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      一種鉆井堵漏材料摩擦系數(shù)測(cè)量裝置的制作方法

      文檔序號(hào):11374455閱讀:344來源:國知局

      本實(shí)用新型屬于石油與天然氣行業(yè)鉆井完井過程中工作液漏失控制領(lǐng)域,尤其涉及一種鉆井堵漏材料摩擦系數(shù)測(cè)量裝置。



      背景技術(shù):

      隨著全球油氣資源的勘探開發(fā)逐步走向深部、非常規(guī)和處于開發(fā)中后期的衰竭地層,井下復(fù)雜事故控制、安全高效鉆井和儲(chǔ)層保護(hù)都對(duì)工作液漏失控制提出了更高的要求。使用顆粒、纖維等堵漏材料封堵漏失通道,是儲(chǔ)層段工作液漏失控制的主要方法,也是非儲(chǔ)層段地層工作液漏失控制最常用的方法之一。

      堵漏材料表面摩擦系數(shù)對(duì)工作液漏失控制效果起著重要的影響,是堵漏材料選擇的主要依據(jù)。因此,設(shè)計(jì)模擬地層高溫與流體環(huán)境的堵漏材料表面摩擦系數(shù)測(cè)量裝置,對(duì)工作液漏失控制、安全高效鉆井和儲(chǔ)層保護(hù)有重要的意義。

      但目前堵漏材料摩擦系數(shù)測(cè)量方面尚存在以下不足:(1)不能模擬實(shí)際摩擦條件下的地層高溫與流體環(huán)境;(2)缺少堵漏材料表面摩擦系數(shù)的有效測(cè)量裝置。



      技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

      本實(shí)用新型的目的在于提出一種可有效模擬地層條件的鉆井堵漏材料摩擦系數(shù)測(cè)量裝置,為鉆井過程中堵漏材料選擇提供指導(dǎo)。

      為實(shí)現(xiàn)上述目的,本實(shí)用新型一種鉆井堵漏材料摩擦系數(shù)測(cè)量裝置的具體技術(shù)方案如下:

      一種鉆井堵漏材料摩擦系數(shù)測(cè)量裝置,其特征在于,包括恒溫液槽、加熱電阻絲、地層流體、支架、支架平臺(tái)、下平板、堵漏材料、上平板、砝碼、細(xì)鋼絲、平臺(tái)、直線滑動(dòng)導(dǎo)軌、牽引支架、傳動(dòng)桿、電動(dòng)機(jī)、數(shù)據(jù)線、計(jì)算機(jī),所述的加熱電阻絲位于恒溫液槽底部,所述的地層流體裝于恒溫液槽內(nèi),所述的支架下端與恒溫液槽底面相連,上端與支架平臺(tái)相連,所述的支架平臺(tái)上端與下平板相連,所述的下平板上端與堵漏材料相連,所述的上平板上端與砝碼相連,所述的砝碼位于上平板之上,所述的細(xì)鋼絲一端與傳動(dòng)桿相連,另一端從恒溫液槽右上小孔穿出,與上平板相連,所述的直線滑動(dòng)導(dǎo)軌下端與平臺(tái)相連,上端與牽引支架相連,所述的牽引支架上端與傳動(dòng)桿相連,所述的傳動(dòng)桿一端與細(xì)鋼絲相連,另一端與電動(dòng)機(jī)相連,所述的電動(dòng)機(jī)位于平臺(tái)之上,所述的數(shù)據(jù)線一端與計(jì)算機(jī)相連,另一端與加熱電阻絲相連,所述的計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)線相連。

      所述恒溫液槽材料為45號(hào)Cr調(diào)質(zhì)鋼,長200mm,寬100mm,高80mm。

      所述加熱電阻絲材料為鐵鉻鋁合金,溫度調(diào)節(jié)范圍為常溫~120℃。

      所述地層流體包括水基鉆井液、油基鉆井液、地層水、酸液、堿液等。

      所述支架焊接在恒溫液槽底部,用于固定黏結(jié)堵漏材料的不銹鋼平板,其高度可通過緊固螺栓調(diào)節(jié)。

      所述封堵材料采用黏結(jié)劑將干燥處理后的堵漏材料均勻粘在平板上。

      所述直線滑動(dòng)導(dǎo)軌用于約束牽引支架的運(yùn)動(dòng)軌跡,使得動(dòng)力模塊提供的拉力保持在同一水平直線上,行程為0~200mm。

      所述傳動(dòng)桿通過螺紋與牽引支架連接,通過其表面螺紋帶動(dòng)牽引支架沿直線滑動(dòng)導(dǎo)軌帶動(dòng)上摩擦板做勻速直線運(yùn)動(dòng)。

      所述電動(dòng)機(jī)為直流同步電機(jī),電壓調(diào)節(jié)范圍為0~30V,最大轉(zhuǎn)速為100r/min。

      所述計(jì)算機(jī)內(nèi)置數(shù)據(jù)記錄軟件,可同時(shí)監(jiān)測(cè)樣品運(yùn)動(dòng)過程中的、位移、速度、溫度、時(shí)間等參數(shù),并能生成直觀的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)曲線。還可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢、曲線顏色變換、歸零、儀器標(biāo)定等功能。當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),點(diǎn)擊保存按鈕可實(shí)現(xiàn)原始數(shù)據(jù)txt格式存檔,以便下一步數(shù)據(jù)處理

      與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實(shí)用新型的鉆井堵漏材料摩擦系數(shù)測(cè)量裝置具有以下優(yōu)勢(shì):

      (1)該裝置適用堵漏材料類型廣泛,球形、片狀、纖維等類型堵漏材料均適用,不僅可以測(cè)量單一類型堵漏材料摩擦系數(shù),也可以測(cè)量不同類型堵漏材料之間,以及不同類型堵漏材料復(fù)配后的摩擦系數(shù)。

      (2)能夠模擬實(shí)際摩擦條件下的地層高溫與流體環(huán)境。該堵漏材料摩擦系數(shù)測(cè)量裝置實(shí)驗(yàn)溫度可達(dá)120℃??赡M鉆井液、地層水、酸液、堿液等地層流體環(huán)境。

      (3)測(cè)量裝置自動(dòng)化程度高。由計(jì)算機(jī)、位移傳感器、速度傳感器和拉力傳感器組成的數(shù)據(jù)采集模塊,具有記錄數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、快速、自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)。

      附圖說明

      圖1是本實(shí)用新型實(shí)施提供的一種鉆井堵漏材料摩擦系數(shù)測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖;

      符號(hào)說明:

      恒溫液槽1、加熱電阻絲2、地層流體3、支架4、支架平臺(tái)5、下平板6、堵漏材料7、上平板8、砝碼9、細(xì)鋼絲10、平臺(tái)11、直線滑動(dòng)導(dǎo)軌12、牽引支架13、傳動(dòng)桿14、電動(dòng)機(jī)15、數(shù)據(jù)線16、計(jì)算機(jī)17。

      具體實(shí)施方式

      下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的作進(jìn)一步說明:

      如圖1所示,本實(shí)用新型一種鉆井堵漏材料摩擦系數(shù)測(cè)量裝置,包括恒溫液槽(1)、加熱電阻絲(2)、地層流體(3)、支架(4)、支架平臺(tái)(5)、下平板(6)、堵漏材料(7)、上平板(8)、砝碼(9)、細(xì)鋼絲(10)、平臺(tái)(11)、直線滑動(dòng)導(dǎo)軌(12)、牽引支架(13)、傳動(dòng)桿(14)、電動(dòng)機(jī)(15)、數(shù)據(jù)線(16)、計(jì)算機(jī)(17),所述的加熱電阻絲(2)位于恒溫液槽(1)底部,所述的地層流體(3)裝于恒溫液槽(1)內(nèi),所述的支架(4)下端與恒溫液槽(1)底面相連,上端與支架平臺(tái)(5)相連,所述的支架平臺(tái)(5)上端與下平板(6)相連,所述的下平板(6)上端與堵漏材料(7)相連,所述的上平板(8)上端與砝碼相連,所述的砝碼(9)位于上平板之(8)上,所述的細(xì)鋼絲(10)一端與傳動(dòng)桿(14)相連,另一端從恒溫液槽(1)右上小孔穿出,與上平板(9)相連,所述的直線滑動(dòng)導(dǎo)軌(12)下端與平臺(tái)(11)相連,上端與牽引支架(13)相連,所述的牽引支架(13)上端與傳動(dòng)桿(14)相連,所述的傳動(dòng)桿(14)一端與細(xì)鋼絲(11)相連,另一端與電動(dòng)機(jī)(15)相連,所述的電動(dòng)機(jī)(15)位于平臺(tái)(11)之上,所述的數(shù)據(jù)線(16)一端與計(jì)算機(jī)(17)相連,另一端與加熱電阻絲(2)相連,所述的計(jì)算機(jī)(17)與數(shù)據(jù)線(16)相連。

      所述恒溫液槽(1)材料為45號(hào)Cr調(diào)質(zhì)鋼,長200mm,寬100mm,高80mm。

      所述加熱電阻絲(2)材料為鐵鉻鋁合金,溫度調(diào)節(jié)范圍為常溫~120℃。

      所述地層流體(3)包括水基鉆井液、油基鉆井液、地層水、酸液、堿液等。

      所述支架(4)焊接在恒溫液槽底部,用于固定黏結(jié)堵漏材料的不銹鋼平板,其高度可通過緊固螺栓調(diào)節(jié)。

      所述封堵材料(7)采用黏結(jié)劑將干燥處理后的堵漏材料均勻粘在平板上。

      所述直線滑動(dòng)導(dǎo)軌(12)用于約束牽引支架的運(yùn)動(dòng)軌跡,使得動(dòng)力模塊提供的拉力保持在同一水平直線上,行程為0~200mm。

      所述傳動(dòng)桿(14)通過螺紋與牽引支架連接,通過其表面螺紋帶動(dòng)牽引支架沿直線滑動(dòng)導(dǎo)軌帶動(dòng)上摩擦板做勻速直線運(yùn)動(dòng)。

      所述電動(dòng)機(jī)(15)為直流同步電機(jī),電壓調(diào)節(jié)范圍為0~30V,最大轉(zhuǎn)速為100r/min。

      所述計(jì)算機(jī)(17)內(nèi)置數(shù)據(jù)記錄軟件,可同時(shí)監(jiān)測(cè)樣品運(yùn)動(dòng)過程中的、位移、速度、溫度、時(shí)間等參數(shù),并能生成直觀的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)曲線。

      本實(shí)用新型使用時(shí),首先,將需要測(cè)試的堵漏材料(7)烘干,制備堵漏材料摩擦板,采用黏結(jié)劑將干燥處理后的堵漏材料均勻粘在平板上;然后,下平板(6)制備好后固定在位于恒溫液槽(1)中的支架(4)上,保持粘有堵漏材料一面朝上。粘有堵漏材料的上平板(8)稱重后平放在下平板(6)最左端,砝碼(9)輕放在上平板(8)中心位置并固定;進(jìn)一步,向恒溫液槽(1)內(nèi)緩慢注入實(shí)際摩擦條件時(shí)對(duì)應(yīng)的井下流體(鉆井液、地層水、完井液等),保證液面剛好沒過摩擦接觸面;進(jìn)一步,給恒溫液槽(1)加溫至實(shí)際摩擦條件對(duì)應(yīng)的地層溫度并保持恒定;進(jìn)一步,將上平板(8)與牽引支架(13)相連,控制其移動(dòng)速率在(4.0~5.0)mm/min;進(jìn)一步,當(dāng)上平板(8)滑動(dòng)至下平板(6)右邊界時(shí)停止實(shí)驗(yàn),保存數(shù)據(jù)。最后,根據(jù)得到的摩擦力(Ff)數(shù)據(jù),采用公式(1)計(jì)算摩擦系數(shù)。每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)三次,取三次實(shí)驗(yàn)獲得的摩擦系數(shù)平均值。

      式中,μf—堵漏材料摩擦系數(shù),無量綱;

      Ff—拉力值,即摩擦力,N;

      WN—堵漏材料與上平板質(zhì)量,Kg。

      以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已,并不用以限制本實(shí)用新型,凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。

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