專利名稱：測定泥頁巖吸水擴散系數(shù)裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種測定泥頁巖吸水擴散系數(shù)裝置，屬于石油和地質鉆井工程技術領域。
背景技術：
在鉆井過程中，由于井眼的鉆開，打破了原來地層的力學平衡、熱平衡和化學平衡，在液壓梯度和化學梯度的共同作用下，鉆井液中的水侵入近井壁泥頁巖中，使水敏性泥頁巖吸水膨脹，引起井周附加應カ場；滲流作用會引起近井壁孔隙壓力的改變。另外，地層和鉆井液之間進行熱交換，井壁溫度變化會引起附加溫變應カ場。這些變化改變了井周有效應カ分布，從而造成泥頁巖地層井壁失穩(wěn)和鉆具阻卡，延長鉆井周期，增加鉆井成本。因此，只有準確測定泥頁巖的吸水擴散系數(shù)，才能弄清泥頁巖地層的水化能力和水化程度，以準確計算泥頁巖地層的井眼穩(wěn)定周期，確定合理的鉆井液性能，保持泥頁巖地層的井壁穩(wěn)定性。國內評價頁巖分散性的方法是巖屑回收率法，是用干燥的頁巖樣品，使樣品過 (4 10目)篩，往加溫罐中加入350毫升試驗液體和50克(4 10目)巖樣，然后把加溫罐放入滾子加熱爐中滾動16小時(控制溫度150)。倒出試驗液體與巖樣,過同樣目篩布， 干燥并稱量篩上巖樣，計算質量回收率。該方法雖可以模擬井下溫度情況，但無法模擬軸向及圍壓的情況，與實際情況有出入。目前，泥頁巖吸水擴散系數(shù)的測定通常是在常壓下進行的，并沒有考慮井內溫度和圍壓的影響，與鉆井實際不符。
發(fā)明內容本實用新型的目的在于提供一種測定泥頁巖吸水擴散系數(shù)裝置，其能模擬井下溫度和壓カ條件，測定泥頁巖的吸水擴散系數(shù)，指導油氣田鉆井作業(yè)。本實用新型的具體技術內容如下測定泥頁巖吸水擴散系數(shù)裝置由軸向壓カ加壓裝置、高溫高壓巖心夾持裝置、圍壓加壓裝置、加溫和測溫裝置、鉆井液循環(huán)裝置、高壓釜裝置和測量及采集裝置連接組成軸向加壓裝置由儲油罐、軸壓泵和軸壓控制器依次連接組成；高溫高壓巖心夾持裝置由巖心夾持器、全直徑巖心、自粘密封帶、橡膠密封墊和氟橡膠隔離套組成；巖心夾持器由上壓頭和下壓頭組成，上壓頭為一直徑大于全直徑巖心的實心圓盤，下壓頭為一直徑大于全直徑巖心的且有中心通孔的圓盤，橡膠密封墊設在上壓頭與全直徑巖心之間，有中心孔的橡膠密封墊設在下壓頭與全直徑巖心之間；圍壓加壓裝置由圍壓泵和恒壓控制器連接組成；加溫和測溫裝置由溫控儀和溫度傳感器連接組成，溫度傳感器設在高壓釜內下端蓋上;鉆井液循環(huán)裝置由鉆井液溫控儀、鉆井液罐、高壓鉆井液泵和鉆井液恒壓控制器依次連接組成；[0012]高壓釜裝置由高壓釜、活塞、進油閥、放油閥、進液口和排氣ロ組成；高壓釜由上、 下端蓋和殼體組成，上端蓋中心孔用于設置活塞，下端蓋中心孔為進液ロ，排氣ロ設在殼體上部，進油閥設在殼體中部，放油閥設在殼體下部；測量及采集裝置由軸壓壓力表、圍壓壓力表、鉆井液壓カ表、數(shù)據(jù)采集卡和數(shù)據(jù)輸出顯示器組成。本實用新型測定泥頁巖吸水擴散系數(shù)裝置的有益效果在于它可模擬井內溫度和圍壓的影響，測定泥頁巖的吸水擴散系數(shù)，解決常規(guī)實驗無法考慮泥頁巖井下壓カ和溫度的問題，為現(xiàn)場合理確定泥頁巖地層安全泥漿密度窗ロ提供依據(jù)，為鉆井過程中保持井壁穩(wěn)定提供參考。

附圖為測定泥頁巖吸水擴散系數(shù)裝置結構示意具體實施方式
實施例參照附圖對本實用新型的實施例進ー步說明測定泥頁巖吸水擴散系數(shù)裝置由軸向壓カ加壓裝置、高溫高壓巖心夾持裝置、圍壓加壓裝置、加溫和測溫裝置、鉆井液循環(huán)裝置、高壓釜裝置和測量及采集裝置連接組成軸向加壓裝置由儲油罐101、軸壓泵102和軸壓控制器103依次連接組成，軸壓控制器103可精確控制軸向加載速度、壓カ和時間，為高溫高壓巖心夾持裝置提供軸向加壓；高溫高壓巖心夾持裝置由巖心夾持器201、全直徑巖心202、自粘密封帶203、橡膠密封墊204、橡膠密封墊205和氟橡膠隔離套206組成；巖心夾持器201由上壓頭和下壓頭組成，上壓頭為一直徑大于全直徑巖心202的實心圓盤，下壓頭為一直徑大于全直徑巖心 202的、有中心通孔的圓盤，橡膠密封墊204設在上壓頭與全直徑巖心202之間、有中心孔的橡膠密封墊205設在下壓頭與全直徑巖心202之間，全直徑巖心202外側設有自粘密封帶 203 ；圍壓加壓裝置由圍壓泵301和恒壓控制器302連接組成，圍壓加壓裝置通過圍壓泵301泵出的高壓油液，提供全直徑巖心202所需的圍壓，恒壓控制器302將保持圍壓恒定不變；加溫和測溫裝置由溫控儀401和溫度傳感器402連接組成，溫度傳感器402設在高壓釜601內下端蓋上，溫控儀401采用磁場感應渦流原理，將全直徑巖心202周圍的油液加熱到井下地層溫度，并保持油液溫度恒定不變；溫度傳感器402將油液溫度實時傳輸給溫控儀401，以便其實時監(jiān)控油液；鉆井液循環(huán)裝置由鉆井液溫控儀503、鉆井液罐501、高壓鉆井液泵502和鉆井液恒壓控制器504依次連接組成，高壓鉆井液泵502通過加壓鉆井液向全直徑巖心202提供圍壓；鉆井液溫控儀503采用磁場感應渦流原理，將鉆井液加熱到井下地層溫度，并保持油液溫度恒定不變；鉆井液恒壓控制器504將鉆井液泵502輸出的壓カ保持恒定不變；高壓釜裝置由高壓釜601、活塞602、進油閥603、放油閥604、進液ロ 605和排氣ロ 606組成，高壓釜601由上、下端蓋和殼體組成，上端蓋中心孔用于設置活塞602，下端蓋中心孔為進液ロ 605 ;排氣ロ 606設在殼體上方，進油閥603設在殼體中部，放油閥604設在殼體下部；測量及采集裝置由軸壓壓力表701、圍壓壓力表702、鉆井液壓カ表703、數(shù)據(jù)采集卡704和數(shù)據(jù)輸出顯示器705組成，執(zhí)行溫度及壓カ數(shù)據(jù)的采集和保存。測定泥頁巖吸水擴散系數(shù)的試驗方法如下I)按照圖I所示，連接軸向加壓系統(tǒng)、高溫高壓巖心夾持系統(tǒng)、圍壓加壓系統(tǒng)、加溫和測溫系統(tǒng)、鉆井液循環(huán)系統(tǒng)、高壓釜系統(tǒng)、測量及采集系統(tǒng)，檢查各部件及管線密封性。2)在試驗前首先測定全直徑巖心202的原始含水量，如下表I所示為某油井鉆井取心加工后的全直徑巖心參數(shù)和原始含水量表表I
權利要求1. 一種測定泥頁巖吸水擴散系數(shù)裝置，由軸向壓カ加壓裝置、高溫高壓巖心夾持裝置、 圍壓加壓裝置、加溫和測溫裝置、鉆井液循環(huán)裝置、高壓釜裝置和測量及采集裝置連接組成，其特征在于軸向加壓裝置由儲油罐(101)、軸壓泵(102)和軸壓控制器(103)依次連接組成；高溫高壓巖心夾持裝置由巖心夾持器(201)、全直徑巖心(202)、自粘密封帶(203)、橡膠密封墊(204)、橡膠密封墊(205)和氟橡膠隔離套(206)組成；巖心夾持器(201)由上壓頭和下壓頭組成，上壓頭為一直徑大于全直徑巖心(202)的實心圓盤，下壓頭為一直徑大于全直徑巖心(202)的、有中心通孔的圓盤，橡膠密封墊(204)設在上壓頭與全直徑巖心 (202)之間、有中心孔的橡膠密封墊(205)設在下壓頭與全直徑巖心(202)之間；圍壓加壓裝置由圍壓泵(301)和恒壓控制器(302)連接組成；加溫和測溫裝置由溫控儀(401)和溫度傳感器(402)連接組成，溫度傳感器(402)設在高壓釜(601)內下端蓋上；鉆井液循環(huán)裝置由鉆井液溫控儀(503)、鉆井液罐(501)、高壓鉆井液泵(502)和鉆井液恒壓控制器(504)依次連接組成；高壓釜裝置由高壓釜(601)、活塞(602)、進油閥(603)、放油閥(604)、進液ロ(605) 和排氣ロ(606)組成，高壓釜￠01)由上、下端蓋和殼體組成，上端蓋中心孔用于設置活塞 (602)，下端蓋中心孔為進液ロ(605);排氣ロ(606)設在殼體上方，進油閥(603)設在殼體中部，放油閥(604)設在殼體下部；測量及采集裝置由軸壓壓力表(701)、圍壓壓力表(702)、鉆井液壓カ表(703)、數(shù)據(jù)采集卡(704)和數(shù)據(jù)輸出顯示器(705)組成。
專利摘要本實用新型公開了一種測定泥頁巖吸水擴散系數(shù)裝置，是為能模擬井下溫度和壓力條件、測定泥頁巖的吸水擴散系數(shù)以便指導油氣田鉆井作業(yè)而設計的，主要包括軸向壓力加壓裝置、高溫高壓巖心夾持裝置、圍壓加壓裝置、加溫和測溫裝置、鉆井液循環(huán)裝置和高壓釜裝置和測量及采集裝置，可模擬井內溫度和圍壓的影響，測定泥頁巖的吸水擴散系數(shù)，解決常規(guī)實驗無法考慮泥頁巖井下壓力和溫度的問題，為現(xiàn)場合理確定泥頁巖地層安全泥漿密度窗口提供依據(jù)，為鉆井過程中保持井壁穩(wěn)定提供參考。
文檔編號G01N13/00GK202339307SQ20112043076
公開日2012年7月18日 申請日期2011年11月3日 優(yōu)先權日2011年11月3日
發(fā)明者劉社明, 吳學升, 巨滿成, 歐陽勇, 趙巍, 黃占盈 申請人:中國石油天然氣股份有限公司