第二壓力傳感器(13)。優選地，所述上游活塞容器(4)與所述巖心夾持器(7)之間的管路上設置有第一閥門(5)。優選地，在所述第一壓力傳感器￠)與所述巖心夾持器(7)之間的管路上開有第一旁路，所述第一旁路上設置有第五閥門(12)。優選地，在所述第二閥門(8)和所述下游活塞容器(11)之間設置有第四閥門(10)，在所述第二閥門(8)和所述第四閥門(10)之間的管路上開有第三旁路和第四旁路，所述第三旁路上設置有第三閥門(9)，所述第四旁路與中間容器(16)相連通。優選地，該設備包括與所述中間容器(16)相連通的真空泵(15)。優選地，所述第四旁路上設置有第六閥門(14)。優選地，該設備包括與四通閥⑶相連通的高壓氣瓶⑴。優選地，在所述高壓氣瓶(I)與所述四通閥(3)的管路上設置有壓力表(2)。優選地，所述第二壓力傳感器(13)包括微型壓力傳感器。與現有技術相比，本技術的實施例提供了一種鉆井液半透膜評價設備，解決了鉆井液通過泥頁巖巖心的壓力傳遞評價問題。本技術的實施例解決了泥頁巖膜效率的評價問題。本技術的實施例能夠驗證在水力壓差或化學勢差作用下，無裂縫泥頁巖介質中水以及溶液各組分的運移規律及孔隙壓力的變化規律。本技術的實施例能夠模擬現場井下溫度、壓力條件下，評價鉆井液及處理劑阻緩泥頁巖壓力傳遞作用效果，為科研和生產提供科學依據。附圖說明圖I為本技術實施例的鉆井液半透膜評價設備的構造示意圖。具體實施方式為使本技術的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下文中將結合附圖對本技術的實施例進行詳細說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互任意組合。巖樣中流體遷移(濾失)速率取決于井內液柱壓力與孔隙壓力的差值ΛΡ、鉆井液性能、井壁巖石的滲透率以及鉆井液/巖石兩者之間的物化/力學作用。由于泥頁巖滲透率低，水力傳導速率小，孔隙壓力的變化不能迅速傳遞出去，因此，近井壁地帶隨著流體的遷移，Λ P會趨近于零(正向/負向都有可能)。在巖石滲透率一定的情況下，壓力傳遞由ΛΡ和鉆井液性能決定。鉆井液半透膜評價設備可以用來分析井內液柱壓力與孔隙壓力的差值ΛΡ、鉆井液性能、鉆井液/巖石的物化作用以及泥頁巖滲透率對流體遷移的影響。如圖I所示，本技術實施例的鉆井液半透膜評價設備主要包括四通閥3、上游活塞容器4、巖心夾持器7以及下游活塞容器11等。本技術中，巖心夾持器7包括上游工作室、下游工作室、物模以及多孔板等，物模采用膠筒包覆，可以在其周圍施加圍壓。上游工作室中設計有多孔板，多孔板上連接有調節桿，在使用不同長度巖心時，可以通過調節桿來調節多孔板的位置以壓緊巖心。上游活塞容器4的兩端分別與四通閥3和巖心夾持器7的上游工作室相連通，下游活塞容器11的兩端分別與四通閥3和巖心夾持器7的下游工作室相連通，四通閥3與巖心夾持器7的膠筒相連，用以給物模施加圍壓。在上游活塞容器4與巖心夾持器7之間的管路上設置有第一閥門5和第一壓力傳感器6。在第一壓力傳感器6與巖心夾持器7之間的管路上還開有第一旁路，第一旁路上設置有第五閥門12。在巖心夾持器7和下游活塞容器11之間設置有第二閥門8和第四閥門10。在第二閥門8和第四閥門10之間的管路上開有第三旁路和第四旁路，其中第三旁路上設置有第三閥門9，第四旁路與中間容器16相連通，第四旁路上還設置有第六閥門14。高壓氣瓶I與四通閥3相連通。在高壓氣瓶I與四通閥3的管路上設置有壓力表2。真空泵15與中間容器16相連通。在第二閥門8上或者巖心夾持器7與第二閥門8之間的管路上設置有第二壓力傳感器13。本技術的實施例中，第二壓力傳感器13為微型壓力傳感器。第一壓力傳感器6可以進行上流壓力測量，第二壓力傳感器13可以進行下游壓力測量。下游壓力測量采用微型壓力傳感器來進行，可以有效減小下游系統的容積。本技術的實施例中，上游活塞容器4和下游活塞容器11可以用來儲存和輸送工作介質，另外還有緩沖壓力波動的作用。本技術的實施例中，兩個活塞容器各自帶有隔離活塞，可以將驅替流體和工作介質隔離開來。隔離活塞使用O型圈和Y型圈進行雙重密封，有效保證整個儀器的密封性。本技術的實施例在應用時，先在巖心夾持器7中放入巖心(比如泥頁巖巖心)，然后僅打開第二閥門8和第六閥門14，用真空泵15通過中間容器16將巖心夾持器7進行抽真空。抽真空完成后打開四通閥3的第一個通道，用高壓氣瓶I給巖心夾持器7施加一定的環壓，壓力穩本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鉆井液半透膜評價設備，其特征在于，包括四通閥(3)、上游活塞容器(4)、巖心夾持器(7)以及下游活塞容器(11)，其中：所述上游活塞容器(4)的兩端分別與所述四通閥(3)和所述巖心夾持器(7)的上游工作室相連通，所述下游活塞容器(11)的兩端分別與所述四通閥(3)和所述巖心夾持器(7)的下游工作室相連通，所述四通閥(3)與所述巖心夾持器(7)的膠筒相連；所述上游活塞容器(4)與所述巖心夾持器(7)的上游工作室之間的管路上設置有第一壓力傳感器(6)；所述巖心夾持器(7)的下游工作室和所述下游活塞容器(11)之間設置有第二閥門(8)，所述第二閥門(8)上或者所述巖心夾持器(7)的下游工作室與所述第二閥門(8)之間的管路上設置有第二壓力傳感器(13)。

【技術特征摘要】
1.一種鉆井液半透膜評價設備，其特征在于，包括四通閥(3)、上游活塞容器(4)、巖心夾持器(7)以及下游活塞容器(11)，其中 所述上游活塞容器(4)的兩端分別與所述四通閥(3)和所述巖心夾持器(7)的上游工作室相連通，所述下游活塞容器(11)的兩端分別與所述四通閥(3)和所述巖心夾持器(7)的下游工作室相連通，所述四通閥(3)與所述巖心夾持器(7)的膠筒相連； 所述上游活塞容器(4)與所述巖心夾持器(7)的上游工作室之間的管路上設置有第一壓力傳感器(6)； 所述巖心夾持器(7)的下游工作室和所述下游活塞容器(11)之間設置有第二閥門(8)，所述第二閥門(8)上或者所述巖心夾持器(7)的下游工作室與所述第二閥門(8)之間的管路上設置有第二壓力傳感器(13)。2.根據權利要求I所述的鉆井液半透膜評價設備，其特征在于， 所述上游活塞容器(4)與所述巖心夾持器(7)之間的管路上設置有第一閥門(5)。3.根據權利要求I所述的鉆井液半透膜評價設備，其特征在于， 在所述第一壓力傳感器(6)與所述巖心夾持器...

【專利技術屬性】
技術研發人員：苗海龍，徐博韜，耿鐵，李自立，鄧義成，劉罡，吳彬，林科雄，
申請(專利權)人：中國海洋石油總公司，中海油田服務股份有限公司，荊州市漢科新技術研究所，湖北創聯石油科技有限公司，
類型：實用新型
國別省市：