[发明专利]一种钻井液化学渗透压差测试装置及测试方法

说明书

本发明属于石油钻井技术领域，为模拟测定钻井液和泥页岩中地层水的渗透压差而设计，具体公开了一种钻井液化学渗透压差测试装置，包括岩心夹持器和置于岩心夹持器中的泥岩岩心筒，泥岩岩心筒内放置有泥岩岩心，泥岩岩心将岩心夹持器的空腔分隔为第一腔室和第二腔室；第一腔室连接有钻井液罐和真空泵，第二腔室连接于真空泵和地层水罐；第一腔室设置有第一压力检测装置，第二腔室设置有第二压力检测装置；本发明还提供了一种应用于上述钻井液化学渗透压差测试装置的测试方法。本发明提供的钻井液化学渗透压差测试装置和测试方法，能有效模拟测定钻井液与地层间隙流体的化学渗透压差，为提高钻井液抑制性和井壁稳定能力提供可靠的数据支持。

技术领域

本发明涉及石油钻井技术领域，尤其涉及一种钻井液化学渗透压差测试装置及测试方法。

背景技术

在石油钻井过程中，井壁失稳是一直困扰石油工业界的一个大问题，井壁不稳定严重影响着钻井的速度、质量及成本，同时，会导致钻井液侵入到石油储层中，对储层造成污染，给油气田开采带来不利影响。

影响井壁稳定性的因素很多，如地层岩性、构造应力、地层温度、钻井液浸泡和渗透等。钻井液与地层空隙流体之间的渗透压差即化学势差是钻井液进出泥页岩地层的动力之一，由于钻井液一般与泥页岩地层的空隙流体之间的无机盐离子、阴离子、水化阳离子及水化阴离子等的浓度存在差别，因此钻井液与空隙流体之间存在化学势差，水和各组分会在化学势差的作用下扩散迁移：当钻井液中水和各组分的化学势高于孔隙流体中的化学势时，水和各组分在化学势的作用下进入地层，引发泥页岩地层水化膨胀，从而不利于井壁稳定；反之，当钻井液中水和各组分的化学势低于孔隙流体中的化学势时，地层流体将向井筒扩散迁移，从而有利于井壁稳定。

为防止井壁的坍塌，20世纪70年代初，国外首先提出了油包水乳化钻井液的井壁稳定机理—活度平衡，即亲水的、渗透率极低的泥页岩与油基钻井液之间形成了半透膜，可以通过适当增加水相中无机盐的浓度，使钻井液和地层水的活度保持平衡，增大钻井液的反向渗透压差，从而达到阻止油基钻井液中的水向地层运移，防止泥页岩水化坍塌。因此监测钻井液与泥页岩之间所产生的化学渗透压差，可有效的判断井筒与地层间水和其中组分扩散和迁移规律，从而为科学的选择有利于井壁稳定的、防止坍塌的钻井液体系和处理剂提供有效的检测和评价方法。

现有技术公开了一种测高渗透岩石液体渗透率的测试装置和测试方法，其包括岩样夹持加载系统、气体控制加载系统、注液和排液系统及数据采集系统，并通过向饱和岩心中注入作为渗透介质的液体，模拟加载空隙压力和渗透压差，以得到岩石在一定的压力下的渗透率。

上述测试装置仅能对岩石在液体作用下的渗透率进行模拟测量，无法准确测量钻井液和地层流体共同作用下钻井液与泥页岩之间所产生的渗透压差，也无法进行水和其它组分在钻井液和地层流体间的扩散迁移模拟；由于采用单一流体进行模拟测试，试验数据无法直接应用到对钻井液的选择判定；且上述测试装置结构复杂，操作麻烦。

发明内容

本发明提供了一种钻井液化学渗透压差测试装置，用于模拟测定钻井液对泥页岩的化学渗透压差，为提高钻井液抑制性和井壁稳定性提供可靠的数据支撑。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种钻井液化学渗透压差测试装置，包括岩心夹持器和置于所述岩心夹持器中的泥岩岩心筒，所述泥岩岩心筒内放置有泥岩岩心，其特征在于，所述泥岩岩心将所述岩心夹持器的空腔分隔为第一腔室和第二腔室；

所述第一腔室连接有钻井液罐和真空泵，所述第二腔室连接于所述真空泵和地层水罐；

所述第一腔室设置有第一压力检测装置，所述第二腔室设置有第二压力检测装置。

优选地，所述第一腔室连接所述地层水罐。

优选地，所述钻井液罐连接有第一惰性气体罐,所述地层水罐连接有第二惰性气体罐。