[发明专利]一种钻井液低温性能测试方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及钻探(井)工程领域，特别是一种钻井液低温性能测试方法及装置。

背景技术

随着能源短缺加剧，海洋油气勘探越来越多地移往深水区域。由于海水深，钻井中钻井 液循环换热会导致泥浆温度很低。此外，被认为是未来理想替代能源的天然气水合物勘探开 发已成为当代地球科学和能源工业研究的热点，然而大多数水合物都储藏在水深超过500米的 深海区域，为保证钻井安全，也需要低温钻井液。还有，在我国北部、西部等冻土地区的地 质勘探及工程钻探施工中，也涉及到钻井液在低温环境下的使用问题。

温度对钻井液的密度、失水造壁性、流变性、PH值等性能参数有显著影响，钻井液性能 的好坏直接影响到钻井规程设计、井壁稳定评价、井内安全预防以及后续开采工艺等环节。 因此，温度是深水油气、天然气水合物、陆上冻土钻探钻井液体系设计时必须要考虑的因素 的，掌握低温条件下钻井液的性能变化规律是深水油气、天然气水合物、陆上冻土钻探成功 的关键。

除了深部油气勘探时需要测试钻井液在高温高压条件下的性能外，常规钻井液性能测试 都是在室温条件下进行的，因此，设计的钻井液体系很难满足深水油气、天然气水合物和冻 土钻探的需要，必须创造相应温度环境并在此环境下进行性能测试才能设计出符合低温使用 的钻井液体系。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种钻井液低温性能测试方法及装置，以满足在低 温环境下用常规仪器测试不同钻井液体系的密度、流变参数、滤失量、pH值等性能参数。

本发明按下述技术方案解决其技术问题：

本发明提供一种钻井液低温性能测试装置，该装置由一个带有除湿和可编程功能的高低 温实验箱、用于采集与显示实验温度和视频图像的数据采集系统、获取测试仪器上刻度标示 图像的摄像头和位于该实验箱中的两个温度传感器组成。其中：测试仪器位于该实验箱工作 室内的操作平台上；两个温度传感器分别用于检测该实验箱箱体内工作室的温度及操作平台 上钻井液的温度；摄像头置于该实验箱箱体的顶部；数据采集系统置于该实验箱箱体的外部， 其通过信号线分别与摄像头和温度传感器连接。所述高低温实验箱的结构包括：该实验箱工 作室的顶部设计为可方便开启的顶盖，顶盖中心位置开孔且配有绝热孔盖；工作室正面开4 个测试孔，4个测试孔在一条直线上，其中1个测试孔的孔径为15cm，该孔上装有可沿孔轴线 伸缩的前端用加热防雾透明玻璃密封的观察筒；另外3个测试孔规格一样，孔径5cm。

本发明提供一种利用上述钻井液低温性能测试装置实现钻井液低温性能测试的方法，具 体是：用高低温实验箱在其工作室内制造出恒定或变化的低温低湿环境，然后将钻井液和测 试仪器放入操作平台上降温，待测试仪器温度和钻井液温度达到统一后再进行测试实验；通 过温度传感器和电脑检测钻井液的温度，待其温度降到设定值时启动钻井液测试仪器进行各 项性能测试，测试过程中一直维持设定的低温状态，同时通过摄像头观察测试仪器的刻度， 并且将图像传递到电脑屏幕上显示。

本发明具有以下的主要的有益效果：

(1)可实现低温条件下钻井液性能测试，模拟实际钻井条件。

(2)可用于天然气水合物、海洋油气钻井和冻土地区钻探用低温钻井液体系设计研究， 对于我国水合物勘探开发、海洋深水钻井及西部资源勘探等都具有重要的经济和社会意义。

(3)也可用于一般材料或器件在低温条件下的性能测试。

(4)通过改造现有的可编程高低温实验箱，就可以模拟真实温度环境测试钻井液在低温 下的性能变化，实现低温下的钻井液性能测试操作，因而不需要造价昂贵的低温室，成本较 低。此外，其主要特点一是实验箱尺寸大，操作空间宽余；二是通过可编程控制器设定恒定 或变化的温度；其三除了大尺寸玻璃观察窗进行读数外，采用视频观察的方式可以更准确获 取某个温度点下的钻井液流变参数和滤失量大小，即利用数字摄像头通过电脑进行观察读数， 因而具有控温精度高，可靠性好，操作方便等优点。

附图说明

图1是钻井液低温性能测试装置的结构示意图。

图中：1.高低温实验箱；2.触摸操作屏；3.钻井液；4.温度传感器；5.钻井液性能测 试设备；6.摄像头；7.开孔；8.透明观察窗；9.数据采集系统；10.冷光源；11.操作台； 12.工作室；13.顶盖。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。