专利名称：钻井液半透膜测定装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种判断在高压、液相淹没条件下，钻井完井液能否在井壁岩石上形成半透膜，以及测定钻井完井液膜效率的半透膜测定装置，属于钻井液性能测量仪器。
背景技术：
目前，利用半透膜理论及活度控制原理来控制地层与井筒之间的水流方向已成为一种防塌和保护储层的新思路。国内采用的半透膜评价方法有液面高度法、溶质截留浓度测定法、扫描电镜法(SEM)、原子力显微镜法(AFM)、高温高压膜效率测定法、膨胀量测定法。其中，液面高度法、扫描电镜法(SEM)、原子力显微镜法(AFM)法所测定的膜对象不是在本身仪器内形成的，而是滤失实验后取出的滤饼膜，因此，滤饼上即使形成了半透膜，也可能是由于溶剂挥发干燥后由相转化分离原理产生的膜，与实际井下淹没条件下形成的膜并不相同；由于在分子的形状、浓差极化现象等要影响测试结果，截留分子数量及浓度的测定比较复杂，溶质截留浓度测定法也不适用于钻井液半透膜评价；高温高压膜效率测定法和膨胀量测定法的原理均是利用泥页岩产生的膨胀压力来评价半透膜和膜效率。由此可见，现有的半透膜评价方法实际上都没有利用半透膜的特殊性质(即选择性和渗透性)来作为膜存在性和膜效率的评价指标，大部分方法根本没有考虑成膜条件，直接以大气环境下形成的固体膜作为评价对象，而没有考虑钻井液形成的半透膜是在高压、液相淹没条件下所形成，因此，如何有效地判断半透膜的存在性及测定膜效率已成为该技术亟待解决的问题。
发明内容
本实用新型的目的是在液相淹没环境下、压力为0至3.5MPa范围内，利用具有半透膜的渗透介质(岩心)两端不同活度的溶液所产生的渗透压差，来研究半透膜的形成及形成后半透膜效率高低，特提供一种钻井液半透膜测定装置。
本实用新型的基本原理是选择性和渗透性是半透膜的固有特征，用半透膜分隔两种不同浓度的溶液(或一种纯溶液与一种溶质)时，由于膜允许溶剂通过而不允许溶质通过，所以会产生渗透压。如果膜两端产生了渗透压，则该膜必为半透膜。因此，由纯水、盐水及岩心构成研究体系，将渗滤介质两端装入蒸馏水和盐水，平衡后观察两边压差的变化。若平衡后两边压差为零，说明介质不存在半透膜，即介质可以让无机电解质通过；若平衡后岩心两端存在渗透压差，则说明介质存在半透膜。渗透压差的大小取决于半透膜的完善程度、盐水的种类和浓度。当测得最大渗透压差时，由下式估算模拟液的膜效率σ=p2p1p1=RTVWln(awfoawdf)]]>式中，σ为钻井液的膜效率；p1和p2分别为岩样的理论渗透压和实际渗透压，实际渗透压即测得的最大渗透压差Δp；R为气体常数(0.082L·atm·mol-1·K-1)；T为绝对温度，K；Vw为纯水的偏摩尔体积，0.018L/mol；αwfo、αwdf分别为岩样和模拟液的水活度。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种钻井液半透膜测定装置，主要是由气压阀组件、中间容器、截止阀、岩心套、盛液釜及数据采集系统组成，其特征是该装置的结构采用左右对称结构，气源调压阀1通过高压管线与左右中间容器3顶端相联接，提供实验所需要的压力；中间容器3顶端有进料口2，进料完毕后用螺纹堵头密封；中间容器3与盛液釜9用管线联接，管线中间安装有截止阀7；左右盛液釜9通过岩心套8正、反螺纹进行联接，左右盛液釜9上同时安装有压力表4，排液阀10、排气阀6和压力传感器5；压力传感器5与电脑通过USB数据连接，在电脑上安装有数据采集程序11(DEMO)，该程序可更精确地监测两个盛液釜9内的压力变化。
本实用新型的有益效果是(1)该装置通过半透膜两侧的渗透压差及过膜体积量来反映半透膜的存在性及其膜效率，考虑了钻井液在高压，液相淹没条件下所形成半透膜，更具有真实性、准确性；(2)该装置结构简单，用于研究半透膜的形成及形成后半透膜效率高低，适合于钻井研究室及泥浆室使用。
以下结合附图
及实施例对本实用新型作进一步说明。
附图为本实用新型钻井液半透膜测定装置的结构示意图。该结构图为左右对称结构。图中1.调压阀，2.进料口，3.中间容器，4.压力表，5.压力传感器，6.排气阀，7.截止阀，8.岩心套，9.盛液釜，10.排液阀，11.数据采集系统。
具体实施方式
先筛选不同目数的砂砾，按一定比例与土粉混合，加入一定量的添加剂，混合均匀后装入岩心套8中。在20MPa的压力下压制10分钟后，取出岩心套8(含岩心)；在50℃的条件下烘干3小时备用。将岩心套8与左、右两端的盛液釜9采用正、反螺纹联接。关闭右端的排液阀10，再打开右端的截止阀7，打开右端进料口2上的堵头，装入500ml蒸馏水，并关闭进料口2的堵头。打开排气阀6，调节调压阀1，送入少量压力直到排气阀6有水连续溢出时关闭排气阀6；压力上升至1MPa，至岩心左端有水渗出时，打开右端进料口2堵头泄压；同时打开右端排液阀10放出蒸馏水，放水完毕后从岩心套8中取出岩心，放入蒸馏水中浸泡5小时。再称取一定量的成膜剂和NaCl溶入500ml蒸馏水，搅拌30分钟，得到模拟液。将浸泡后的岩心放入岩心套8，旋转岩心套8与左、右端的盛液釜9密闭联接，关闭两端排液阀10，将左右两端的进料口2和截止阀7同时打开，分别在左端进料口2装入模拟液；右端进料口2装入500ml蒸馏水。然后关闭两端进料口2，打开两端排气阀6，调节调压阀1，加以少许压力以排出盛液釜9中的气体。开启电脑，打开数据采集程序DEMO，选择道号“a11”设置控制点“50”，选测试量程“others”，数据采集时间为“1000ms”。将两端盛液釜9内的压力调至3.5Mpa后，并截断气源，关闭截止阀7。单击测试程序上的“数据采集”系统，即开始采集数据，同时单击“保存数据”按钮保存数据。观察实时数据曲线，至两条曲线不再变化时测得最大渗透压差，停止数据采集，退出测试程序。打开排液阀10，放出两端液体，并泄掉压力，取出岩心套8，清洗盛液釜9。最后通过膜效率计算公式，计算模拟液的膜效率。
权利要求1.一种钻井液半透膜测定装置，主要是由气压阀组件、中间容器、截止阀、岩心套、盛液釜及数据采集系统组成，其特征是该装置的结构采用左右对称结构，气源调压阀(1)通过高压管线与左右中间容器(3)顶端相联接；中间容器(3)顶端有进料口(2)，用螺纹堵头密封；中间容器(3)与盛液釜(9)用管线联接，管线中间安装有截止阀(7)；左右盛液釜(9)通过岩心套(8)正、反螺纹进行联接，左右盛液釜(9)上同时安装有压力表(4)，排液阀(10)，排气阀(6)和压力传感器(5)；压力传感器(5)与电脑通过USB数据连接，在电脑上安装有数据采集程序(11)DEMO。
专利摘要本实用新型是一种判断在高压、液相淹没条件下，钻井完井液能否在井壁岩石上形成半透膜，及测定钻井完井液膜效率的评价装置。它是利用具有半透膜的渗透介质两端不同活度的溶液所产生的渗透压差，来研究半透膜的形成及形成后半透膜效率高低。其技术方案是该装置的结构采用左右对称结构，气源调节阀通过高压管线与左右中间容器顶端相联结，其顶端有进料口；中间容器通过截止阀用管线与盛液釜联接；左右盛液釜通过岩心套正反螺纹进行联接，在盛液釜上同时安装有压力表、排液阀、排气阀和压力传感器；压力传感器与电脑通过USB数据连接，在电脑上安装有数据采集程序。该装置用于研究半透膜的形成及形成后半透膜效率高低，适合钻井完井液研究使用。
文档编号G01N33/00GK2927035SQ20062003470
公开日2007年7月25日 申请日期2006年6月21日 优先权日2006年6月21日
发明者白小东, 蒲晓林, 侯勤立, 李方, 罗兴树 申请人:西南石油大学