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原文传递一种研究钻完井液沿井周地层渗透规律的装置及方法

专利名称：	一种研究钻完井液沿井周地层渗透规律的装置及方法
摘要：	一种研究钻完井液沿井周地层渗透规律的装置，包括驱替反应系统、第一中间容器罐、第二中间容器罐、气/液增压注入系统和废液收集系统，所述驱替反应系统设有第一进液端、第一出液端和第一进气端，其用于进行放置试验岩心，所述第一中间容器罐和所述第二中间容器罐均为内部中空的圆柱体结构，所述第一中间容器罐上设有第一进气口和第一出液口，所述第二中间容器罐上设有第二进气口和第二出液口，所述第一出液口和所述第二出液口均与所述驱替反应系统的第一进液端连接，其用于向所述驱替反应系统内输送工作液，所述第一中间容器罐用于盛装钻井液，所述第二中间容器罐用于盛装完井液。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	中国地质大学(武汉)
发明人：	刘天乐;全奇;蒋国盛;郑少军;李丽霞;余尹飞
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-14T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-26T00:00:00+0800
申请号：	CN201910750979.7
公开号：	CN110501273A
代理机构：	武汉知产时代知识产权代理有限公司
代理人：	万文广
分类号：	G01N15/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	430000 湖北省武汉市洪山区鲁磨路388号
主权项：	1.一种研究钻完井液沿井周地层渗透规律的装置，其特征在于，包括包括驱替反应系统、第一中间容器罐(10)、第二中间容器罐(11)、气/液增压注入系统和废液收集系统(80)，所述驱替反应系统设有第一进液端、第一出液端和第一进气端，其用于放置试验岩心，所述第一中间容器罐(10)和所述第二中间容器罐(11)均为内部中空的圆柱体结构，所述第一中间容器罐(10)上设有第一进气口和第一出液口，所述第二中间容器罐(11)上设有第二进气口和第二出液口，所述第一出液口和所述第二出液口均与所述驱替反应系统的第一进液端连接，其用于向所述驱替反应系统内输送液体，所述第一中间容器罐(10)用于盛装钻井液，所述第二中间容器罐(11)用于盛装完井液，所述气/液增压注入系统分别分别与所述驱替反应系统的第一进气端、所述第一进液口和所述第二进液口连接，其用于向所述驱替反应系统的进气端、所述第一中间容器罐(10)和所述第二中间容器罐(11)内输送高压气体，所述废液收集系统(80)设置在所述驱替反应系统的第一出液端，其用于收集所述驱替反应系统产生的废液。 2.根据权利要求1所述的一种研究钻完井液沿井周地层渗透规律的装置，其特征在于，气/液增压注入系统包括储气瓶(20)、气体增压泵(21)、空气压缩机(22)、第一储气罐(23)和第二储气罐(24)，所述储气瓶(20)通过第一输送管路分别与所述空气压缩机(22)和所述气体增压泵(21)连接，且所述第一输送管路上设有第一调压阀(30)和第一气压表(40)，所述第一储气罐(23)上设有第三进气口和第三出气口，所述第二储气罐(24)上设有第四进气口和第五出气口，所述第三进气口和所述第四进气口均与所述气体增压泵(21)连接，所述第三出气口通过第四主管道(50)与所述驱替反应系统的第一进气端连接，所述第五出气口通过第二主管道(51)分别与所述第一进气口和所述第二进气口连接，且所述第二主管道(51)上设有第二调压阀(31)和第二气压表(41)，所述驱替反应系统的第一出液端通过第三主管道(52)与所述第二主管道(51)连接，且所述第三主管道(52)上设有第二安全阀(72)和第三气压表(42)。 3.根据权利要求2所述的一种研究钻完井液沿井周地层渗透规律的装置，其特征在于，所述驱替反应系统包括岩心夹持器(150)和可视化加压舱(160)，其均用于装载试验岩心，所述岩心夹持器(150)上具有第二进液端、第二出液端和第二进气端，所述可视化加压舱(160)上具有第三进液端、第三出液端和第三进气端，所述第二进液端和所述第三进液端均通过第一主管道(54)分别与所述第一进气口和所述第二进气口连通，所述第一主管道(54)上设有液压表(82)和流量计(83)，所述第二出液端和所述第三出液端通过第五主管道(53)与所述第三主管道(52)和所述废液收集系统(80)连通，所述第五主管道(53)上设有回压阀(81)，所述回压阀(81)上设有手摇泵(82)，所述第二进气端和所述第三进气端均与所述第四主管道(50)连通，且所述第二进气端和所述第三进气端的连接回路上均设有第三调压阀(32)和第四气压表(43)。 4.根据权利要求3所述的一种研究钻完井液沿井周地层渗透规律的装置，其特征在于，所述岩心夹持器包括外壳(90)、环压筒和第一电加热套(92)，所述外壳(90)为内部中空的矩形结构，所述环压筒水平设置在所述外壳(90)内，所述外壳(90)上设有与所述环压筒的轴芯孔匹配的第二通孔，所述第二通孔和所述环压筒的轴芯孔同轴设置并连通，所述第二通孔处可拆卸的安装有堵头装置，所述堵头装置用于关闭和打开对应的所述第二通孔，每个所述堵头装置上均设有与所述环压筒内部连通的连接通道，所述第一主管道(54)与其中一个所述堵头装置的连接通道连通，所述第五主管道(53)与另一个所述堵头装置的连接通道连通，所述环压筒的外周上设有环压入口(997)，所述环压入口(997)与所述第四主管道(50)连接，所述第一电加热套(92)包裹在所述环压筒的外周，所述外壳(90)内填充有第一保温件(95)。 5.根据权利要求4所述的一种研究工作液沿井周地层侵入规律的装置，其特征在于，所述堵头装置包括堵头(96)和堵头螺栓(97)，所述第二通孔处同轴设有与所述堵头螺栓(97)匹配的堵头螺母(98)，所述堵头螺栓(97)螺纹安装在对应的所述堵头螺母(98)内，所述堵头螺栓(97)均同轴设有第三通孔(99)，所述堵头(96)同轴设置所述环压筒和所述堵头螺栓(97)之间，其一端与环压筒抵接，其另一端与堵头螺栓(97)的螺纹端抵接，所述堵头(96)靠近所述堵头螺栓(97)的一端同轴设有与所述第三通孔(99)连通的圆柱状的第一凹槽(991)，所述第一凹槽(991)的底壁上开有与所述环压筒内部连通的第四通孔(992)，所述第四通孔(992)和对应的所述第三通孔(99)连通并形成所述连接通道。 6.根据权利要求5所述的一种研究钻完井液沿井周地层渗透规律的装置，其特征在于，所述环压筒由外筒(994)和胶套筒(995)组成，所述外筒(994)水平设置，所述胶套筒(995)同轴设置在所述外筒(994)内，其两端分别与所述外筒(994)对应的两端平齐并连接，所述外筒(994)和所述胶套筒(995)之间形成环压腔(996)，所述第一电加热套(92)包裹在所述外筒(994)上，所述第一电加热套(92)上设有第一缺口，所述外壳(90)的上端设有第二缺口，并在所述第二缺口内设有透明玻璃，所述第二缺口与所述第一缺口位于同一直线上，所述外筒(994)的外周上分别设有所述环压入口(997)和所述环压出口(998)，所述环压入口(997)和所述环压出口(998)均与所述环压腔(996)连通。 7.根据权利要求6所述的一种研究钻完井液沿井周地层渗透规律的装置，其特征在于，所述外筒(994)和所述胶套筒(995)均由透明材质制成。 8.根据权利要求3所述的一种研究钻完井液沿井周地层渗透规律的装置，其特征在于，所述可视化加压舱包括舱体(100)、反应座(101)、玻璃芯片(102)、盖体(103)和第二电加热套(106)，所述舱体(100)为竖直设置的圆柱体结构，其内部中空，所述舱体(100)的下端设有底座(104)，所述舱体(100)的上端同轴开有圆柱体状的第三凹槽，所述第二电加热套(106)设置在所述第三凹槽内，所述反应座(101)为与所述第三凹槽匹配的圆柱体结构，其竖直设置在所述第三凹槽内，且其下端伸入所述第二电加热套(106)内，其上端延伸至伸出所述第三凹槽外，所述反应座(101)的上端同轴设有圆柱状的第四凹槽(107)，所述玻璃芯片(102)设置在所述第四凹槽(107)内，所述盖体(103)设置在所述反应座(101)的上端，并与所述反应座(101)可拆卸连接，以用于盖住或打开所述反应座(101)的上端，所述盖体(103)的上端开有第三缺口(110)，所述第三缺口(110)内设有透明玻璃，所述舱体(100)的下端分别设有与所述第三凹槽连通的第一工作液入口(111)、第一工作液出口(112)和第一围压入口(113)，所述反应座(101)的下端设有与所述第四凹槽(107)连通的第二工作液入口(114)、第二工作液出口(115)和第二围压入口(116)，所述第二工作液入口(114)与所述第一工作液入口(111)连通，以形成工作液入口通道，所述第一主管道(54)与所述工作液入口通道连通，所述第二工作液出口(115)与所述第一工作液出口(112)连通，以形成工作液出口通道，所述第五主管道(53)与所述工作液出口通道连通，所述第二围压入口(116)与所述第一围压入口(113)连通，以形成围压入口通道，所述第四主管道(50)与所述围压入口通道连通，所述舱体(100)内填充有第二保温件(117)。 9.根据权利要求8所述的一种研究工作液沿井周地层侵入规律的装置，其特征在于，还包括芯片压板(118)，所述第四凹槽(107)的底壁上开有第七凹槽(123)，所述第二工作液入口(114)和所述第二工作液出口(115)和所述第二围压入口(116)均与所述第七凹槽(123)连通，且所述第七凹槽(123)对应所述第二工作液入口(114)和所述第二工作液出口(115)的位置均设有O型圈(124)，所述玻璃芯片(102)水平设置在所述O型圈(124)上，所述芯片压板(118)设置在所述第四凹槽(107)内，并与所述第四凹槽(107)的底壁可拆卸连接，所述芯片压板(118)上设有两个螺纹通孔，每个螺纹通孔内均螺纹安装有第二螺栓(121)，每个所述第二螺栓(121)的螺纹端均延伸至所述玻璃芯片(102)的上端，通过拧紧两个所述第二螺栓(121)，以对玻璃芯片(102)进行固定。 10.一种利用权利要求1-9任一项所述装置研究研究工作液沿井周地层侵入规律的方法，其特征在于，主要包括以下步骤： (1)、分别向第一中间容器罐和第二中间容器罐内装满钻井液和完井液，并分别对第一中间容器罐内的钻井液和第二中间容器罐内的完井液进行染色； (2)、将已制备好的标准岩心装入岩心夹持器中并固定，或将玻璃芯片放入反应座内并固定； (3)、打开储气瓶、气体增压泵和空气压缩机，分别向第一储气罐和第二储气罐内输送高压气体，调节第一调压阀，并观察第一气压表，直至第一储气罐和第二储气罐内气体压力达到预设值； (4)、通过手摇泵设置回压阀的出口压力值； (5)、连通第四主管道，启动第一储气罐向第四主管道内输送高压气体，连通岩心夹持器的第二进气端或可视化加压舱的第三进气端，并调位于第二进气端或第三进气端连接回路上的第三调压阀，观察对应连接回路上的第四气压表，直至岩心夹持器或可视化加压舱内的围压达至预设值；启动第一电热套或第二电加热套开始对岩心夹持器或可视化加压舱内部加热，直至岩心夹持器或可视化加压舱内的温度达到预设值；同时，调节第二调节阀，连通第三主管道和第五主管道，启动第二储气罐向第三主管道和第五主管道内输送高压气体，观察第三气压表，直至将回压阀出口压力调至预设值；； (6)、连通第一中间容器罐的第一进气口或第二中间容器罐的第二进气口，连通岩心夹持器或可视化加压舱的第二进液端，继续启动第二储气罐向第一主管道内输送高压气体，开始计时并观测液压表和流量计，同时记录第一中间容器罐或第二中间容器罐内工作液渗入标准岩心或玻璃芯片中的渗透量及渗透距离。
所属类别：	发明专利