[发明专利]高温高压漏失地层模拟封堵测试装置

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种能较好地实时模拟钻完井工作液在井筒内动态流动至漏层全过程并对进行动态封堵的评价仪器。通过对不同井深的温度、压力、漏失通道等地层条件，流动状态、压差等复杂工况下封堵效果的测试评价优选出与漏失环境相匹配的堵漏材料及相应的堵漏浆体体系，实现了对石油、天然气勘探开发钻井、固井、完井、修井、打水泥塞、挤水泥等作业过程中井筒和地层都处于高压下的漏失环境模拟及封堵效果的测试。

背景技术

钻完井及后续作业过程中经常遇到同一裸眼井段存在多套压力体系，不同方向构造应力作用促使纵横交错裂缝发育，地层水的溶蚀形成大小不同的溶洞等复杂地质条件，由于井筒内的有效液柱压力和地层压力不平衡当连通通道开启时常出现井漏、又漏又喷等复杂井下情况。如果不能及时采取有效的防漏堵漏措施将会严重影响继续作业，导致工程周期的延长，相应成本的增加。金鸡1井由于漏失从开钻到钻至井深520m堵漏100多次，耗时4.5个月，该井共漏失工作液超过73000m³。塔深1井在钻至井深6237.39m时发生井漏，钻至井深6800m四开完钻，该漏层累计漏失钻井液5624m³。

针对不同的地层特征、工况通过有效的模拟评价仪器优选出与之对应的堵漏材料和堵漏浆体体系，为堵漏工艺的确定及后续措施的制定，提供了有效的参考资料。国内外实验室多用API室内静态堵漏评价装置，一次实验需要浆体多达的4000ML，常温、氮气加压不能对地层高温高压的地层环境得到有效的模拟，通过弹珠的随机堆积或6.4mm厚的缝板对于地层的模拟程度不高；国内相关专利有实用新型专利，如水泥浆堵漏模拟试验装置(ZL200520119105.5)，浆体在该仪器内是静态的模拟对于流态的变化没得到体现；一种钻井堵漏模拟试验装置(ZL200520070609.4)下同体上下的滤网对封堵效果的影响较大引起模拟失真；钻井堵漏模拟试验装置(ZL02243296.5)，该仪器未能对实验相关参数进行实时采集，不便于实验结束后的分析；发明专利有智能高温高压动态堵漏评价实验仪(ZL200510019252.X)该装置中从不漏到漏失的过程没得到完整的模拟，且为氮气加压，对于高压是否对堵漏有影响没得到体现。这些仪器共同的不足：对浆体是在两个高压系统下的压差下漏失没得到体现，对于封堵后期的继续作业中如果存在井筒压力低于漏层压力的情况对于前期的堵漏效果的影响不能进行有效的评价，对于堵剂随时间的推移由于环境的变化起物理、化学性能变化从而影响堵漏效果评价也没得到体现。

因此，研究一种能有效模拟地层情况和现场工况的堵漏评价仪器优选出相应的堵漏材料及体系，对油田的开发具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温高压漏失地层模拟封堵测试装置，该装置能够有效模拟钻井工作液在不同的井深、温度、压力、漏失类型的地层条件、浆体流态、以及井筒和地层之间高温高压下的压差等复杂工况条件。利用该装置通过浆体漏失量、封堵层位、单位时间地层承压提高能力、反排替压力等堵漏相关参数进行测试基于地层破裂压力的高压下的漏失封堵效果，从而优选出钻井工作液体系，为现场施工提供室内依据。

为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。

高温高压漏失地层模拟封堵测试装置，有能模拟井筒内温度、压力、浆体流态的井筒模拟器，模拟不同漏失通道的模拟岩心，模拟井筒压力和地层压力之间压差的地层模拟器，给实验提供电气的能源，对于实验流体提供流通通道并可模拟不同漏失通道延伸方向以及不同类型的井别，实验进程中对相关参数进行实时调控、对实验结果进行采集的控制系统等，通过本发明，能够模拟钻井工作液从井筒模拟器中的前期养护到进入地层模拟器的后期养护连续进行过程、地层温度、地层压力、井筒与地层高温高压下的压差、流态以及不同类型的地层漏失通道等井下环境及在超过地层承压能力后的漏失情况，通过对实验结果的分析、解释从而对现场施工提出更有针对性的施工方案。