專利名稱：一種凝膠排水率測試裝置及測試方法
技術領域：
本發明涉及一種用于測試常溫常壓下堵漏材料特種凝膠ZND在平行板之間排水率大小的凝膠排水率測試裝置及測試方法。
背景技術：
隨著石油工業的不斷發展，所需鉆井的井數也越來越多，鉆井深度也越來越深，而在鉆井過程中都普遍存在有漏失的情況發生。特別在四川川東地區，井漏情況頻繁發生而且部分情況非常嚴重，治漏的難度也非常大。據近幾年的資料分析發現，井漏的情況普遍發生于每一 口徑的鉆井過程中。其中一般井漏占50%以上，一次性堵漏成功率可達70% ;嚴重井漏占20% 30%，嚴重井漏的堵漏成功率不高，一般要經過數次堵漏才能成功，有時候還會有復發的情況發生，惡性漏失占10% 20%，漏失均會對工程造成巨大的經濟、人力、物力損失，并大大延長工期。特種凝膠ZND是西南石油大學羅平亞院士研制的新型聚合物堵漏劑，針對裂縫型、溶洞型漏失的特點，以超分子化學和結構流體理論為基礎，通過在大分子鏈上引入特殊功能集團而合成的一種水溶性高分子材料。目前特種凝膠ZND已經在部分油田的井漏問題上得到了應用，取得了一定的成功。為了解特種凝膠ZND的具體性能，特別是凝膠在地層中排開水的能力，是一個值得關注的問題。目前沒有專門的儀器能夠在模擬地層壓力條件下，測試特種凝膠的排水率。
發明內容
本發明的目的是:為了科學評價特種凝膠ZND在常溫條件下的排水率，為油田使用特種凝膠ZND以及對其性能進行研究提供科學的依據和必要的實驗數據，特提供一種凝膠排水率測試裝置及測試方法。為了達到上述目的。本發明解決此技術問題所采用的技術方案是:一種凝膠排水率測試裝置由氮氣供應及控制系統、地層模擬系統、儲集系統、觀測系統以及壓力測試系統組成。其主要結構概況是:由氮氣瓶和低壓調壓閥、氣體容器、進氣閥以及出氣閥組成的氮氣供應及控制系統為整套裝置提供穩定而持續的壓力源，保證裝置在測試過程中不會因為壓力的不穩定而造成實驗的失敗，此部分即裝置的動力部分。由有機玻璃板、固定鐵板、螺絲螺母、可填充的固體物質構成的地層模擬系統，對井下不同地層條件進行模擬，由于有機玻璃板與固定鐵板之間的縫隙是可以連續調整的，所以可以對井下裂縫寬度的模擬達到一個非常高的精度。再加上可以在其中加入固體物質以填充，還可以模擬出地層中凹凸不平的曲折形態。由左移動指不液管、右移動指不液管組成的儲集系統，能夠在其中儲集特種凝膠ZND和指示液。由壓力自動控制儀、儲液杯、電子天平構成的壓力測試系統，可以推算特種凝膠ZND的啟動壓力大小。由移動指示液、量筒以及攝像機構成的觀測系統，可以除了利用肉眼觀察特種凝膠ZND在儀器中的運動情況之外，還可以利用攝像機連續錄像對將運動過程錄制下來，反復觀察分析。
一種凝膠排水率測試裝置，是由氮氣瓶、低壓調壓閥、壓力表、進氣閥、放氣閥、壓力自動控制儀、氣體容器、平行板地層模擬裝置、量筒、攝像機A、攝像機B、左側移動指示液管、右側移動指示液管、儲液杯和電子天平組成，其結構特征是:氮氣瓶瓶口用管線與低壓調壓閥相連接，在低壓調壓閥上安裝有壓力表，低壓調壓閥出口用管線連接進氣閥；壓力自動控制儀左端與進氣閥相連接，右端與放氣閥相連接，中部與氣體容器相連接；氣體容器用三通管線與壓力自動控制儀相連接，三通管線的另一端連接左側移動指示液管，左側移動指示液管下方安裝有排液閥；左側移動指示液管的右側連接有平行板地層模擬裝置，在平行板地層模擬裝置右側連接有右側移動指示液管；右側移動指示液管上方連接量筒，右側移動指示液管下方連接帶開關導管，導管下方伸入儲液杯中，儲液杯的下方設置電子天平；在量筒的一側安裝有一臺攝像機A，記錄量筒中指示液的變化；在平行板地層模擬裝置外安裝有一臺攝像機B，記錄特種凝膠ZND在其中的運動情況。在平行板地層模擬裝置四周安裝有螺絲釘固定。本發明裝置的測試方法是:先將上述測試裝置安放在水平實驗臺上，取下平行板地層模擬裝置的有機玻璃板，根據不同實驗的要求，對平行板地層模擬裝置的固定鐵板部分進行處理，填充進固體物質，以達到模擬不同類型地層的目的，在平行板地層模擬裝置中充滿指示液；然后將有機玻璃板安放在平行板地層模擬裝置的固定鐵板上，安裝上螺絲釘并旋緊；在平行板地層模擬裝置左側移動指示液管中加入特種凝膠ZND，在平行板地層模擬裝置右側移動指示液管中加入指示液；檢查進氣閥和放氣閥應處于關閉狀態，檢查平行板地層模擬裝置右側移動指示液管下方的帶開關導管的開關應處于關閉狀態，將儲液杯放置在電子天平上，將電子天平放置在右側移動指示液管下方帶開關導管的下面，打開電子天平開關；緩慢打開氮氣瓶開關，緩慢打開進氣閥，讓氣體進入氣體容器，待氣體容器充滿后，氮氣會推動平行板地層模擬裝置左側移動指示液管內的特種凝膠ZND往平行板地層模擬裝置中運動，在特種凝膠ZND開始進入平行板地層模擬裝置時，打開右側移動指示液管下方帶開關導管，指示液順著帶開關導管排到儲液杯中；打開攝像機A和攝像機B ;平行板地層模擬裝置右側移動指示液管內指示液被擠出，用量筒內指示液的液面高度的變化，可以很直觀地觀察到特種凝膠ZND在平行板地層模擬裝置中的前進速度和速度變化規律。儲液杯中的指示液的體積就是特種凝膠進入平行板地層模擬裝置的體積，用電子天平準確稱量其重量，再經過計算得到特種凝膠ZND準確體積；實驗結束后，打開右側移動指示液管下方帶開關導管，放出多余指示液；打開左側移動指示液管下方排液閥放出多余特種凝膠ZND ;拆下平行板地層模擬裝置的有機玻璃板，對有機玻璃板和平行板地層模擬裝置的固定鐵板進行清洗，晾干后再將平行板地層模擬裝置的有機玻璃板安放回去，安裝上螺絲釘并旋緊。與現有技術相比，本發明的有益效果是:(1)獨創性地發明了針對特種凝膠ZND的排水性的測試裝置；(2)儀器采用可視化的有機玻璃板作為平行板模擬裝置，整個過程更直觀明確。(3)采用氣體作為動力源，其壓力精確控制，并且穩定不會產生波動而導致實驗有較大誤差。
圖1為本發明一種凝膠排水率測試裝置的結構示意圖。
圖2為測試裝置的的平行板地層模擬裝置的正視圖。
圖3為測試裝置的的平行板地層模擬裝置的側視圖。
圖中:1、氮氣瓶，2、低壓調壓閥，3、進氣閥，4、氣體容器，5、放氣閥，6、平行板地層模擬裝置，7、量筒，8、攝像機A，9、右側移動指示液管，10、帶開關導管，11、儲液杯，12、電子天平，13、攝像機B，14、左側移動指示液管，15、壓力自動控制儀，16、排液閥，17、螺絲釘、18壓力表，19、三通管線，20、有機玻璃板，21、固定鐵板。
具體實施方式
下面結合附圖對本測試裝置作進一步說明:
先將上述測試裝置安放在水平實驗臺上，取下平行板地層模擬裝置6的有機玻璃板20，根據不同實驗的要求，對平行板地層模擬裝置6的固定鐵板21部分進行處理，填充進固體物質，以達到模擬不同類型地層的目的，在平行板地層模擬裝置6中充滿指示液；然后將有機玻璃板20安放在平行板地層模擬裝置6的固定鐵板21上，安裝上螺絲釘17并旋緊；在平行板地層模擬裝置6左側移動指示液管14中加入特種凝膠ZND，在平行板地層模擬裝置6右側移動指示液管9中加入指示液；檢查進氣閥3和放氣閥5應處于關閉狀態，檢查平行板地層模擬裝置6右側移動指示液管9下方的帶開關導管10的開關應處于關閉狀態，將儲液杯11放置在電子天平12上，將電子天平12放置在右側移動指示液管9下方帶開關導管10的下面，打開電子天平12開關；緩慢打開氮氣瓶I開關，緩慢打開進氣閥3，讓氣體進入氣體容器4，待氣體容器4充滿后，氮氣會推動平行板地層模擬裝置6左側移動指示液管14內的特種凝膠ZND往平行板地層模擬裝置6中運動，在特種凝膠ZND開始進入平行板地層模擬裝置6時，打開右側移動指示液管9下方帶開關導管10，指示液順著帶開關導管10排到儲液杯11中；打開攝像機AS和攝像機B13 ;平行板地層模擬裝置6右側移動指示液管9內指示液被擠出，用量筒7內指示液的液面高度的變化，可以很直觀地觀察到特種凝膠ZND在平行板地層模擬裝置6中的前進速度和速度變化規律；儲液杯11中的指示液的體積就是特種凝膠進入平行板地層模擬裝置6的體積，用電子天平12準確稱量其重量，再經過計算得到特種凝膠ZND準確體積；實驗結束后，打開右側移動指示液管9下方帶開關導管10，放出多余指示液；打開左側移動指示液管14下方排液閥16放出多余特種凝膠ZND ；拆下平行板地層模擬裝置6的有機玻璃板20，對有機玻璃板20和平行板地層模擬裝置6的固定鐵板21進行清洗，晾干后再將平行板地層模擬裝置6的有機玻璃板20安放回去，安裝上螺絲釘17并旋緊。
權利要求
1.一種凝膠排水率測試裝置，是由氮氣瓶、低壓調壓閥、壓力表、進氣閥、放氣閥、壓力自動控制儀、氣體容器、平行板地層模擬裝置、量筒、攝像機A、攝像機B、左側移動指示液管、右側移動指示液管、儲液杯和電子天平組成，其特征是:氮氣瓶(I)瓶口用管線與低壓調壓閥(2)相連接，在低壓調壓閥(2)上安裝壓力表(18)，低壓調壓閥(2)出口用管線連接進氣閥(3 );壓力自動控制儀(15 )左端與進氣閥(3 )相連接，右端與放氣閥(5 )相連接，中部與氣體容器(4)相連接；氣體容器(4)用三通管線(19)與壓力自動控制儀(15)相連，三通管線(19)的另一端連接左側移動指示液管(14)，左側移動指示液管(14)下方安裝排液閥(16)；左側移動指示液管(14)的右側連接平行板地層模擬裝置(6)，在平行板地層模擬裝置(6)右側連接右側移動指示液管(9);右側移動指示液管(9)上方連接有量筒(7)，右側移動指示液管(9)下方連接帶開關導管(10)，帶開關導管(10)下方伸入儲液杯(11)中，儲液杯(11)的下方設置電子天平(12);在量筒(7)的一側安裝有一臺攝像機A (8);在平行板地層模擬裝置(6)外安裝有一臺攝像機B (13);在平行板地層模擬裝置(6)四周用螺絲釘(17)固定。
2.一種如權利要求1所述凝膠排水率測試裝置的測試方法，其特征是:先將上述測試裝置安放在水平實驗臺上，取下平行板地層模擬裝置(6)的有機玻璃板(20)，根據不同實驗的要求，對平行板地層模擬裝置(6)的固定鐵板(21)部分進行處理，填充進固體物質，以達到模擬不同類型地層的目的，在平行板地層模擬裝置(6)中充滿指示液；然后將有機玻璃板(20)安放在平行板地層模擬裝置(6)的固定鐵板(21)上，安裝上螺絲釘(17)并旋緊；在平行板地層模擬裝置(6)左側移動指示液管(14)中加入特種凝膠ZND，在平行板地層模擬裝置(6)右側移動指示液管(9)中加入指示液；檢查進氣閥(3)和放氣閥(5)應處于關閉狀態，檢查平行板地層模擬裝置(6)右側移動指示液管(9)下方的帶開關導管(10)的開關應處于關閉狀態，將儲液杯(11)放置在電子天平(12)上，將電子天平(12)放置在右側移動指示液管(9)下方帶開關導管(10)的下面，打開電子天平(12)開關；緩慢打開氮氣瓶(I)開關，緩慢打開進氣閥(3)，讓氣體進入氣體容器(4)，待氣體容器(4)充滿后，氮氣會推動平行板地層模擬裝置(6)左側移動指示液管(14)內的特種凝膠ZND往平行板地層模擬裝置(6)中運動，在特種凝膠ZND開始進入平行板地層模擬裝置(6)時，打開右側移動指示液管(9)下方帶開關導管(10)，指示液順著帶開關導管(10)排到儲液杯(11)中；打開攝像機A (8)和攝像機B (13);平行板地層模擬裝置(6)右側移動指示液管(9)內指示液被擠出，用量筒(7)內指示液的液面高度的變化，可以很直觀地觀察到特種凝膠ZND在平行板地層模擬裝置(6)中的前進速度和速度變化規律；儲液杯(11)中的指示液的體積就是特種凝膠進入平行板地層模擬裝置(6)的體積，用電子天平(12)準確稱量其重量，再經過計算得到特種凝膠ZND準確體積；實驗結束后，打開右側移動指示液管(9)下方帶開關導管(10)，放出多余指示液；打開左側移動指示液管(14)下方排液閥(16)放出多余特種凝膠ZND ;拆下平行板地層模擬裝置(6 )的有機玻璃板(20 )，對有機玻璃板(20 )和平行板地層模擬裝置(6)的固定鐵板(21)進行清洗，晾干后再將平行板地層模擬裝置(6)的有機玻璃板(20)安放回去，安裝上螺絲釘(17)旋緊。
全文摘要
本發明涉及一種用于測試特種凝膠ZND在模擬裝置間排水率大小的凝膠排水率測試裝置及測試方法。為油田使用特種凝膠并對性能進行研究提供科學依據和必要的實驗數據。其技術方案氮氣瓶管線連接低壓調節閥，再連接進氣閥；壓力自動控制儀連接進氣閥與放氣閥，并連接氣體容器，氣體容器再連接左側移動指示液管，其下方安裝排液閥；平行板地層模擬裝置左右段連接左右移動指示液管，在右側移動指示液管上方接有量筒，下方聯帶開關導管，導管伸入儲液杯，儲液杯放在電子天平上；裝置后面為固定鐵板、前面為有機玻璃板，用螺絲釘固定。本測試裝置用可視化的有機玻璃板過程直觀，采用氣體為動力源，精確控制壓力；用于特種凝膠ZND排水性的測試。
文檔編號G01N5/00GK103175750SQ201310088759
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月20日 優先權日2013年3月20日
發明者王平全, 白楊, 朱濤, 楊坤賓 申請人:西南石油大學
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
