油氣擴(kuò)散系數(shù)測定試驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型主要應(yīng)用于石油勘探領(lǐng)域錄井工程中，特別涉及一種油氣擴(kuò)散系數(shù)測定試驗(yàn)裝置，包括井筒，井筒外套裝第一溫控裝置，井筒內(nèi)下部設(shè)置葉輪，葉輪頂部通過傳動軸連接電機(jī)，電機(jī)設(shè)置于井筒頂部，井筒一側(cè)設(shè)置鉆井液循環(huán)裝置，另一側(cè)設(shè)置檢測裝置，底部對應(yīng)葉輪的位置通過連接管連接油氣注入裝置。本實(shí)用新型能夠模擬實(shí)際鉆井過程中，不同鉆井液性能、溫度、壓力等因素下油氣在鉆井液中的擴(kuò)散規(guī)律，為井下錄井工具的研制提供理論依據(jù)。
【專利說明】油氣擴(kuò)散系數(shù)測定試驗(yàn)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種油氣擴(kuò)散系數(shù)測定試驗(yàn)裝置，主要應(yīng)用于石油勘探領(lǐng)域錄井工程中?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]在石油和天然氣鉆探過程中，發(fā)現(xiàn)油氣層、確定油氣層具體位置和產(chǎn)能是鉆探工作的主要目的之一。測井、試油對油氣層的判斷存在滯后性；錄井過程中采集、檢測和分析鉆井巖心、巖屑、油氣水和相關(guān)的鉆井參數(shù)，實(shí)現(xiàn)恢復(fù)地下地層巖性剖面、發(fā)現(xiàn)和評價(jià)油氣層、監(jiān)控鉆井工程施工安全，尤其是在發(fā)現(xiàn)油氣層、確定油氣層具體位置和產(chǎn)能方面，具有發(fā)現(xiàn)油氣及時(shí)、資料真實(shí)可靠等顯著特點(diǎn)。
[0003]當(dāng)油氣層打開后，鉆井液是與油氣最先接觸的物質(zhì)，一部分來自被鉆頭破碎含油氣的巖層，其中巖層所含油氣進(jìn)入井筒中，是反映地層油氣儲量的主要指標(biāo)，另外一部分來自于井壁附近含油地層油氣向鉆井液中的滲透擴(kuò)散，由滲透擴(kuò)散和鉆碎的巖石進(jìn)入鉆井液中的油氣，隨著鉆井液的上返和鉆井的繼續(xù)進(jìn)行，會導(dǎo)致鉆井液性能的改變。
[0004]目前的油氣檢測技術(shù)都是地面檢測，由于受到鉆井液上返遲到時(shí)間的影響，往往會在鉆開地層油氣層十幾分鐘或幾十分鐘后才能檢測到油氣的存在。在鉆井過程中，由于地層油氣大量進(jìn)入井筒會引起鉆井液密度降低，使地層壓力高于鉆井液柱壓力，嚴(yán)重失衡會導(dǎo)致井噴，越早檢測到地下的油氣異常，就能越早避免事故。盡可能地縮短鉆開油氣層與檢測到油氣存在的時(shí)間，提高油氣檢測的及時(shí)性和連續(xù)性，實(shí)現(xiàn)真正意義上的隨鉆油氣檢測。
[0005]油氣擴(kuò)散是一個(gè)十分復(fù)雜的物化過程，關(guān)于油氣擴(kuò)散的理論研究僅有初步的成果，僅能對油氣擴(kuò)散的基本現(xiàn)象進(jìn)行某些理論解析。開展對油氣擴(kuò)散的基本規(guī)律和及其相關(guān)影響因素的研究工作，基本上仍以試驗(yàn)手段為主?，F(xiàn)有的試驗(yàn)方法及裝置都是模擬單一特定工況下的油氣擴(kuò)散，尚不能模擬實(shí)際油氣在鉆井液中擴(kuò)散的情況。因此鉆錄井迫切要求夠研制出一種適用研究油氣在鉆井液中擴(kuò)散規(guī)律的試驗(yàn)裝置，為井下實(shí)時(shí)錄井工具的研制提供平臺。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是:提供一種油氣擴(kuò)散系數(shù)測定試驗(yàn)裝置，能模擬在井下鉆進(jìn)真實(shí)環(huán)境下，油氣在不同性能的鉆井液中的擴(kuò)散情況，為井下新型錄井工具的研制提供平臺。
[0007]本實(shí)用新型所述的油氣擴(kuò)散系數(shù)測定試驗(yàn)裝置，包括井筒，井筒外套裝第一溫控裝置，井筒內(nèi)下部設(shè)置葉輪，葉輪頂部通過傳動軸連接電機(jī)，電機(jī)設(shè)置于井筒頂部，井筒一側(cè)設(shè)置鉆井液循環(huán)裝置，另一側(cè)設(shè)置檢測裝置，底部對應(yīng)葉輪的位置通過連接管連接油氣注入裝置，鉆井液循環(huán)裝置包括鉆井液泵，鉆井液泵通過管道分別連接井筒和鉆井液池，鉆井液池與井筒底部連通，檢測裝置包括設(shè)置在井筒內(nèi)的電導(dǎo)率傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器，電導(dǎo)率傳感器通過導(dǎo)線連接電導(dǎo)率顯示儀，溫度傳感器和壓力傳感器分別通過導(dǎo)線連接溫度顯示儀與壓力顯示儀，電導(dǎo)率顯示儀、溫度顯示儀與壓力顯示儀通過導(dǎo)線均連接電腦數(shù)據(jù)采集裝置，油氣注入裝置包括中間容器，中間容器頂部分別連通井筒、天然氣罐和原油罐，天然氣罐和原油罐通過同一條管路連通中間容器，中間容器外套裝第二溫控裝置，中間容器底部設(shè)置加壓泵，天然氣罐和原油罐的右部設(shè)置加壓泵。
[0008]在模擬井筒內(nèi)，油氣從中間容器出來，擴(kuò)散進(jìn)入鉆井液后，會引起鉆井液電導(dǎo)率的變化，尤其是天然氣的擴(kuò)散，會使鉆井液的電導(dǎo)率發(fā)生較大的變化，根據(jù)油氣注入量及相關(guān)試驗(yàn)工況，可建立兩者之間的相互關(guān)系，例如:隨著油氣注入量的增加，鉆井液電導(dǎo)率不斷下降，尤其鉆遇油氣層時(shí)，電導(dǎo)率變化更是極具降低，再結(jié)合相關(guān)錄井信息，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)油氣層和估算地層油氣儲量。試驗(yàn)時(shí)，通過鉆井液泵憋壓、第一溫控裝置加熱，使鉆井液達(dá)到預(yù)定工況；油氣注入裝置通過加壓泵排出預(yù)定量，油氣進(jìn)入中間容器，經(jīng)加溫、加壓處理的油氣經(jīng)中間容器進(jìn)入井筒，然后啟動電機(jī)，葉輪繞其傳動軸的軸線旋轉(zhuǎn)，對油氣和鉆井液進(jìn)行攪拌，可真實(shí)的模擬鉆頭鉆進(jìn)時(shí)，油氣擴(kuò)散進(jìn)入鉆井液的情況，一段時(shí)間后，通過電導(dǎo)率顯示儀測得鉆井液的電導(dǎo)率，建立注入量和電導(dǎo)率之間的變化關(guān)系，最終達(dá)到測試擴(kuò)散系數(shù)的目的；井筒內(nèi)的溫度傳感器和壓力傳感器可分別感應(yīng)井筒內(nèi)鉆井液的溫度和壓力，以便控制加壓及加熱程度。
[0009]所述的井筒頂部安裝高壓法蘭，高壓法蘭與井筒頂部之間安裝高壓法蘭密封圈，高壓法蘭與傳動軸之間安裝高壓旋轉(zhuǎn)密封圈。井筒裝置頂部采用高壓法蘭密封圈密封，傳動軸采用高壓旋轉(zhuǎn)密封圈密封實(shí)現(xiàn)保溫、壓等要求；頂部采用電機(jī)驅(qū)動底部葉輪旋轉(zhuǎn)，使流體形成螺旋流，可真實(shí)的模擬井筒流體流態(tài)以及油氣擴(kuò)散進(jìn)入鉆井液的情況。
[0010]所述的第一溫控裝置和第二溫控裝置均包括殼體，殼體內(nèi)有熱電偶，熱電偶外側(cè)設(shè)置氧化鉛陶瓷履帶加熱套，氧化鉛陶瓷履帶加熱套外側(cè)設(shè)置石棉保溫層。井筒外壁有第一溫控裝置，第一溫控裝置有熱電偶、石棉保溫層；石棉保溫層為環(huán)狀的，加熱套為履帶式。
[0011]所述的泥漿泵與井筒之間、泥漿池與井筒之間、中間容器與井筒之間分別設(shè)置閥門，中間容器上設(shè)置壓力表和流量表，天然氣罐和原油罐上分別設(shè)置流量表。方便控制流量。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0013]I)能夠模擬實(shí)際鉆井過程中，不同的鉆井液性能(密度、粘度)、溫度、壓力等因素下油氣在鉆井液中的擴(kuò)散規(guī)律，為井下錄井工具的研制提供理論依據(jù)；
[0014]2)裝置頂部采用電機(jī)驅(qū)動葉輪旋轉(zhuǎn)，形成螺旋流，攪拌效果好，功耗低，可真實(shí)的模擬鉆頭鉆進(jìn)時(shí)，油氣擴(kuò)散進(jìn)入鉆井液的情況；
[0015]3)對井筒內(nèi)鉆井液和油、氣采用履式加熱套加熱，升溫快、接觸面積大、熱效率高，可模擬地層的真實(shí)溫度，使測試結(jié)果更加接近實(shí)際，真實(shí)可靠。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是圖1中井筒和葉輪的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3是圖1中第一溫控裝置和第二溫控裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中:1、井筒2、閥門3、鉆井液泵4、傳動軸5、第一溫控裝置6、鉆井液池
7、加壓泵8、天然氣罐9、流量表10、原油罐11、壓力表12、第二溫控裝置13、葉輪14、電腦數(shù)據(jù)采集裝置15、溫度顯示儀16、壓力顯示儀17、電導(dǎo)率顯示儀18、電導(dǎo)率傳感器19、溫度傳感器20、壓力傳感器21、電機(jī)22、高壓旋轉(zhuǎn)密封圈23、高壓法蘭24、高壓法蘭密封圈25、石棉保溫層26、熱電偶27、殼體28、氧化鉛陶瓷履帶加熱套29、中間容器。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述:
[0021]如圖1?圖3所示，本實(shí)用新型所述的油氣擴(kuò)散系數(shù)測定試驗(yàn)裝置，包括井筒1，井筒I外套裝第一溫控裝置5，井筒I內(nèi)下部設(shè)置葉輪13，葉輪13頂部通過傳動軸4連接電機(jī)21，電機(jī)21設(shè)置于井筒I頂部，井筒I 一側(cè)設(shè)置鉆井液循環(huán)裝置，另一側(cè)設(shè)置檢測裝置，底部對應(yīng)葉輪13的位置通過連接管連接油氣注入裝置，鉆井液循環(huán)裝置包括鉆井液泵3，鉆井液泵3通過管道分別連接井筒I和鉆井液池6，鉆井液池6與井筒I底部連通，檢測裝置包括設(shè)置在井筒I內(nèi)的電導(dǎo)率傳感器18、溫度傳感器19和壓力傳感器20，電導(dǎo)率傳感器18通過導(dǎo)線連接電導(dǎo)率顯示儀17，溫度傳感器19和壓力傳感器20分別通過導(dǎo)線連接溫度顯示儀15與壓力顯示儀16，電導(dǎo)率顯示儀17、溫度顯示儀15與壓力顯示儀16通過導(dǎo)線均連接電腦數(shù)據(jù)采集裝置14，油氣注入裝置包括中間容器29，中間容器29頂部分別連通井筒1、天然氣罐8和原油罐10，天然氣罐8和原油罐10通過同一條管路連通中間容器29，中間容器29外套裝第二溫控裝置12，中間容器29底部設(shè)置加壓泵7，天然氣罐8和原油罐10的右部設(shè)置加壓泵7。井筒I頂部安裝高壓法蘭23，高壓法蘭23與井筒I頂部之間安裝高壓法蘭密封圈24，高壓法蘭23與傳動軸4之間安裝高壓旋轉(zhuǎn)密封圈22。第一溫控裝置5和第二溫控裝置12均包括殼體27，殼體27內(nèi)有熱電偶26，熱電偶26外側(cè)設(shè)置氧化鉛陶瓷履帶加熱套28，氧化鉛陶瓷履帶加熱套28外側(cè)設(shè)置石棉保溫層25。鉆井液泵3與井筒I之間、鉆井液池6與井筒I之間、中間容器29與井筒I之間分別設(shè)置閥門2，中間容器29上設(shè)置壓力表11和流量表9，天然氣罐8和原油罐10上分別設(shè)置流量表9。
[0022]測試時(shí)，打開鉆井液循環(huán)裝置的閥門，啟動鉆井液泵3，向井筒I內(nèi)注入鉆井液，循環(huán)一段時(shí)間后，待鉆井液均勻，關(guān)閉鉆井液池6與井筒I之間的閥門2，對裝置進(jìn)行憋壓，使其達(dá)到預(yù)定的測試壓力，關(guān)閉鉆井液泵3及鉆井液泵3與井筒I之間的閥門。通過第一溫控裝置5對試驗(yàn)段內(nèi)的鉆井液進(jìn)行加熱，使其達(dá)到模擬底層時(shí)的預(yù)設(shè)溫度。在預(yù)設(shè)溫度、壓力工況下可通過電腦數(shù)據(jù)采集裝置14測得此時(shí)鉆井液的電導(dǎo)率。然后天然氣罐8提供氣體，連接天然氣罐8的加壓泵7推動活塞，把已知體積的天然氣打入中間容器29內(nèi)，然后關(guān)閉天然氣罐8與中間容器29之間的閥門，通過第二溫控裝置12對中間容器29進(jìn)行加溫處理后，然后通過加壓泵7向試驗(yàn)段井筒I內(nèi)中注入定量天然氣，天然氣進(jìn)入井筒I后，啟動電機(jī)21，電機(jī)21驅(qū)動葉輪13，并使葉輪13繞傳動軸4的軸線旋轉(zhuǎn)，對天然氣和鉆井液進(jìn)行攪拌，加速擴(kuò)散，一段時(shí)間后，通過電導(dǎo)率顯示儀17測得鉆井液的電導(dǎo)率，可與未注入天然氣的鉆井液電導(dǎo)率作對比，建立注入量和電導(dǎo)率之間的關(guān)系，最終達(dá)到測試擴(kuò)散系數(shù)的目的，由于能夠模擬地層的真實(shí)溫度、壓力，所以測試結(jié)果真實(shí)可靠。本裝置還可測定鉆井液中注入原油后電導(dǎo)率的變化，注原油流程與注天然氣流程相同；還可實(shí)現(xiàn)測定油氣同時(shí)注入后電導(dǎo)率的變化，這樣測得油氣擴(kuò)散情況。
【權(quán)利要求】
1.一種油氣擴(kuò)散系數(shù)測定試驗(yàn)裝置，其特征在于:包括井筒(1)，井筒(I)外套裝第一溫控裝置(5)，井筒(I)內(nèi)下部設(shè)置葉輪(13)，葉輪(13)頂部通過傳動軸(4)連接電機(jī)(21)，電機(jī)(21)設(shè)置于井筒(I)頂部，井筒(I) 一側(cè)設(shè)置鉆井液循環(huán)裝置，另一側(cè)設(shè)置檢測裝置，底部對應(yīng)葉輪(13)的位置通過連接管連接油氣注入裝置，鉆井液循環(huán)裝置包括鉆井液泵(3)，鉆井液泵(3)通過管道分別連接井筒(I)和鉆井液池(6)，鉆井液池(6)與井筒(1)底部連通，檢測裝置包括設(shè)置在井筒(I)內(nèi)的電導(dǎo)率傳感器(18)、溫度傳感器(19 )和壓力傳感器(20)，電導(dǎo)率傳感器(18)通過導(dǎo)線連接電導(dǎo)率顯示儀(17)，溫度傳感器(19)和壓力傳感器(20)分別通過導(dǎo)線連接溫度顯示儀(15)與壓力顯示儀(16)，電導(dǎo)率顯示儀(17)、溫度顯示儀(15)與壓力顯示儀(16)均通過導(dǎo)線連接電腦數(shù)據(jù)采集裝置(14)，油氣注入裝置包括中間容器(29)，中間容器(29)頂部分別連通井筒(I)、天然氣罐(8)和原油罐(10)，天然氣罐(8)和原油罐(10)通過同一條管路連通中間容器(29)，中間容器(29)外套裝第二溫控裝置(12)，中間容器(29)底部設(shè)置加壓泵(7)，天然氣罐(8)和原油罐(10)的右部設(shè)直加壓栗(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣擴(kuò)散系數(shù)測定試驗(yàn)裝置，其特征在于:井筒(I)頂部安裝高壓法蘭(23)，高壓法蘭(23)與井筒(I)頂部之間安裝高壓法蘭密封圈(24)，高壓法蘭(23)與傳動軸(4)之間安裝高壓旋轉(zhuǎn)密封圈(22)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的油氣擴(kuò)散系數(shù)測定試驗(yàn)裝置，其特征在于:第一溫控裝置(5 )和第二溫控裝置(12 )均包括殼體(27 )，殼體(27 )內(nèi)有熱電偶(26 )，熱電偶(26 )外側(cè)設(shè)置氧化鉛陶瓷履帶加熱套(28)，氧化鉛陶瓷履帶加熱套(28)外側(cè)設(shè)置石棉保溫層(25)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣擴(kuò)散系數(shù)測定試驗(yàn)裝置，其特征在于:鉆井液泵(3)與井筒(I)之間、鉆井液池(6)與井筒(I)之間、中間容器(29)與井筒(I)之間分別設(shè)置閥門(2)，中間容器(29)上設(shè)置壓力表(11)和流量表(9)，天然氣罐(8)和原油罐(10)上分別設(shè)置流量表(9)。
【文檔編號】G01N13/00GK203745336SQ201420135685
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年3月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月24日
【發(fā)明者】蔡春雷, 徐依吉, 成向陽, 唐振, 李慶陸, 王瑞英, 李建波, 周毅, 黃澤超 申請人:中國石油大學(xué)(華東)