[发明专利]水平井、大位移井钻井液润滑性能测试装置及实验方法

说明书

本发明提供了水平井、大位移井钻井液润滑性能测试装置及实验方法，所述测试装置包括测试系统、泥浆注入系统、回压系统和参数控制与采集系统。其中，测试系统包括测试釜、X轴向拖拽蜗杆箱、旋转驱动部件、扭矩仪、拉压力传感器和Z轴向拉压气缸；泥浆注入系统，泥浆注入系统分别与泥浆进口和泥浆出口相连以向测试釜注入泥浆并进行泥浆循环；回压系统与滤失泄露口相连以对测试釜施加回压；参数控制与采集系统进行控制。测试实验方法通过水平井、大位移井钻井液润滑性能测试实验方法来实现。本发明通过测试系统、泥浆注入系统、回压系统和参数控制与采集系统，既可测试钻井液润滑性能，又可以进行压差卡钻测试。

技术领域

本发明属于钻井液润滑性能的实验系统，具体来讲，涉及一种水平井、大位移井钻井液润滑性能测试装置及实验方法。

背景技术

随着社会经济的迅速发展，世界各国对石油与天然气的需求不断增长，整装油气资源逐渐枯竭，使得对散装油气资源的开发受到更多的重视。水平井和大位移井钻井技术是开发散装油气资源最为经济和有效的开发方法。目前，水平井和大位移井的钻井施工普遍采用滑动钻进的钻井方式。在水平井和大位移井的造斜段和水平段，钻具与井壁的接触面积大，客观上造成了摩擦阻力，给快速钻井造成困难。

改善钻井液的润滑性能是克服摩擦、避免井下事故的重要手段。尤其是在水平井和大位移井的滑动钻进过程中，高密度钻井液中的加重材料则会进一步增加钻具与井壁之间的摩擦阻力，导致钻速降得更低，从而会进一步增大引发粘卡、泥包等井下事故发生的可能性。因此，在对水平井和大位移井的钻井液体系进行设计时，需要特别关注钻井液的润滑性能。

目前国内外常用的测量钻井液润滑性能和钻井液泥饼降摩阻性能的仪器主要是EP极压润滑仪、泥饼粘滞系数仪和泥饼黏附系数仪。其中极压润滑仪主要模拟钻杆在加压状态下与套管在钻井液浸泡下的摩阻改善情况，但无法反映钻杆与井壁泥饼之间的摩阻情况；泥饼粘滞系数仪主要模拟在起下钻过程中钻杆与井壁泥饼之间的粘滞和摩阻情况，但无法反映钻进过程中旋转的钻杆与井壁泥饼之间的摩阻情况；泥饼粘附系数仪主要测试钻井液浸泡下粘附盘加压后与泥饼之间形成的粘附系数，主要模拟钻井液防粘附卡钻性能，但采用的是粘附圆盘与泥饼接触，与实际情况不符。

对于水平井和大位移井而言，钻具与井壁之间的动摩擦系数是评价钻井液的润滑性能的最重要的参考指标。然而，目前还未有专门针对水平井或大位移井的钻井液润滑性能评价的专用设备，常是利用极压润滑仪测定的极压润滑系数来近似表征应用于水平井或大位移井的钻井液的润滑性能。从仪器测定的机理来看，极压润滑仪是通过模拟直井施工中钻具的旋转运动过程获取钻具与井壁接触时产生的扭矩，继而换算成钻井液的润滑系数并用于表征钻井液润滑性能。但是，该润滑系数的大小用于表征直井施工中钻井液润滑性能是有效的，并不适用于评价应用于水平井和大位移井的钻井液的润滑性能。

专利号为“CN213779849U”、名称为“一种测试钻井液润滑性能极压润滑仪”公开了了一种测试钻井液润滑性能极压润滑仪，涉及测试钻井液润滑性能极压润滑仪，包括润滑仪主体，润滑仪主体上表面靠近后端处设有旋转杆，旋转杆顶部设有驱动臂，驱动臂上表面设有电动伸缩杆，且伸缩臂的末端设有托盘，托盘下方设有圆筒，圆筒内部安装有马达，且输出轴同轴连接有旋转盘，润滑仪主体上表面中间安装有显示台；该测试钻井液润滑性能极压润滑仪，润滑仪主体上配合驱动臂与旋转杆，便于整个旋转盘的灵活移动，进行对应的钻井液润滑性能测试，电动伸缩杆的配合使用，便于测试到不同深浅中的钻井液润滑性能。但该极压润滑仪难以模拟钻井的过程，同时难以实现不同井斜角泥浆润滑性能测试。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明目的之一在于提供一种水平井、大位移井钻井液润滑性能测试装置。又如，本发明的另一目的在于提供一种水平井、大位移井钻井液润滑性能测试实验方法。

为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种水平井、大位移井钻井液润滑性能装置，所述测试装置可包括测试系统、泥浆注入系统、回压系统和参数控制与采集系统，其中，