专利名称：半透膜膜效率测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型水基钻井半透膜膜效率测试技术领域，特别涉及 水基钻井半透膜在高温高压下膜效率测试技术领域。
背景技术：
水基钻井液的护壁防塌作用有多种多样途径和方法，主要方法为密度支撑、封堵防透、抑制水化。而成膜防塌着眼点是在井 壁泥页岩岩石上，属于化学与物理耦合防塌类型，它与在井壁岩石 上发生的物理封堵、泥饼形成等具有不同的作用原理和含义，但却 有相似而程度不同的防塌作用效果。井壁岩石表面如果存在半透 膜，采用活度平衡原理可以利用膜两相流体之间渗透压差控制流体 中溶剂介质朝向地层岩石或者朝向井筒内的方向流动，从而达到阻 止或减小井壁泥页岩因吸水发生的不稳定现象，起到防塌或者辅助 防塌作用效果。类似原理，如果在储层井壁岩石上也存在半透膜， 则可以起到保护储层的作用。进而，如果在泥页岩地层和储层岩石 上能够形成完全隔离膜，而且膜强度足以承受垂直于膜面静动压差 和切向流体冲蚀的作用，不仅将对防塌和储层保护起到更理想的正 面作用，而且会丰富防塌和储层保护技术手段，更好地满足钻井工 程的技术需要。这样，对于半透膜膜效率的测定，变得十分重要。 目前，半透膜膜效率的测定，常用的是用金属网作为测试用 的载体，将半透膜液浸在金属网上进行测量。这种方法主要问题是 用金属网模拟井壁，只是达到了近似的效果，而对具体的井壁岩层的特性、岩层与半透膜的结合的具体特点不能体现；另外，在钻井 过程中会因为摩擦和钻井深度的关系产生高溫和高压，而由于金属 网与半透膜结合的特点，不能测试在高温和高压的情况下的状态。
实用新型内容
本实用新型主要目的是解决上述问题，提供一种半透膜膜效率 测试仪，该测试仪既能测试出高温和高压的情况下的半透膜膜效率， 又能体现井壁岩层的特性、岩层与半透膜的结合的具体特点的半透 膜膜效率。
为了达到上述目的，本实用新型提供的技术方案是 一种半透 膜膜效率测试仪，该测试仪包括支架、清水槽和储液槽，该测试仪还包 括测试腔；清水槽、储液槽和测试腔安装在支架上，清水槽和储液槽高 度相同，设置在测试腔的上方；测试腔包括壳体和岩芯夹持器；岩芯夹 持器为一对凹型槽体，固定连接在壳体上，凹槽的内侧夹紧在岩芯的两 个外端面；岩芯水平贯穿壳体的内部，并与壳体连接部形成密闭空间； 清水槽和储液槽由管路分别通过岩芯夹持器的左右两端连接到壳体内 岩芯的两端；
半透膜膜效率测试仪设有排水阀和排液阀；排水阀和排液阀分别 设置在清水槽和储液槽连接到壳体的内部空间的管路上；或设置在清水 槽和储液槽上，位于与管路的连接部；或设置在岩芯夹持器上，位于与 管路的连接部；
测高压是状态时，清水槽、储液槽和壳体为耐高压密闭槽，清水 槽、储液槽分别接有高压气体进口 a和高压气体进口 b,壳体设有高压保护气体进口 c和卸压岡；高压气体的压力小于等于6兆帕；测高温状态时(高低压)，半透膜膜效率测试仪设有加热装置； 加热装置设置在壳体内壁上，或设置在壳体外壁上；加热装置为电加热装置，并设有控制温度在300摄氏度以下的温 控器；半透膜膜效率测试仪设有冷却水进口和冷却水出口 ；冷却水进 口和冷却水出口设置在壳体上；岩芯夹持器与壳体的连接方式为螺紋连接或设置 一对夹紧器螺 紋固定在支架上，夹紧器的两个内端面分别夹紧岩芯夹持器的两端， 将应岩芯夹持器加紧在壳体上。本实用新型提供的半透膜膜效率测试仪的工作原理及有益效果 将清水和已知电导率的半透膜液分别放入清水槽和储液槽，通过管 路，清水和已知电导率的半透膜液分别抵达岩芯的两端，清水和半 透膜液向岩芯中部渗透，净置30分钟左右，半透膜液在岩芯上形成 稳定的渗透膜，半透膜液中的离子和清水在渗透膜处达到平衡，这时， 测量半透膜液的电导率，和已知电导率比较，换算成半透膜膜效率； 如需要力o热力口压，则控制加热加压，并在加压时向壳体内充入气压， 防止岩芯断裂；这样，本实用新型提供的半透膜膜效率测试仪能测 试出高温和高压的情况下的半透膜膜效率，又能得到体现井壁岩层 的特性、岩层与半透膜的结合的具体特点的半透膜膜效率。
图1:本实用新型半透膜膜效率测试仪的结构示意图；图2:本实用新型半透膜膜效率测试仪的测试腔的剖示图。
具体实施方式
实施例l、常温常压下的半透膜膜效率测试仪如图1、 2所示半透膜膜效率测试仪，该测试仪包括支架l、清 水槽2和储液槽3，还包括测试腔4;清水槽2、储液槽3、测试腔4和 支架1为金属制成，清水槽2、储液槽3和测试腔4安装在支架1上， 清水槽2和储液槽3高度同为距地面1米，设置在测试腔4的上方半米； 测试腔4包括壳体5和岩芯夹持器6,两者均为不锈钢制成；岩芯U为 直径5厘米、长20厘米的圓柱体；岩芯夹持器6夹住岩芯12,使岩芯 水平贯穿壳体5，并与壳体5连接部形成密闭空间；夹紧器17的两端由 螺紋固定在支架l上的，两个内段分别夹紧岩芯夹持器6的两端，将应 岩芯夹持器6加紧在壳体5上；清水槽2和储液槽3由管路分别通过所 述的岩芯夹持器6的左右两端连接到壳体5内岩芯12的两端；排水阀7 和排液阀8分别设置在清水槽2和储液槽3上，位于与管路的连接部。将清水和已知电导率的半透膜液分别放入清水槽和储液槽，通过 管路，清水和已知电导率的半透膜液分别抵达岩芯的两端，清水和半透 膜液向岩芯中部渗透，净置30分钟左右，半透膜液在岩芯上形成稳定 的渗透膜，半透膜液中的离子和清水在渗透膜处达到平衡，这时，测量 半透膜液的电导率，和已知电导率比较，换算成半透膜膜效率。实施例2、常温高压下的半透膜膜效率测试仪与实施例1不同之处在于，岩芯12为5厘米*5厘米*20厘米的 长方体；排水阀7和排液阀8分别设置在岩芯夹持器6的两端上，位于与管路的连接部；清水槽2和储液槽3为耐高压密闭槽，分别接有高压 气体进口 a9和高压气体进口 blO;高压气体的压力为6兆帕；壳体5为 耐高压容器，设有高压保护气体进口 cl8和卸压阀11;高压气体的压力 为6兆帕；其余同实施例1。
将清水和已知电导率的半透膜液分别放入清水槽和储液槽，通过 管路，清水和已知电导率的半透膜液分别抵达岩芯的两端，清水和半透 膜液向岩芯中部渗透，加压、净置30分钟左右，半透膜液在岩芯上形 成稳定的渗透膜，半透膜液中的离子和清水在渗透膜处达到平衡，这时， 测量半透膜液的电导率，和已知电导率比较，换算成半透膜膜效率，高 压保护气体的作用是使岩芯12在两端高压的情况下不至断裂。
实施例3、高温常压下的半透膜膜效率测试仪 与实施例1不同之处在于，岩芯12为5厘米*3厘米*20厘米的 长方体；排水阀7和排液阀8分别设置在清水槽2和储液槽3连接到壳 体5的内部空间的管路上；在壳体5内壁上设有电加热装置13，由温控 器16控制温度在300摄氏度；在壳体5上设置冷却水进口 14和冷却水 出口15,通冷却水；其余同实施例l。
将清水和已知电导率的半透膜液分别放入清水槽和储液槽，通过 管路，清水和已知电导率的半透膜液分别抵达岩芯的两端，清水和半透 膜液向岩芯中部渗透，加热、净置30分钟左右，半透膜液在岩芯上形 成稳定的渗透膜，半透膜液中的离子和清水在渗透膜处达到平衡，这时， 测量半透膜液的电导率，和已知电导率比较，换算成半透膜膜效率；冷 却水的作用是使岩芯12在两端高温的情况下不至变形。实施例4、高温高压下的半透膜膜效率测试仪与实施例2不同之处在于，排水阀7和排液阀8分别设置在岩芯 夹持器(6)上，位于与所述的管路的连接部；在壳体5内壁上设有电 加热装置13,由温控器16控制温度在300摄氏度；在壳体5上设置冷 却水进口 14和冷却水出口15，通冷却水；其余同实施例2。将清水和已知电导率的半透膜液分别放入清水槽和储液槽，通过 管路，清水和已知电导率的半透膜液分别抵达岩芯的两端，清水和半透 膜液向岩芯中部渗透，加压、加热、净置30分钟左右，半透膜液在岩 芯上形成稳定的渗透膜，半透膜液中的离子和清水在渗透膜处达到平 衡，这时，测量半透膜液的电导率，和已知电导率比较，换算成半透膜 膜效率；冷却水的作用是使岩芯12在两端高温的情况下不至变形，高 压保护气体的作用是使岩芯12在两端高压的情况下不至断裂。综上，本实用新型提供的半透膜膜效率测试仪能测试出高温和 高压的情况下的半透膜膜效率，又能得到体现井壁岩层的特性、岩层 与半透膜的结合的具体特点的半透膜膜效率。虽然本实用新型利用上述实施例进行了详细地阐述，但并不是限 定本实用新型，任何本领域的技术人员，应当可作各种的更动与修改， 在不脱离本实用新型的精神和范围内，应^L为本实用新型的保护范 围。
权利要求1、一种半透膜膜效率测试仪，该测试仪包括支架(1)、清水槽(2)和储液槽(3)，其特征在于所述的测试仪还包括测试腔(4)；所述的清水槽(2)、储液槽(3)和测试腔(4)安装在支架(1)上，清水槽(2)和储液槽(3)高度相同，设置在测试腔(4)的上方；所述的测试腔(4)包括壳体(5)和岩芯夹持器(6)；所述的岩芯夹持器(6)为一对凹型槽体，固定连接在壳体(5)上，凹槽的内侧夹紧在岩芯(12)的两个外端面；所述的岩芯水平贯穿所述的壳体(5)的内部，并与所述的壳体(5)连接部形成密闭空间；所述的清水槽(2)和储液槽(3)由管路分别通过所述的岩芯夹持器(6)的左右两端连接到壳体(5)内岩芯(12)的两端。
2、 根据权利要求1所述的半透膜膜效率测试仪，其特征在于所述的 半透膜膜效率测试仪设有排水阀(7 )和排液阀(8 );所述的排水阀(7 )和 排液阀(8 )分别设置在清水槽(2 )和储液槽(3 )连接到壳体(5 )的内部 空间的管路上，或设置在清水槽(2)和储液槽(3)上，位于与所述的管路 的连接部，或设置在岩芯夹持器(6)上，位于与所述的管路的连接部。
3、 根据权利要求1所述的半透膜膜效率测试仪，其特征在于所 述的清水槽(2)和储液槽(3)为耐高压密闭槽，分别接有高压气体进 口 a ( 9)和高压气体进口 b ( 10);所述的高压气体的压力小于等于6 兆帕。
4、 根据权利要求1所述的半透膜膜效率测试仪，其特征在于所述的 壳体(5)为耐高压容器，设有高压保护气体进口 c (18)和卸压阀(11); 所述的高压气体的压力小于等于6兆帕。
5、 根据权利要求1所述的半透膜膜效率测试仪，其特征在于所述的 半透膜膜效率测试仪设有加热装置(13);所述的加热装置(13)设置在所述的壳体(5)内壁上，或设置在壳体(5)外壁上。
6、 根据权利要求5所述的半透膜膜效率测试仪，其特征在于所述 的加热装置(13)为电加热装置，并设有控制温度在300摄氏度以下的温控 器(16)。
7、 根据权利要求l或5所述的半透膜膜效率测试仪，其特征在于所 述的半透膜膜效率测试仪设有冷却水进口 (14)和冷却水出口 (15);所述 的冷却水进口 ( 14 )和冷却水出口 ( 15 )设置在壳体(5 )上。
8、 根据权利要求1所述的半透膜膜效率测试仪，其特征在于所述的 岩芯夹持器(6)与所述的壳体(5)为螺紋连接。
9、 根据权利要求1所述的半透膜膜效率测试仪，其特征在于所述的 半透膜膜效率测试仪设置夹紧器(17);所述的夹紧器(17)的两个外端面 分别由螺紋固定在支架(1)上，两个内端面分别夹紧在岩芯夹持器(6)的 两个端面上。
专利摘要本实用新型公开一种半透膜膜效率测试仪，该测试仪包括支架、清水槽和储液槽，还包括测试腔；清水槽、储液槽和测试腔安装在支架上，清水槽和储液槽高度相同，设置在测试腔的上方；测试腔包括壳体和岩芯夹持器；岩芯夹持器夹住岩芯，使岩芯水平置于壳体中部，并与壳体连接部形成密闭空间；清水槽和储液槽由管路分别通过所述的岩芯夹持器的左右两端连接到壳体内岩芯的两端，并在清水槽和储液槽与岩芯夹持器上设置排水阀和排液阀；清水槽、储液槽和壳体可以加压至6兆帕；壳体内可以升温至300摄氏度。综上，该半透膜膜效率测试仪能测试出高温和高压的情况下的半透膜膜效率，从而能够模拟钻井过程产生高温高压状况下的半透膜膜效率。
文档编号G01N27/02GK201145679SQ200720187488
公开日2008年11月5日 申请日期2007年12月26日 优先权日2007年12月26日
发明者孙金生, 林喜斌 申请人:中国石油集团钻井工程技术研究院