[发明专利]一种动态钻井液在井底老化的模拟装置

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性能变坏情况的动态钻井液在井底老化的模拟装置，特别适合于模拟储层压力120MPa、井底温度200℃的高温高压条件下，钻井作业中钻井液井底老化。  

背景技术

随着我国深层找油找气力度的加大，不可避免的会遇到高温高压条件下的钻井完井问题，一般来讲，井越深，井下压力温度就会越高，技术上的困难就更大，在世界上很多地方，特别是找气的地区，如美国、北海等地区、很多储层压力超过了100MPa，井底温度超过了200℃的地层已经被开采，在国内我国的塔西南油田、四川的川东油气田等都存在着不同程度的高温高压下的钻井与完井问题，高温高压环境下的钻井与完井面临着很多困难，其中之一就是高温高压下钻井液性能变坏导致钻井事故发生。

如何能够在实验室内准确模拟高温高压环境下油气田钻井作业中钻井液在井底老化，从而评价高温高压下钻井液性能的改变，为石油钻井现场提供科学的依据和必要的实验数据，一直是困扰钻井液研究人员的一大难题，目前实验室内模拟油气田钻井作业中钻井液在井底老化普遍采用的装置是滚子加热炉，一般都是将350ml钻井液装在老化罐里面，再放入设定好了温度和时间的热滚炉里面进行老化，老化结束以后将样品取出冷却至常温后测试，如果对性能评价有特殊要求，可以再加热或冷却到要求温度，温度控制可以用恒温水浴锅或电冰箱，但是滚子加热的缺点主要有以下几点:（1）老化罐内部实际温度和加热炉显示温度不一致；（2）老化罐只能在低压（小于1MP）下进行老化；（3）采用老化罐养护时，由于温度变化导致实验浆体老化压力改变，不能保证整个过程实验浆体都在实验设计温度、压力下；（4）不能实时监测老化压力温度， 正是由于以上缺点，滚子加热炉不能够准确的模拟高温高压下钻井液的老化情况，这就提出了新的迫切要求:能否设计出一种能够准确模拟高温高压条件下钻井液的老化装置，由此准确评价高温高压下井底钻井液性能变化，为油气田钻井作业提供科学的依据和必要的实验数据。

发明内容

本发明的目的是:为了科学评价高温高压对钻井液性能的影响，给油气田钻井作业提供科学的依据和必要的实验数据，特提供一种动态钻井液在井底老化的模拟装置。

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:一种动态钻井液在井底老化的模拟装置，主要由耐高温高压密封系统、磁旋转搅拌系统、加温系统、加压系统、监测系统五大系统组成，其主要构思是:耐高温高压密封系统由高压容器、高压容器O型密封圈、容器上盖构成，活塞将耐高温高压容器分为上部加压仓和下部老化仓，高压容器由耐高温高压的非磁性材料构件制成，防止磁通量损失；磁旋转搅拌系统由搅拌风叶、旋转轴、上部旋转转子、下部旋转转子、双向转动电动机及挡板构成，并且所述旋转轴由非磁性构件构成，由此防止在磁体之间出现磁通量损失，双向转动电动机通电后带动下部旋转转子转动，下部旋转转子通过磁力带动上部转子转动，上部转子转动又带动上部搅拌风叶进行搅拌，挡板防止活塞下降过深压坏搅拌风叶，该系统解决了设备处于全封闭状态下搅拌轴的动密封问题；加温系统由加热套及其控制系统组成，实现温度在20-200℃可控，精度为0.01℃；加压系统由高温高压容器上部加压仓及恒压恒速泵构成，实现压力在0-120MP可控，精度为0.001MP；监测系统由温度传感器、压力传感器组成，可以实现实时监控，从而保证实验钻井液始终在设计温度、压力下进行老化。

一种动态钻井液在井底老化的模拟装置，是由高压容器、加热套、针式截止阀、温度传感器、旋转轴、承高压钢制活塞、搅拌风叶、压力传感器、旋转转子、双向转动电动机、耐高温永磁铁磁柱、旋转轴接头组成，其结构特征是:高压容器上端面凹槽放置高压容器O型密封圈，容器上盖顶端安装上部针式截止阀，上部针式截止阀用耐高压管线与恒压恒速泵联接；高压容器外部包裹加热套，高压容器下部安装有温度传感器及压力传感器，并分别用温度传感器信号输出线及压力传感器信号输出线与装置外的电脑联接；高压容器内部底端安装有下部针式截止阀及挡板，承高压钢制活塞安装在高压容器内腔，搅拌风叶安装在上部旋转转子上方，承高压钢制活塞用活塞O型密封圈将高压容器隔成密封的两个实验仓；搅拌风叶通过第二旋转轴与上部旋转转子相连接，下部旋转转子通过第一旋转轴与双向转动电动机连接；底座上部用固定螺钉固定双向转动电动机，用并支撑板支撑高压容器；耐高温永磁铁磁柱被插入以径向和呈圆形地布置在上部旋转转子上，上部转子中央安装有旋转轴接头，上部旋转转子与下部旋转转子结构类似。