[发明专利]模拟钻井液动态漏失与堵漏的实验装置及实验方法

说明书

技术领域

本发明属于石油工程领域，具体地，涉及一种模拟钻井液动态漏失与堵漏的实验装置及实验方法，用于石油钻井过程中钻遇易漏地层时的漏失压力预测与相应堵漏剂堵漏效果评价。

背景技术

油气钻井过程中的井漏问题一直是困扰国内外石油勘探、开发的重大工程技术难题，至今未能完全解决。丼壁漏失不仅会引起卡钻、井喷、坍塌等一系列复杂情况，增加了钻井成本，而且也为后期的开发带来了极大的困难。随着油田的深入开发，深井、超深井以及复杂井的增多，使丼漏问题异常突出。

近年来，人们逐步尝试通过室内试验的方法进行钻井液漏失与堵漏效果评价，但试验结果与实际钻井过程中井壁钻井液的动态漏失有很大误差。例如，申请号为200910167764.9的发明专利公布的模拟裂缝堵漏试验装置及试验方法以及申请号为201210023152.4的发明专利公布的高温高压钻井液漏失动态评价仪均采用了不锈钢钢板来模拟裂缝，不能用于实际岩心的模拟，且只模拟钻井液从井筒向地层的静态漏失，忽略了钻井液本身在井筒中的流动；又如，申请号为201220295161.4的实用新型专利公布的一种钻井液漏失用高温高压堵漏试验装置，虽然增加了循环系统实现钻井液对堵层的冲刷，但无法进行反循环冲刷；另外，以上三种装置均未能实现应力状态下的钻井液动态漏失，不能很好地模拟钻井过程中的漏失现象。

为此，亟须研制出能真实反应地层应力状态和钻井液流动状态的实验装置，为钻井过程中的漏失压力预测以及堵漏措施制定提供一定的依据。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种模拟钻井液动态漏失与堵漏的实验装置及方法，以更加真实地模拟裂缝性地层在原始条件下的漏失情况，以及相应的堵漏措施的实施效果。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

模拟钻井液动态漏失与堵漏的实验装置，包括：第一高压氮气瓶、第一循环筒、漏失实验筒、岩心夹持器、第二循环筒、第二高压氮气瓶、伺服控制注入泵；岩心夹持器置于漏失实验筒内；

所述第一高压氮气瓶通过第一高压管线与第一循环筒底端相连，第一高压管线上设置第一减压阀；第一高压氮气瓶内装有高压氮气，第一循环筒内设有第一活塞，所述第一循环筒的底部设有第一阀门，第一循环筒的顶部安装有第一压力表；

第五高压管线的一端与第一循环筒的上端相连、另一端穿过漏失实验筒的上端与岩心夹持器的上端连接，第五高压管线上设有第二阀门；

第二高压管线的一端与岩心夹持器的底端相连、另一端穿过漏失实验筒的下端与烧杯相连，第二高压管线上设有第六阀门；

所述漏失实验筒下端通过第六高压管线与伺服控制注入泵相接，第六管线上设有第三阀门，所述伺服控制注入泵与计算机控制系统相连并由计算机控制系统控制；

所述第二高压氮气瓶通过第三高压管线与第二循环筒底端相连，第三高压管线上设置第二减压阀，第二高压氮气瓶内装有高压氮气，第二循环筒内设有第二活塞；

所述第二循环筒的底部设有第五阀门，第二循环筒的顶部安装有第三压力表；

第四高压管线的一端与第二循环筒的上端相连、另一端穿过漏失实验筒的上端与岩心夹持器的上端连接，第四高压管线上设有第四阀门。

模拟钻井液动态漏失与堵漏的实验方法，利用上述的实验装置，具体实验步骤如下：

(1)、准备钻井液、堵漏剂和待实验的岩心；

(2)、将待实验的岩心安装在岩心夹持器上，并置于漏失实验筒中，打开第三阀门，利用计算机控制系统逐步给漏失实验筒内施加岩心的围压，当压力达到设定值时保持稳定不变；

(3)、钻井液动态堵漏实验

① 在第一循环筒内加满设定堵漏剂体系的钻井液，进行正循环；打开第一减压阀、第二阀门、第四阀门、第二减压阀；第一阀门、第五阀门均处于关闭状态，逐步调节第一减压阀和第二减压阀的压力，使第一压力表指示的压力高于第三压力表指示的压力0.5MPa，保证钻井液在岩心端面的流动，期间可以通过调节第五阀门放空气体来降低第二循环筒中的压力；打开第六阀门，观察烧杯内钻井液的流出情况，记录漏失量和漏失时间；