[实用新型]测定泥页岩吸水扩散系数装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种测定泥页岩吸水扩散系数装置，属于石油和地质钻井工程技术领域。

背景技术

在钻井过程中，由于井眼的钻开，打破了原来地层的力学平衡、热平衡和化学平衡，在液压梯度和化学梯度的共同作用下，钻井液中的水侵入近井壁泥页岩中，使水敏性泥页岩吸水膨胀，引起井周附加应力场；渗流作用会引起近井壁孔隙压力的改变。另外，地层和钻井液之间进行热交换，井壁温度变化会引起附加温变应力场。这些变化改变了井周有效应力分布，从而造成泥页岩地层井壁失稳和钻具阻卡，延长钻井周期，增加钻井成本。因此，只有准确测定泥页岩的吸水扩散系数，才能弄清泥页岩地层的水化能力和水化程度，以准确计算泥页岩地层的井眼稳定周期，确定合理的钻井液性能，保持泥页岩地层的井壁稳定性。

国内评价页岩分散性的方法是岩屑回收率法，是用干燥的页岩样品，使样品过(4～10目)筛，往加温罐中加入350毫升试验液体和50克(4～10目)岩样，然后把加温罐放入滚子加热炉中滚动16小时(控制温度150)。倒出试验液体与岩样，过同样目筛布，干燥并称量筛上岩样，计算质量回收率。该方法虽可以模拟井下温度情况，但无法模拟轴向及围压的情况，与实际情况有出入。目前，泥页岩吸水扩散系数的测定通常是在常压下进行的，并没有考虑井内温度和围压的影响，与钻井实际不符。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种测定泥页岩吸水扩散系数装置，其能模拟井下温度和压力条件，测定泥页岩的吸水扩散系数，指导油气田钻井作业。

本实用新型的具体技术内容如下：

测定泥页岩吸水扩散系数装置由轴向压力加压装置、高温高压岩心夹持装置、围压加压装置、加温和测温装置、钻井液循环装置、高压釜装置和测量及采集装置连接组成：

轴向加压装置由储油罐、轴压泵和轴压控制器依次连接组成；

高温高压岩心夹持装置由岩心夹持器、全直径岩心、自粘密封带、橡胶密封垫和氟橡胶隔离套组成；岩心夹持器由上压头和下压头组成，上压头为一直径大于全直径岩心的实心圆盘，下压头为一直径大于全直径岩心的且有中心通孔的圆盘，橡胶密封垫设在上压头与全直径岩心之间，有中心孔的橡胶密封垫设在下压头与全直径岩心之间；

围压加压装置由围压泵和恒压控制器连接组成；

加温和测温装置由温控仪和温度传感器连接组成，温度传感器设在高压釜内下端盖上；

钻井液循环装置由钻井液温控仪、钻井液罐、高压钻井液泵和钻井液恒压控制器依次连接组成；

高压釜装置由高压釜、活塞、进油阀、放油阀、进液口和排气口组成；高压釜由上、下端盖和壳体组成，上端盖中心孔用于设置活塞，下端盖中心孔为进液口，排气口设在壳体上部，进油阀设在壳体中部，放油阀设在壳体下部；

测量及采集装置由轴压压力表、围压压力表、钻井液压力表、数据采集卡和数据输出显示器组成。

本实用新型测定泥页岩吸水扩散系数装置的有益效果在于它可模拟井内温度和围压的影响，测定泥页岩的吸水扩散系数，解决常规实验无法考虑泥页岩井下压力和温度的问题，为现场合理确定泥页岩地层安全泥浆密度窗口提供依据，为钻井过程中保持井壁稳定提供参考。

附图说明

附图为测定泥页岩吸水扩散系数装置结构示意图；

具体实施方式

实施例：

参照附图对本实用新型的实施例进一步说明：

测定泥页岩吸水扩散系数装置由轴向压力加压装置、高温高压岩心夹持装置、围压加压装置、加温和测温装置、钻井液循环装置、高压釜装置和测量及采集装置连接组成：

轴向加压装置由储油罐101、轴压泵102和轴压控制器103依次连接组成，轴压控制器103可精确控制轴向加载速度、压力和时间，为高温高压岩心夹持装置提供轴向加压；

高温高压岩心夹持装置由岩心夹持器201、全直径岩心202、自粘密封带203、橡胶密封垫204、橡胶密封垫205和氟橡胶隔离套206组成；岩心夹持器201由上压头和下压头组成，上压头为一直径大于全直径岩心202的实心圆盘，下压头为一直径大于全直径岩心202的、有中心通孔的圆盘，橡胶密封垫204设在上压头与全直径岩心202之间、有中心孔的橡胶密封垫205设在下压头与全直径岩心202之间，全直径岩心202外侧设有自粘密封带203；

围压加压装置由围压泵301和恒压控制器302连接组成，围压加压装置通过围压泵301泵出的高压油液，提供全直径岩心202所需的围压，恒压控制器302将保持围压恒定不变；