[发明专利]高温高压钻井液漏失动态评价仪

说明书

所属技术领域

本发明涉及石油与天然气行业室内高温高压钻井液漏失控制评价的大型实验设备，该设备可模拟深井复杂缝洞性地层漏失，监测记录钻井液漏失过程及其漏失速率和漏失通道壁面的滤失情况，评判堵漏封堵层的形成位置、渗透性能和其双向承压能力，属于石油与天然气勘探开发过程中针对井下复杂地层漏失的油气层保护方面的实验设备。

背景技术

随着油气勘探开发目标进一步面向复杂地区、深层海相层系，钻井工程面临着技术难度不断加大等多重压力。复杂深井钻探中遇到了强烈的非均质、地层缝洞发育，并具有强应力敏感性，使漏失通道显著变宽、漏失控制难度更大；超深井、长裸眼井段经常是多压力系统并存，潜在漏点漏层多，录井监测响应滞后，使漏层位置判断和漏失量估算更加复杂；钻遇中-大型裂缝网络系统时，堵漏材料未经过室内实验评价优选，往往现场漏失控制试验不成功，导致钻井速度慢、复杂事故多、钻井周期长且成本高，严重影响到油气资源勘探开发的进程。深井超深井钻井过程中的井漏问题非常普遍，也是最严重的储层损害方式，如果处理不及时或不成功，将导致开发过程中油气井建产产能低，成本回收滞后等严重后果。

通过室内开展钻井液漏失控制实验，评价原钻井液和堵漏液对不同宽度裂缝的封堵层渗透性、封堵强度，针对不同潜在漏失层的特点，筛选及开发新型防漏堵漏材料，在室内实验模拟的基础上，评价优化防漏堵漏配方，有助于制定现场施工工艺，提高堵漏成功率，形成大中型漏失防漏堵漏综合技术。

目前，堵漏实验装置仅能模拟高温高压条件下的微裂缝漏失，由于现有装置尺寸的限制，如：储液罐容积、裂缝宽度及长度等参数较小，对于缝洞性地层中、大裂缝导致的漏失不能监测漏失动态发展过程；针对堵漏材料在长裂缝中形成的封堵层位置难以开展实验研究，且无法实验评价封堵层位置、渗透性能与其承压能力的关系；现有堵漏装置注重堵漏效果及承压能力，而忽视了对封堵层渗透性及裂缝壁面滤失测试及记录。因此，研制适用于高温高压下缝洞性地层漏失的漏失量及漏失速率监测、记录裂缝壁面滤失数据、评价封堵层封堵位置、渗透性能及其正反向承压能力的多功能钻井液漏失动态评价装置具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供针对缝洞性地层的高温高压钻井液漏失动态评价仪，它具有自动化程度高、功能齐全、裂缝模块类型齐全且尺寸大、实时监测钻井液滤失等特点，能够模拟钻遇缝洞系统等复杂地层时所发生的井漏，克服了常规堵漏装置尺寸规模偏小及裂缝类型单一而不能模拟复杂的缝洞性漏失、裂缝壁面滤失测试和评价堵漏封堵层位置及其渗透性方面的不足。

为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。

高温高压钻井液漏失动态评价仪主要由钻井液供给和循环系统、裂缝模块系统、控制系统和数据采集系统组成。

所述钻井液供给和循环系统主要由钻井液循环釜体、搅拌电机、钻井液中间容器和氮气源组成，首先将钻井液放入钻井液中间容器，在氮气源提供的压力下将中间容器内的钻井液压入循环釜体中，选用此种钻井液加入方法是考虑到安装于钻井液循环釜体顶部的电机搅拌器不便于频繁拆卸，同时保持其顶部密封性能。钻井液循环釜体底部有钻井液入孔，与钻井液供给系统连接，当实验完成时，剩余的钻井液亦可从此孔排出。电机置于钻井液循环釜体的顶部，搅拌器深入钻井液循环釜体内部，其上分布四组叶片，位置分别位为钻井液循环釜体内底部、循环釜体与裂缝模块连接处、循环釜体中部及顶部，叶片倾角约为45°。电机通过转轴带动钻井液循环釜体内的叶片旋转，使循环釜体内的钻井液旋转运动从而悬浮固相颗粒，实现了对裂缝模块端面剪切循环，达到模拟钻井过程中的钻井液循环运动的效果。