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原文传递一种测定泥页岩吸水扩散系数的试验装置及方法

专利名称：	一种测定泥页岩吸水扩散系数的试验装置及方法
摘要：	本发明公开了一种测定泥页岩吸水扩散系数的试验装置及方法。所述试验装置包括一高压釜；高压釜内设有泥页岩厚壁圆柱筒；泥页岩厚壁圆柱筒的两端密封设置，且泥页岩厚壁圆柱筒的上端口连接入口管线，下端口连接出口管线，入口管线和出口管线的另一端延均伸至高压釜之外，实现钻井液循环；泥页岩厚壁圆柱筒的上端设有轴向应力施加装置。本发明试验装置可以模拟钻井液的循环流动，因此可以分析滤饼性质对泥页岩吸水特征的影响规律。本发明吸水扩散系数试验装置可以研究井下温压条件、钻井液性能等因素对泥页岩吸水特性的影响，并能够定量测定吸水扩散系数，有助于优化防塌钻井液性能，防止泥页岩井壁周期性坍塌，对于安全有效钻井具有重要的意义。
专利类型：	发明专利
申请人：	中国海洋石油集团有限公司
发明人：	许亮斌;刘书杰;袁俊亮;郝希宁;盛磊祥;罗洪斌
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T04:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T19:00:00+0805
申请号：	CN202010142456.7
公开号：	CN111175195A
代理机构：	北京纪凯知识产权代理有限公司
代理人：	王春霞
分类号：	G01N13/00;G;G01;G01N;G01N13;G01N13/00
申请人地址：	100010 北京市东城区朝阳门北大街25号
主权项：	1.一种测定泥页岩吸水扩散系数的试验装置，包括一高压釜；所述高压釜内设有泥页岩厚壁圆柱筒；所述泥页岩厚壁圆柱筒的两端密封设置，且所述泥页岩厚壁圆柱筒的上端口连接入口管线，下端口连接出口管线，所述入口管线和所述出口管线的另一端延均伸至所述高压釜之外，实现钻井液的循环；所述泥页岩厚壁圆柱筒的上端设有轴向应力施加装置。 2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于：所述泥页岩厚壁圆柱筒外包覆有密封套。 3.根据权利要求2所述的试验装置，其特征在于：所述泥页岩厚壁圆柱筒的两端采用密封块密封，所述密封块外包覆有所述密封套。 4.根据权利要求1-3中任一项所述的试验装置，其特征在于：所述高压釜内设有热电偶。 5.一种测定泥页岩吸水扩散系数的方法，包括如下步骤： 1)利用权利要求1-4中任一项所述的试验装置中的所述高压釜和所述轴向应力施加装置向所述泥页岩厚壁圆柱筒分别施加围压和轴压； 2)通过所述入口管线向所述泥页岩厚壁圆柱筒内注入钻井液，同时调整所述出口管线上的阀门使所述泥页岩厚壁圆柱筒内的钻井压力为模拟井眼内压力，并保持所述钻井液的循环； 3)试验结束后，释放所述泥页岩厚壁圆柱筒内的压力，取出所述泥页岩厚壁圆柱筒，测量所述泥页岩厚壁圆柱筒的重量，得到所述泥页岩厚壁圆柱筒的含水量增量； 4)对所述泥页岩厚壁圆柱筒进行扩孔，记录扩孔后所述泥页岩厚壁圆柱筒的内径和重量，然后重复步骤1)-3)至少一次； 5)利用有限差分将径向吸水扩散方程离散，并将试验结束时不同半径处泥页岩的含水量增量表达为吸水扩散系数、初始含水量和饱和含水量的函数； 6)在与步骤5)中相同离散网格条件下，对试验结束时刻的不同扩孔内径条件下的泥页岩的含水量增量进行积分计算，即得到泥页岩的吸水扩散系数。 6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤5)中，所述径向吸水扩散方程如式(3)所示：式(3)中，cf表示吸水扩散系数，与泥页岩和钻井液的性质相关；r表示未扩孔或经扩孔后的所述泥页岩厚壁圆柱筒的内半径；w表示泥页岩的含水量；所述含水量增量与所述吸水扩散系数、所述初始含水量和所述饱和含水量之间的函数如式(6)所示：式(6)中，Δw(r))表示不同半径处泥页岩的含水量增量，w0表示初始含水量，ws表示饱和含水量；t表示饱和钻井液时间；erfc()表示误差补偿函数。 7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤6)中，利用扩孔后不同的径向区域范围，对式(6)进行积分，得到方程组，求解方程组，得到w0、ws和的值，然后将得到的数值代入式(6)中，再结合所述误差补偿函数即获得所述吸水扩散系数。 8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：若扩孔多于两次，利用最小二乘法得到所述吸水扩散系数。 9.根据权利要求5-8中任一项所述的方法，其特征在于：利用所述热电偶调整所述高压釜内温度至模拟地层温度。 10.权利要求1-4中任一项所述试验装置在测定泥页岩吸水扩散系数中的应用。
所属类别：	发明专利