[发明专利]一种全尺寸井壁稳定模拟器

说明书

技术领域

本发明涉及油气田勘探开发中模拟研究井壁稳定实验评价方法技术领域，特别是一种全尺寸井壁稳定模拟器。

背景技术

井壁失稳问题是油气田勘探开发过程中普遍存在并一直困扰石油工业界的一个大问题。井壁不稳定严重影响着钻井的速度，质量以及成本，据保守的估计，井壁失稳每年约会给世界石油工业造成5～6亿美元的损失，并且由于井壁失稳导致钻井液浸入到储层中，污染了储层，给油气田的开采带来不利的影响，这个严重制约了勘探开发的进程。因此，维持井壁稳定是石油工作者勘探开发油气田过程中普遍关注的问题，并且是世界石油界始终致力于攻关的重要内容。

影响井壁稳定的因素很多，其中包括地层岩性以及粘土矿物类型，构造应力，地层压力，液柱压力，地层温度，钻井液浸泡和冲刷等。因此在研究井壁稳定问题时不能简单的将其看成纯力学或化学问题，必须从力学、物理和化学方面综合考虑。

目前，石油界已经从力学、物理和化学方面开展了井壁稳定的综合研究。根据总吸附量水法，等效孔隙压力法以及总水势弹性增量理论，已经研制了泥页岩高温高压井壁稳定性水化/力学耦合模拟实验装置、新型高温高压井壁稳定性模拟实验装置、高温高压井壁稳定性测试仪、模拟地层条件井壁稳定评价装置以及高温高压泥页岩井壁稳定性评价装置等仪器。但是这些仪器，无法模拟真实地层高温高压井下力学环境，不能综合评价不同钻井方式对井壁稳定的影响，无法进行钻井液性能、岩石声波特性与地层渗透性综合评价，测量参数有限，并且不能直观的反应井壁失稳后的情况。因此研制出一种能够真实的反应岩石在井底环境下以及不同循环介质条件下的钻井液对井壁稳定的影响的室内评价装置具有重要意义，以满足油气田勘探开发安全经济进行的需要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种基于全直径尺寸岩心模拟地层环境以及不同井筒循环介质等工况条件下井壁稳定的全尺寸井壁稳定模拟器。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种全尺寸井壁稳定模拟器，它包括套装于岩心外部的筒形的密封橡胶套，岩心和密封橡胶套之间设置有孔隙压力渗透层，岩心的内部布置有井径测量仪，密封橡胶套的两端分别安装有密封所述密封橡胶套端口的上轴压活塞和下轴压活塞，上轴压活塞和下轴压活塞上均设置有连通密封橡胶套内部空间的通孔，上轴压活塞的通孔内安装有上柱塞，下轴压活塞的通孔内安装有下柱塞，上柱塞和下柱塞上均设置有连通密封橡胶套内部空间的通孔，上柱塞的通孔内安装有上高温高压变焦内窥镜，下柱塞的通孔内安装有下高温高压变焦内窥镜，上轴压活塞压紧岩心的上表面，且上轴压活塞底部与岩心的上表面之间设置有上高温高压透明观察片，下轴压活塞压紧岩心的下表面，且上轴压活塞顶部与岩心的下表面之间设置有下高温高压透明观察片，上高压透明观察片、下高压透明观察片、上高温高压变焦内窥镜和下高温高压变焦内窥镜构成井壁可视与成像系统，上柱塞的底部镶嵌有左上声波探头和右上声波探头，下柱塞的顶部镶嵌有左下声波探头和右下声波探头，左上声波探头、右上声波探头、左下声波探头和右下声波探头构成地层滑行波声速测试系统，密封橡胶套的外部套装有高温高压釜体，密封橡胶套与高温高压釜体之间形成密封的围压腔，高温高压釜体内部安装有真三轴稳压系统，高温高压釜体上设置有连通围压腔的围压入口，围压入口通过高压管线连接围压调节系统，上轴压活塞上设置有从上部连通岩心内部的钻井液压力入口，下轴压活塞上设置有从下部连通岩心内部的钻井液压力出口，钻井液压力入口和钻井液压力出口分别通过高压管线连接高压泥浆循环系统，上轴压活塞上设置有从上部连通孔隙压力渗透层的孔压入口，下轴压活塞上设置有从下部连通孔隙压力渗透层的孔压出口，孔压入口和孔压出口分别通过高压管线连接孔隙压力系统，上轴压活塞通过高压管线连接上覆压力控制系统。

所述的高温高压釜体中镶嵌有左上加热器、右上加热器、左下加热器和右下加热器，左上加热器、右上加热器、左下加热器和右下加热器分别位于岩心的左上部、右上部、左下部和右下部。

所述的真三轴稳压系统包括左上机械移动臂、右上机械移动臂、左下机械移动臂和右下机械移动臂，左上机械移动臂、右上机械移动臂、左下机械移动臂和右下机械移动臂分别安装于高温高压釜体内部的左上部、右上部、左下部和右下部。