[实用新型]一种用于评价气体钻井过程中井壁稳定性的测试装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于评价气体钻井过程中井壁稳定性的测试装置，属于石油勘探开发过程中油气层保护的实验评价设备技术领域。

背景技术

同常规钻井技术相比，气体钻井（包括纯气体钻井、雾化钻井、泡沫钻井和充气泥浆钻井）具有提高机械钻速、保护储层、减少井漏、延长钻头使用寿命和减少井斜等优点而在国内外得到更多应用。然而在气体钻井中，由于井底压力低于地层孔隙压力，地层流体更容易进入井筒，因此在实施气体钻井过程中，不可避免地会钻遇出水层。尤其是在水敏性地层实施气体钻井时，一方面泥页岩在地层出水后迅速水化膨胀，导致井眼缩小，另一方面高速气流携带钻屑会对井壁造成冲蚀，使井眼扩大，二者的综合作用，常常导致井壁岩石强度降低，井壁失稳，包括井眼坍塌、钻头泥包、粘附卡钻、掩埋钻具等井下复杂事故，此时气体钻井被迫转换为其它循环介质的流体继续钻进。因此，研究气体钻井过程中的井壁稳定性对于防止地层伤害和钻井事故具有重要意义。目前用于评价井壁稳定性的测试装置较多，有的适用于高温高压（CN202381087 U）、有的适用于深水钻井（CN101701520 A），测试装置较为复杂且不能完全满足评价各种气体钻井方式下的井壁稳定性能。

发明内容

本实用新型目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于评价气体钻井过程中测试井壁稳定性的装置，可测试在各种气体钻井过程中井壁岩石强度和井径大小，并观察井壁形貌，据此可判断井壁稳定性。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：本实用新型一种用于评价气体钻井过程中井壁稳定性的测试装置，由循环介质供给系统、自动加砂装置和测试系统三部分构成。

所述循环介质供给系统由基液罐、截止阀、计量泵、流量计依序安装，并与由空压机、放空阀、贮气罐、截止阀、流量计、截止阀依序连接成的供气装置组成，产生的气液混合流体进入泡沫发生器；所述自动加砂装置与泡沫发生器之间连接有压力表和截止阀。

所述测试系统由人造岩心和岩心夹持器组成，岩心夹持器下端进口管线上安装有截止阀，岩心夹持器上端出口管线上安装有压力表和循环泵。

本实用新型的有益效果是：（1）可测试各种气体钻井循环介质在钻井过程中对井壁岩石强度和井径的影响，并观察井壁形貌。（2）结构简单，便于拆装，操作方便。

附图说明

图1为本实用新型一种用于评价气体钻井过程中井壁稳定性的测试装置示意图。

图中1.基液罐，2.截止阀，3.计量泵，4.流量计，5.空压机，6.放空阀，7.贮气罐，8.截止阀，9.流量计9，10.截止阀，11.泡沫发生器，12.压力表，13.截止阀，14.自动加砂装置，15.截止阀，16.人造岩心，17.岩心夹持器，18.压力表，19.循环泵。

具体实施方式

本实用新型不受下述实施例的限制，可根据本实用新型的技术方案和具体循环介质来适当增减部分设备，并确定具体实施方式。下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

如图1所示，本实用新型一种用于评价气体钻井过程中井壁稳定性的测试装置，由循环介质供给系统、自动加砂装置和测试系统三部分构成，所述循环介质供给系统由基液罐1、截止阀2、计量泵3、流量计4依序安装，并与由空压机5、放空阀6、贮气罐7、截止阀8、流量计9、截止阀10依序连接成的供气装置组成，产生的气液混合流体进入泡沫发生器11；所述的自动加砂装置14与泡沫发生器11之间连接有压力表12和截止阀13；所述测试系统由人造岩心16和岩心夹持器17组成，岩心夹持器17下端进口管线上安装有截止阀15，岩心夹持器17上端出口管线上安装有压力表18和循环泵19。

采用的人造岩心16为中空的圆柱体或由两个半体扣合而成。

其测试过程包括如下步骤：

（1）首先通过循环介质供给系统提供循环介质（包括纯气体、雾化液、泡沫或充气泥浆），基液罐1中添加有预制的稳定泡沫基液，稳定泡沫基液与由空压机1产生的空气在泡沫发生器11内混合后，产生稳定泡沫。

（2）然后通过自动加砂装置14向泡沫循环介质中添加石英砂。通过自动加砂装置14向泡沫循环介质中添加石英砂，可达到模拟实际泡沫钻井中，钻头破碎井底岩石产生的的岩屑对井壁的冲刷作用。

（3）最后将通过测试系统冲刷浸泡的人造岩心16取出，测量岩心内径和抗压强度，并观察岩心形貌。人造岩心16若由地面露头直接加工而成，则为中空的圆柱体；人造岩心16若选用不同成分和含量的岩石矿物在不同压力下人工压制而成，则加工为两个半体，然后扣合而成。人造岩心16从岩心夹持器17取出后，快速（20分钟内）测量岩心内径和抗压强度，并观察岩心形貌，通过对比循环介质作用前后岩心内径和抗压强度的变化，判断各种因素对井壁稳定性的影响。实验过程中泡沫流体可循环再利用。