本發明專利技術公開了一種模擬固井水泥漿對儲層傷害的評價裝置及評價方法，該裝置主要由上釜體15、下釜體21、中間部件19、巖心夾持器20、變頻電機11、上釜體高壓泵32、圍壓泵29、下釜體高壓泵28、中央處理系統33、數據顯示系統34、地層水中間容器9、工作液中間容器組、廢液收集釜6、集液罐24、釜體加熱冷卻系統16、上釜體溫度傳感器30、下釜體溫度傳感器26、上釜體壓力傳感器31、下釜體壓力傳感器27組成。通過該裝置模擬鉆完井過程中多種工作液在不同的溫度、壓力、漏失等復雜工況下對儲層的傷害，優選出與井下環境以及其他工作液相匹配的水泥漿體系。本發明專利技術可有效提高固井質量，實現油氣井的高效開采。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種模擬固井水泥漿對儲層傷害的評價裝置及評價方法，能夠仿真模擬井下溫度、壓力、壓差等復雜工況條件，通過對不同工況條件下工作液對儲層的傷害情況進行評價，優選出與井下環境相匹配的固井水泥漿體系，從而提高固井質量。
技術介紹
儲層保護、防止傷害是油氣井勘探開發過程中的重要任務。在固井過程中，儲層會受到水泥漿及其他工作液的傷害，傷害一旦形成會對固井質量、油氣井產能產生影響。固井過程中不配伍的水泥漿體系及其濾液和固體顆粒都會對儲層產生損害。只有結合具體的儲層巖心評價優選出與井下環境相匹配的固井水泥漿體系才能保護儲層，有利于提高油氣產量。目前國內就水泥漿對儲層的傷害研究較少，而且現有的巖心傷害評價裝置僅考慮單一工作液對儲層的傷害，并沒有裝置能夠評價整個鉆完井過程中多種工作液對巖心的動態傷害過程。現有評價裝置還存在以下不足：(1)不能模擬鉆完井過程中多種工作液循環流動過程對巖心傷害，僅做單一流體傷害分析；(2)不能模擬泥餅的形成及動態變化過程；(3)地層環境模擬不準確，井筒壓力、地層壓力不能真實反應井下狀況，往往只考慮兩者之間的壓差；(4)數據實時監測不準確。因此，研制一種能有效模擬和評價固井過程中水泥漿對儲層傷害的評價裝置及方法，優選出相應的水泥漿體系，對油氣井的開發具有十分重要的意義。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種模擬固井水泥漿對儲層傷害的評價裝置，該裝置能夠有效模擬整個鉆完井過程中多種工作液在不同的溫度、壓力、井筒與地層壓差、漏失等復雜工況條件下對儲層的傷害，并對整個傷害情況進行實時監測。本專利技術的另一目的還在于提供利用上述裝置評價固井水泥漿對儲層傷害的方法，該方法原理可靠，操作簡便，通過評價優選出與井下環境以及其他工作液相匹配的水泥漿體系，提高固井質量，為儲層保護提供決策依據和技術支持，實現油氣井的高效開采。為達到以上技術目的，本專利技術采用以下技術方案。一種模擬固井水泥漿對儲層傷害的評價裝置，由能模擬井筒溫度、壓力、漿體流態的井筒環境模擬系統；模擬地層物性、溫度、壓力、井筒與地層壓差的地層環境模擬系統；驅動工作液進入釜體提供高壓、泄壓的驅動系統；對實驗過程進行實時監測與采集數據的控制系統組成。通過本專利技術可以模擬鉆井液、隔離液、水泥漿養護后在壓差的作用下不斷進入地層環境模擬系統后對巖心造成污染、損害巖心滲透率的過程，通過分析可以得到鉆井液、隔離液對巖心的前期損害，水泥漿對巖心的后期損害情況，以及反向注入地層水測試污染解除情況，綜合以上數據可以評價固井過程中水泥漿對儲層的損害，指導現場水泥漿的優選。一種模擬固井水泥漿對儲層傷害的評價裝置，主要由上釜體、下釜體、中間部件、巖心夾持器、磁力驅動器、變頻電機、上釜體高壓泵、泄壓泵、圍壓泵、下釜體高壓泵、限壓閥、中央處理系統、數據顯示系統、氮氣瓶、地層水中間容器、隔離液中間容器、水泥漿中間容器、廢液收集釜、集液罐、電子天平、釜體加熱冷卻系統、溫度傳感器、壓力傳感器組成。所述上釜體和下釜體通過中間部件連接，上釜體分別連接工作液中間容器、加壓泵、泄壓泵，還連有壓力傳感器、溫度傳感器，下釜體分別連接地層水中間容器、加壓泵、限壓閥，還連有壓力傳感器、溫度傳感器；所述中間部件連接圍壓泵，中心是巖心夾持器。所述上釜體內部裝有漿體和槳葉，槳葉上安裝有封隔膜片和壓蓋用于封隔開漿體和上部的加壓介質，槳葉通過磁力驅動器被變頻電機驅動旋轉。所述中間部件通過螺紋與上下釜體連接，所述中間部件中心是巖心夾持器，巖心夾持器由橡膠套、密封圈、堵頭等組成，用于夾持巖心，模擬地層壓力，封隔上下釜體中的流體。該裝置所有管路都裝有閥門用于控制流體流向。所述壓力傳感器、溫度傳感器都連接到中央處理系統。所述釜體加熱冷卻系統中，加熱器采用外部加熱向內部傳導熱量的方式，冷卻器采用外部銅管注水的冷卻方式。所述限壓閥一端連接下釜體，另外一端連接冷凝器，通過調節限壓閥控制下釜體壓力。所述圍壓泵上安裝有壓力表，采用手動計量泵。利用上述裝置模擬評價固井水泥漿對儲層傷害的方法，依次包括以下步驟：(1)鉆取巖心，抽真空飽和地層水，測量巖心原始滲透率K0，將巖心放入巖心夾持器，對巖心施加圍壓，模擬巖心在井底所受上覆地層壓力；(2)驅動地層水中間容器中地層水進入下釜體，驅動鉆井液中間容器中鉆井液進入上釜體，通過中央處理系統控制上釜體高壓泵向上釜體加壓到P1，控制下釜體高壓泵向下釜體加壓到P0，釜體加熱冷卻系統加熱釜體到地層溫度，設置變頻電機轉速R1，變頻電機驅動磁力攪拌器攪拌流體；P0為模擬地層流體壓力(背壓)，P1為鉆井時井筒壓力，R1對應鉆井時鉆井液對井壁沖刷速率；(3)設置限壓閥為P0，鉆井液濾液在壓差作用下穿過巖心流入下釜體，下釜體中壓力大于P0后部分混合流體流到集液罐中，鉆井液模擬循環時間為T1，電子天平測量集液罐中流體增加重量，由巖心幾何尺寸、循環時間、集液罐中流體增加重量，計算鉆井液濾液侵入儲層損害深度L1，上釜體泄壓到1MPa，打開閥門排出上釜體中鉆井液到廢液收集釜，取出巖心測其滲透率值K1；(4)驅動隔離液中間容器中隔離液進入上釜體，中央處理系統設置上釜體高壓泵壓力為P2，設置變頻電機轉速R2，釜體加熱冷卻系統加熱釜體到地層溫度；隔離液模擬沖刷時間為T2，電子天平測量集液罐中流體增加重量，計算隔離液濾液侵入儲層損害深度L2，上釜體泄壓到1MPa，排出隔離液，取出巖心測其滲透率值K2；P2為隔離液沖洗井壁時井筒壓力，轉速R2對應隔離液沖刷速率；(5)驅動水泥漿中間容器中水泥漿進入上釜體，中央處理系統設置上釜體高壓泵壓力為P3，設置變頻電機轉速R3，釜體加熱冷卻系統加熱釜體到地層溫度；水泥漿模擬沖刷時間為T3，電子天平測量集液罐中流體增加重量，計算水泥漿濾液侵入儲層損害深度L3，上釜體泄壓到1MPa，排出水泥漿，取出巖心測其滲透率值K3；P3為水泥漿固井時井筒壓力，R3對應水泥漿沖刷速率；(6)按下式計算多種工作液對儲層的損害率D：式中：Ki—巖心污染后的滲透率，i＝1,2,3；Ko—巖心原始滲透率；按下式計算工作液濾液總的侵入儲層損害深度L：L＝L1+L2+L3。與現有技術相比，本專利技術具有如下有益效果：本專利技術能夠在室內有效模擬井下溫度(最高140℃)、壓力(最高壓力60MPa)及工作液在井筒內不同泵速下對井壁的沖刷；本專利技術能模擬鉆完井整個過程中多種工作液相互作用與頂替過程，克服了以前設備僅能模擬評價單一工作液對儲層的傷害的不足，實時動態監測與調節釜體溫度、壓力，實現了更加真實模擬井下工況，從而準確評價水泥漿對儲層的傷害情況，優選出與井下環境相匹配的固井水泥漿體系，彌補了水泥漿對儲層傷害相關研究的空白；并且實現對數據的實時采集，方便下一步的有效分析。附圖說明圖1為一種模擬固井水泥漿對儲層傷害的評價裝置的結構示意圖。圖中：1、氮氣瓶；2、六通閥；3、鉆井液中間容器；4、隔離液中間容器；5、水泥漿中間容器；6、廢液收集釜；7、泄壓泵；8、氮氣瓶；9、地層水中間容器；10、磁力驅動器；11、變頻電機；12、上釜體蓋；13、封隔裝置；14、槳葉；15、上釜體；16、釜體加熱冷卻系統；17、巖心；18、巖心夾持器堵頭；19、中間部件；20、巖心夾持器；21、下釜體；22、限壓閥；23、冷凝器；24、集液本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種模擬固井水泥漿對儲層傷害的評價裝置，主要由上釜體(15)、下釜體(21)、中間部件(19)、巖心夾持器(20)、磁力驅動器(10)、變頻電機(11)、上釜體高壓泵(32)、泄壓泵(7)、圍壓泵(29)、下釜體高壓泵(28)、限壓閥(22)、中央處理系統(33)、數據顯示系統(34)、地層水中間容器(9)、工作液中間容器組、廢液收集釜(6)、集液罐(24)、釜體加熱冷卻系統(16)、上釜體溫度傳感器(30)、下釜體溫度傳感器(26)、上釜體壓力傳感器(31)、下釜體壓力傳感器(27)組成，其特征在于，所述上釜體(15)和下釜體(21)均連接釜體加熱冷卻系統(16)，上釜體、下釜體和中間部件(19)通過螺紋連接；所述上釜體和上釜體蓋(12)之間有封隔裝置(13)，上釜體內的槳葉(14)通過上釜體蓋和封隔裝置連接磁力驅動器(10)和變頻電機(11)，上釜體既連接工作液中間容器組、廢液收集釜(6)，還分別連接上釜體高壓泵(32)、泄壓泵(7)、上釜體壓力傳感器(31)、上釜體溫度傳感器(30)；所述下釜體連接地層水中間容器(9)，下釜體既連接下釜體高壓泵(28)、下釜體壓力傳感器(27)、下釜體溫度傳感器(26)，還依次連接限壓閥(22)、冷凝器(23)、集液罐(24)、電子天平(25)；所述中間部件連接圍壓泵(29)，中間部件內有巖心夾持器(20)，巖心夾持器內裝有巖心(17)，巖心夾持器和下釜體之間有巖心夾持器堵頭(18)；所述上釜體溫度傳感器(30)、上釜體壓力傳感器(31)、下釜體溫度傳感器(26)、下釜體壓力傳感器(27)、圍壓泵(29)、電子天平(25)均連接中央處理系統(33)和數據顯示系統(34)。...
【技術特征摘要】
1.一種模擬固井水泥漿對儲層傷害的評價裝置，主要由上釜體(15)、下釜體(21)、中間部件(19)、巖心夾持器(20)、磁力驅動器(10)、變頻電機(11)、上釜體高壓泵(32)、泄壓泵(7)、圍壓泵(29)、下釜體高壓泵(28)、限壓閥(22)、中央處理系統(33)、數據顯示系統(34)、地層水中間容器(9)、工作液中間容器組、廢液收集釜(6)、集液罐(24)、釜體加熱冷卻系統(16)、上釜體溫度傳感器(30)、下釜體溫度傳感器(26)、上釜體壓力傳感器(31)、下釜體壓力傳感器(27)組成，其特征在于，所述上釜體(15)和下釜體(21)均連接釜體加熱冷卻系統(16)，上釜體、下釜體和中間部件(19)通過螺紋連接；所述上釜體和上釜體蓋(12)之間有封隔裝置(13)，上釜體內的槳葉(14)通過上釜體蓋和封隔裝置連接磁力驅動器(10)和變頻電機(11)，上釜體既連接工作液中間容器組、廢液收集釜(6)，還分別連接上釜體高壓泵(32)、泄壓泵(7)、上釜體壓力傳感器(31)、上釜體溫度傳感器(30)；所述下釜體連接地層水中間容器(9)，下釜體既連接下釜體高壓泵(28)、下釜體壓力傳感器(27)、下釜體溫度傳感器(26)，還依次連接限壓閥(22)、冷凝器(23)、集液罐(24)、電子天平(25)；所述中間部件連接圍壓泵(29)，中間部件內有巖心夾持器(20)，巖心夾持器內裝有巖心(17)，巖心夾持器和下釜體之間有巖心夾持器堵頭(18)；所述上釜體溫度傳感器(30)、上釜體壓力傳感器(31)、下釜體溫度傳感器(26)、下釜體壓力傳感器(27)、圍壓泵(29)、電子天平(25)均連接中央處理系統(33)和數據顯示系統(34)。2.如權利要求1所述的一種模擬固井水泥漿對儲層傷害的評價裝置，其特征在于，所述工作液中間容器組由鉆井液中間容器(3)、隔離液中間容器(4)、水泥漿中間容器(5)組成。3.如權利要求1所述的一種模擬固井水泥漿對儲層傷害的評價裝置，其特征在于，所述釜體加熱冷卻系統中，加熱器采用外部加熱向內部傳導熱量的方式，冷卻器采用外部銅管注水的冷卻方式。4.利用權利要求1、2或3所述的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張興國，馮波，李早元，程小偉，張曉兵，羅解，郭小陽，
申請(專利權)人：西南石油大學，
類型：發明
國別省市：四川;51
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