專利名稱：智能型鉆井液高溫高壓多功能動態評價實驗儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種鉆井液評價實驗儀器，具體地說是將多項鉆井液高溫高壓 評價實驗技術集于一體，達到一儀多用的目的，適合于涉及油氣鉆井的科研院 所、企事業單位的科研實驗室、產品檢測化驗室使用的鉆井液高溫高壓多功能 動態評價實驗儀。
背景技術：
隨著油氣勘探的區域不斷擴展，油氣鉆井的深度越來越深、難度越來越大， 對鉆井液的要求也越來越高。對于深井鉆井，地層溫度高、壓力大，這就要求 鉆井液在高溫高壓動態條件下具有優良的性能。目前，由于高溫高壓動密封及 機械傳動與數據傳感技術瓶頸問題，導致用來測試鉆井液高溫高壓動態性能的 儀器設備還不太理想，尤其是動態條件下壓力和溫度較低，不能滿足鉆井液超 高溫高壓條件下動態性能的測試研究，有些傳統的儀器還存在測試方法錯誤、 操作步驟繁瑣等問題。另外，要對鉆井液進行高溫高壓綜合性能測試，還必須 借助多臺儀器設備才能完成。由此可見，鉆井液高溫高壓動態性能測試技術、 尤其是測試儀器是制約深井鉆井發展的關鍵技術難題之一。因此，研制鉆井液 高溫高壓多功能動態評價實驗儀具有重要的現實意義。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是為了克服上述現有技術的不足，結合油田不 同作業的工程特點和作業要求，利用先進的動密封技術、機械傳動與數據傳感 技術，研制一臺適合于井下工作液的新型高溫高壓多功能評價實驗裝置。該儀 器操作方法筒單、性能穩定、使用安全。
本發明解決上述技術問題采用的技術方案是
LH-2智能型鉆并液高溫高壓多功能動態評價實驗儀，主要由增壓泵、實驗 罐、冷凝器、電磁閥、儲料罐、濾液量筒、接漿罐、傳感器、計算機及時間控 制器組成，實驗罐主要由罐體、磁力傳動系統、溫度計插孔、增壓孔接頭、加 液孔接頭、泥漿杯、攪拌軸、攪拌筒組成，實驗罐頂端為i茲力傳動系統，實驗 罐上頂蓋上分別設有溫度計插孔、增壓孔接頭、加液孔接頭，實驗罐中央為泥 漿杯，泥漿杯頂端為泥漿杯上蓋，底端為泥漿杯下蓋，泥漿杯中央為攪拌筒，攪拌筒中央為攪拌軸，攪拌軸與磁力傳動系統相連，攪拌筒上有螺紋，實驗罐
下頂蓋上設有接液孔接頭；實驗儀的氧氣瓶與增壓泵之間安裝有高壓截止閥， 增壓泵與實驗罐連接，實驗罐與冷凝器連接，冷凝器通過電磁閥與濾液量筒連 接，氧氣瓶通過高壓截止閽分別與接漿罐和冷凝器相連，接漿罐有電磁閥控制， 時間控制器控制電磁閥的開關，傳感器與計算機相連，計算機連接輸出設備。 與現有技術相比，本發明在使用過程中
(1) 利用旋轉攪拌器外周面特殊設計的螺紋，使鉆井液在旋轉條件下流體 力學動力場發生改變，能夠模擬鉆井液井下運動狀態，既存在鉆柱旋轉剪切下 的周向運動，又存在環空軸向上返運動，使鉆井液呈現復合流態。而且剪切速 率連續可調。
(2) 采用旋轉攪拌器的直接攪拌作用，使鉆井液處于環空復合流動狀態， 真正模擬井下鉆屑與鉆井液的作用狀態，克服了常規滾子爐老化罐中高密度鉆 井液在高溫高壓作用下發生膠凝后與鉆屑整體運動的問題，充分體現了高溫高 壓條件下鉆井液對鉆屑的沖蝕作用。
(3) 對于常規堵漏儀， 一般采用縫隙板作為裂縫模型，存在以下幾個問題 1、縫隙板較薄(縫隙板厚度只有6.4隱)，堵漏劑難于在裂縫中停留，要么不進 入裂縫，要么竄過裂縫，難以在裂縫中形成堵墻；2、如果堵漏材料進入微裂縫， 則卡在裂縫中難以清除。本發明采用分體式縫隙柱設計，既便于清洗，也便于 觀察堵漏劑在裂縫中形成堵墻的狀態，有利于真實評價堵漏材料對井下裂縫的 實際封堵效果。
(4) 常規壓力倍增器， 一般釆用多次吸液、多次加壓的方法實現壓力的增 加，實驗過程中壓力波動較大，影響實驗結果。本發明采用特殊的自動增壓穩 壓技術，克服了常規增壓器手動、間歇增壓問題。使操作簡便易行，提高了工 作效率，更能真實才莫擬井下實際工況。
(5) 采用機械線密封，不但解決了常規動密封橡膠密封圏高溫易老化的問 題，而且安全性更高，儀器更穩定，使用壽命更長。
(6) 采用強制高效冷卻技術，便于高溫高壓爸體的快速降溫，可以大幅度 提高工作效率。本發明不僅提供一種鉆井液高溫高壓多功能動態評價實驗裝置， 還形成了高溫高壓多功能動態評價實驗技術。
附圖1為本發明實驗罐的結構示意圖； .附圖2為本發明的連接示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖詳細敘述本發明的實施例。
LH-2智能型鉆井液高溫高壓多功能動態評價實驗儀，主要由增壓泵14、實 驗罐15、冷凝器16、電磁閥17、儲料罐21、濾液量筒18、接漿罐19、傳感器 22、計算機23及時間控制器20組成，實驗罐15主要由罐體12、磁力傳動系統 1、溫度計插孔2、增壓孔接頭3、加液孔接頭4、泥漿杯6、攪拌軸7、攪拌筒 8組成，實驗罐15頂端為磁力傳動系統1，實驗罐15上頂蓋上分別設有溫度計 插孔2、增壓孔接頭3、加液孔接頭4，實驗罐15中央為泥漿杯6，泥漿杯6頂 端為泥漿杯上蓋5，底端為泥漿杯下蓋9，泥漿杯中央為攪拌筒8，攪拌筒8中 央為攪拌軸7,攪拌軸7與磁力傳動系統1相連，攪拌筒8上有螺紋，實驗罐 15下頂蓋上設有接液孔接頭10;實驗儀的氧氣瓶13與增壓泵14之間安裝有高 壓截止閥，增壓泵14與實驗罐15連接，實驗罐15與冷凝器16連接，冷凝器 16通過電磁閥17與濾液量筒18連接，氧氣瓶13通過高壓截止閽分別與接漿罐 19和冷凝器16相連，接漿罐19有電磁閥控制25，時間控制器20控制電磁閥 17和25的開關，傳感器22與計算機23相連，計算機23連接輸出設備24。
利用該儀器可以進行以下5種實驗項目
實驗項目一鉆井液高溫高壓動態堵漏實驗 (1)裂縫性漏失、堵漏實驗
由于常規縫隙板太薄，堵漏材料難以在縫隙中停留，不能準確評價堵漏劑 性能，因此，研制開發了縫隙柱漏失模型，同時保留符合API堵漏標準的縫隙 板。
① 薄縫隙板堵漏實驗裂縫厚度6. 4蘭，裂縫寬度(l. 0、 2.0、 3.0、 4.0、 5. Omm)。按API標準設計。
② 長縫隙柱堵漏實驗裂縫厚度60mm，裂縫寬度為0. 5、 1.0、 1.5、 2.0、 2.5、 3.0、 4.0、 5. Omm，比API標準增加了 0.5、 1.5、 2. 5mm三個系列，使實 驗范圍更廣，并采用分體式設計，既便于清洗 ，也便于觀察堵漏劑在裂縫中形成堵墻的狀態。
③短縫隙柱堵漏實驗為研究裂縫厚度對堵漏效果的影響規律，又增加了 短縫隙柱堵漏實驗，裂縫厚度20mm，裂縫寬度為0.5、 1.0、 1.5、 2.0、 2.5、 3. 0、 4. 0、 5. Omm。
(2)孔隙性漏失、堵漏實驗
① 砂床堵漏實驗采用分體設計，可以方便裝卸，有利于觀察鉆井液侵入 砂床深度。
② 彈子床堵漏實驗模擬砂礫巖漏失，也采用分體設計。 實驗項目二鉆井液高溫高壓動態濾失實一險
能夠在模擬鉆井液旋轉剪切和循環剪切的動態條件下，進行高溫高壓濾失 實驗。
實驗項目三鉆井液高溫高壓靜態濾失實驗 .能夠在模擬鉆井液超高溫高壓靜態條件下，進行靜態濾失實驗。 實驗項目四鉆井液高溫高壓鉆屑分歉實驗
在模擬鉆井液旋轉剪切和循環剪切動態條件下，進行鉆屑分歉回收率實驗。 解決了常規滾動分散實驗造成的鉆屑與高溫膠凝后的鉆井液之間不存在相對運 動的問題。
實驗項目五超高溫高壓條件下鉆井液老化實驗 模擬鉆井液在超高溫(300°C)、高壓(50MPa)下動態老化實驗。 本儀器在上述實驗項目中可以達到以下主要技術指標
(1) 最高設計溫度300 。C。
(2) 最大設計壓力50 MPa。
(3) 速度調節范圍0 1000r/min無級調速。
(4) 實驗用模擬地下裂縫縫隙寬度為0.5—5咖。
(5) 高溫高壓蒼體容積800mL。
(6) 儲液罐容積600 ~ 800mL。
權利要求
1、LH-2智能型鉆井液高溫高壓多功能動態評價實驗儀，主要由增壓泵、實驗罐、冷凝器、電磁閥、儲料罐、濾液量筒、接漿罐、傳感器、計算機及時間控制器組成，其特征在于實驗罐主要由罐體、磁力傳動系統、溫度計插孔、增壓孔接頭、加液孔接頭、泥漿杯、攪拌軸、攪拌筒組成，實驗罐頂端為磁力傳動系統，實驗罐上頂蓋上分別設有溫度計插孔、增壓孔接頭、加液孔接頭，實驗罐中央為泥漿杯，泥漿杯頂端為泥漿杯上蓋，底端為泥漿杯下蓋，泥漿杯中央為攪拌筒，攪拌筒中央為攪拌軸，攪拌軸與磁力傳動系統相連，攪拌筒上有螺紋，實驗罐下頂蓋上設有接液孔接頭；實驗儀的氧氣瓶與增壓泵之間安裝有高壓截止閥，增壓泵與實驗罐連接，實驗罐與冷凝器連接，冷凝器通過電磁閥與濾液量筒連接，氧氣瓶通過高壓截止閽分別與接漿罐和冷凝器相連，接漿罐有電磁閥控制，時間控制器控制電磁閥的開關，傳感器與計算機相連，計算機連接輸出設備。
全文摘要
本發明提供鉆井液高溫高壓多功能動態評價實驗儀，主要由增壓泵、實驗罐、冷凝器、電磁閥、儲料罐、濾液量筒、接漿罐、傳感器、計算機及時間控制器組成，實驗罐主要由罐體、磁力傳動系統、溫度計插孔、增壓孔接頭、加液孔接頭、泥漿杯、攪拌軸、攪拌筒組成，操作簡便易行，提高了工作效率，更能真實模擬井下實際工況，安全性更高，儀器更穩定，使用壽命更長，還形成了高溫高壓多功能動態評價實驗技術。
文檔編號G01M10/00GK101672725SQ20091001754
公開日2010年3月17日 申請日期2009年8月5日 優先權日2009年8月5日
發明者朱開順 申請人:山東陸海鉆采科技有限公司
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
