[发明专利]一种循环钻井液井底条件模拟装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于油气田钻井作业中评价钻井液在循环过程中受井底温度、压力和地层滤失影响性能变化的循环钻井液井底条件模拟装置。

背景技术

随着我国石油行业的快速发展，钻探深度的不断加深，从而钻井液性能受井底复杂条件的影响不断加剧。同时钻井液性能的好坏又直接影响到钻井速度和钻井过程的安全性。性能好的钻井液能快速、安全的完成钻井，相反性能差的钻井液不仅不能快速的完成钻井而且还会导致许多安全事故的发生，如井眼垮塌、卡钻、井喷等。所以，研究钻井液性能受井底复杂条件的影响变得越来越重要。而井下复杂情况主要是在钻井液循环过程中地层的高温、高压和渗滤对钻井液的性能的影响。如塔里木、北海、俄罗斯等地区的深井井底温度超过了220℃，储层压力超过了80MPa。如何在实验室模拟这些井下复杂情况一直困扰着钻井液研究者，目前实验室内模拟油气田钻井作业过程中钻井液在井底老化普遍采用的装置是滚子加热炉，这一装置的缺点十分明显：1）只能模拟井下温度对钻井液性能产生的影响；2）其滚动只能使钻井液受热均匀，不能模拟钻井液的循环过程；3）不能模拟地层滤失对钻井液性能产生的影响；4）不能模拟地层压力对钻井液性能产生的影响。

鉴于滚子加热炉只能模拟四个主要因素中的一个，其余三个均不能模拟的情况，一种能够模拟钻井液受井底主要条件的装置显得尤为迫切，以此准确评价循环钻井液在井底高温、高压和渗滤影响条件下的性能变化，为油气田钻井作业提供科学的实验数据。

发明内容

本发明的目的是:为了准确的评价循环钻井液在井底高温、高压和渗滤条件的影响下性能变化，为油气田钻井作业提供科学的实验数据，特提供一种循环钻井液井底条件模拟装置。

为了达到上述目的，本发明解决此技术问题所采用的技术方案是:一种循环钻井液井底条件模拟装置，由耐高温高压的储液系统、加压系统、加热系统、循环系统、动力系统、滤失系统和控制系统组成。其主要构思是：耐高温高压的储液系统用于储存钻井液，通过加热、加压系统在储液系统中对钻井液进行加热、加压，同时通过控制系统对储液系统中的压力和温度进行实时监控，实现对温度在0～250℃范围，精度0.1℃可控，对压力0～150MP可控，精度0.1MP可控，在达到目的温度后通过动力系统使钻井液在循环系统中循环并完成滤失条件的模拟。

一种循环钻井液井底条件模拟装置，是由加液管、密封螺丝帽、压力调节器、输液管、排气阀、搅拌电动机、搅拌风叶、热源电阻丝、温度敏感器、温度调节器、节流阀、循环动力泵、螺扣、渗滤管、循环管线、滤液排放管线、储液箱、钢丝滤网和滤纸组成，其特征在于：储液箱设计为“斧形”，采用逆时针循环，储液箱表层安装一层热源电阻丝，储液箱内侧右端安装温度敏感器，温度敏感器外连接温度调节器；在储液箱上方设置一加液管，加液管外侧连接密封螺丝帽，在储液箱上方中部安装一搅拌电动机，搅拌电动机的转轴与搅拌风叶相连接，搅拌风叶置入储液箱内，在储液箱上方左端安装一输压管，输压管外侧与压力调节器相连接，在输压管上设置一排气阀；装置的循环线路为U形，连接在储液箱下方，在储液箱左端下方管道上设置一节流阀A，在节流阀A下面安装循环动力泵；渗滤管A上端用螺扣A与循环动力泵出口管连接，渗滤管A下端用螺扣B与循环管线A相连接，在渗滤管A下方安装有滤液排放管线A；在储液箱右端下方循环管线B上设置节流阀B，渗滤管B上端用螺扣C与循环管线B相连接，下端用螺扣D与循环管线A连接，在渗滤管B下方安装有滤液排放管线B。在渗滤管A、B内设置一层致密的钢丝滤网，在钢丝滤网内侧安装圆筒形的滤纸。