[实用新型]一种高温高压井壁强化钻井液模拟实验装置

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种高温高压井壁强化钻井液模拟实验装置，属于钻井液防漏堵漏的模拟实验装置的技术领域。

背景技术：

随着油气资源勘探开发程度不断提高，常规油气资源越来越少，钻探开发范围已逐步走向深层超深层、海洋深水、非常规储层等复杂地层，钻井液漏失问题日益突出，常常出现持续性井漏、漏溢同层、井壁坍塌，甚至井眼报废等问题，造成重大的经济损失。研究表明，导致上述问题的本质原因在于地层承压能力低，即钻井液安全密度窗口窄，但由于问题的复杂性，钻井液漏失问题仍是困扰国内外石油钻探开发的重大工程技术难题，至今未能完全解决。

现阶段，井壁强化钻井液技术是提高地层承压能力以阻止钻井液漏失的重要手段之一，具有广泛的现场应用前景。该技术的核心是在有效封堵裂缝的基础上，通过支撑裂缝以改变近井壁岩石应力状态，增加近井壁周向应力，从而提高地层承压能力。针对不同类型的潜在漏失地层，通过室内井壁强化钻井液模拟评价实验，开展钻井液漏失机理和预防措施研究，研选新型钻井液防漏堵漏材料，最终形成理论指导下的井壁强化钻井液技术，最大限度地解决压力衰竭油气藏、破碎或弱胶结地层、裂缝发育地层、非常规储层以及海洋深水油气藏的钻探过程中的钻井液漏失问题，以提高油气钻探开发的综合效益，推动油气田勘探开发进程。

目前，常规钻井液堵漏实验装置仅能模拟固定裂缝宽度条件下钻井液漏失，无法满足井壁强化钻井液作用机理模拟实验研究需求，而且模拟裂缝介质多采用不锈钢等非渗透性材料，忽视了裂缝面滤失作用对裂缝封堵效果的影响。另外，常规实验装置普遍存在操作繁杂、实验误差大、重复性差和功能单一等缺点，严重限制了井壁强化钻井液技术的发展。因此，建立适合于井壁强化钻井液技术研究的实验方法和模拟实验装置，对于推动井壁强化钻井液技术发展具有十分重要的意义。

实用新型内容：

针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供了一种高温高压井壁强化钻井液模拟实验装置，该装置能够模拟不同地层条件下(如温度、压力、渗透率等)，可变或固定宽度裂缝的漏失与封堵过程，监测钻井液漏失速率、封堵带承压能力、裂缝宽度变化量等关键参数，实现钻井液强化井壁作用评价实验，克服了常规钻井液堵漏实验装置无法模拟渗透性地层、裂缝宽度不可变等方面不足。

本实用新型的技术方案如下：

一种高温高压井壁强化钻井液模拟实验装置，包括裂缝漏失釜体系统、钻井液输送系统和工控机；

所述裂缝漏失釜体系统包括裂缝漏失釜体、加压装置、岩心模拟装置、中心管和加热带；加热带和岩心模拟装置设置在裂缝漏失釜体上；岩心模拟装置上设置有裂缝面滤液出口和裂缝尖端滤液出口；所述加压装置与岩心模拟装置连接；所述中心管贯穿设置在岩心模拟装置上；

加热带可充分模拟复杂地层的温度环境；在实验过程中可预先将测试钻井液加热至模拟地层温度。

所述钻井液输送系统包括高精度柱塞泵、恒流恒压泵、试压流体储存容器、测试钻井液储存容器、裂缝尖端滤液收集容器、裂缝面滤液收集容器和输送管线；裂缝面滤液出口通过输送管线与裂缝面滤液收集容器连接；裂缝尖端滤液出口通过输送管线与裂缝尖端滤液收集容器连接；高精度柱塞泵同时连接在试压流体储存容器和测试钻井液储存容器上；裂缝尖端滤液收集容器上、裂缝面滤液收集容器上分别连接有恒流恒压泵；

所述工控机与压力传感器、位移传感器、温度传感器、恒流恒压泵和高精度柱塞泵连接。工控机通过数据采集与处理软件自动采集钻井液注入压力、裂缝闭合压力、裂缝宽度变化量、实验温度等参数，并以实时曲线或动画演示等方式直观输出，同时还可以直接控制恒流恒压泵、高精度柱塞泵的工作参数，操作简便，自动化程度高。