钻井液性能与油气含量相关性实验装置及方法与流程

本发明涉及油田开发技术领域，特别是涉及到一种钻井液性能与油气含量相关性实验装置及方法。

背景技术：

钻井液中油气含量的传统测定方法是先将钻井液在脱气器中进行搅拌脱气，分离出钻井液中的轻烃气体，再将分离出来的轻烃气体送入在线气相色谱进行分析，进而得到钻井液中的轻烃含量。这种测定方法存在脱气不定量、检测不连续、信号延迟等缺点。为此我们发明了一种新的钻井液性能与油气含量相关性实验装置，解决了以上技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能够模拟井下钻井液气侵，检测钻井液的密度、温度、压力、电阻率、含气量等参数的钻井液性能与油气含量相关性实验装置及方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：钻井液性能与油气含量相关性实验装置，该钻井液性能与油气含量相关性实验装置包括反应釜、搅拌系统、注汽管线、循环管线、取样器、质量计量计和循环泵，该注汽管线位于该反应釜底部外壁上，连接该反应釜内部的注气口以向其中泵入气体，该搅拌系统位于该反应釜的顶部釜盖上，叶片伸入该反应釜内将注入的气体均匀溶解，该循环管线位于该反应釜外壁，依次连接该反应釜的顶部、该取样器、该质量计量计、该循环泵和该反应釜的底部，经过该循环管线，使用该循环泵将钻井液循环充分，该取样器用于测量钻井液中气体的溶解度，该质量流量计检测流经该循环管线中的钻井液密度。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

该钻井液性能与油气含量相关性实验装置还包括电阻率传感器，该电阻率传感器位于该反应釜的外侧，探头伸入该反应釜的内部，检测该反应釜内钻井液的电阻率。

该电阻率传感器为探针式传感器，有3个或以上，均匀分布在该反应釜的外侧。

该钻井液性能与油气含量相关性实验装置还包括温度压力传感器，该温度压力传感器位于该反应釜的顶部，探头伸入该反应釜的内部，检测该反应釜内钻井液的温度压力。

该反应釜能够承受120℃高温、30MPa高压、具有耐腐蚀性，在试验过程中将该反应釜放置于高温试验箱。

该取样器两侧包括阀门，当气体在钻井液中的溶解过程趋于稳定后，将该取样器前 后的阀门关闭，通过排液法测量该取样器中钻井液所溶解的气体的体积，得到溶解度。

该质量流量计为科里奥利流量计。

该反应釜包括4个以上注气口，并均匀分布在该反应釜的底部。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：钻井液性能与油气含量相关性实验方法，该钻井液性能与油气含量相关性实验方法采用钻井液性能与油气含量相关性实验装置，该钻井液性能与油气含量相关性实验方法包括：(1)配置钻井液；(2)将钻井液灌入该钻井液性能与油气含量相关性实验装置的反应釜，使该反应釜和位于该反应釜外部并连接该反应釜顶部和底部的循环管线中充满钻井液，不留空气，经过该循环管线，使用该循环管线上的循环泵将钻井液循环充分；(3)密封该反应釜，将该反应釜置于高温试验箱中，设定实验温度，测量钻井液基础数据；(4)向该反应釜内注气，通过位于该反应釜顶部釜盖上，叶片伸入该反应釜内的搅拌系统将注入的气体均匀溶解，待实验压力达到设定值或达到累计注气量后，待压力稳定，停止注气，使用该循环管线上的质量流量计采集钻井液密度，使用探头伸入该反应釜内部的电阻率传感器采集钻井液电阻率数据；(5)关闭该循环管线上的取样器两侧阀门，采用排液法测量该取样器中钻井液溶解的气体含量，得到1组钻井液性能—气体含量数据；(6)打开该取样器两侧阀门，向该反应釜内补充气体至气体总量恢复到取样前，采集钻井液密度、电阻率数据，再次用该取样器测溶解度，得到第2组实验数据；(7)重复步骤(6)3次以上，求平均作为最终实验数据。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

在步骤(1)中，所配置的钻井液是水基或油基钻井液，不能注入气基钻井液。

在步骤(4)中，向该反应釜内注入的气体为根据研究目的注入烃类气体、非烃类气体、混合气体。

本发明中的钻井液性能与油气含量相关性实验装置，能够研究钻井液性能与油气含量的关系，模拟了井下钻井液循环、高温高压的环境下钻井液气侵。可以通过应用该装置测得大量的实验数据，探索用钻井液性能参数间接检测油气含量的可行性，对地面油气检测技术的发展具有较高的指导意义。本发明根据井下环境设计出的能够模拟井下高温、高压、循环情况的实验设备，能够准确的测量出各种气侵情况下的钻井液密度、温度、压力、电阻率、含气量等参数，为研究钻井液性能与含油气情况的相关性提供了准确的数据，通过该数据计算出的理论模型，对于油气发现具有重要的意义，同时具有显著的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为本发明的钻井液性能与油气含量相关性实验装置的一具体实施例的结构图。

具体实施方式

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。

如图1所示，图1为本发明的钻井液性能与油气含量相关性实验装置的结构图。该钻井液性能与油气含量相关性实验装置由反应釜1、搅拌系统2、取样器3、质量流量计4、循环泵5、循环管线6、注气管线7、注气口8、电阻率传感器9、温度压力传感器10组成。

搅拌系统2安装在反应釜1的顶部釜盖上，叶片伸入反应釜1内；注汽管线7安装在反应釜1底部外壁上，连接反应釜1内部的注气口8；循环管线6安装在反应釜1外壁，分别连接反应釜1的顶部和底部，同时连接循环泵5、取样器3和质量流量计4；电阻率传感器9安装在反应釜1外壁，探头伸入反应釜1内部；温度压力传感器10安装在反应釜1顶部，探头伸入反应釜1内部。

本发明首先需要模拟井下钻井液在井下高温、高压、循环环境下的气侵情况，选用能够承受120℃高温、30MPa高压、具有耐腐蚀性的反应釜1。反应釜1底部安装注气管线7，连接至反应釜内的注气口8，向其中泵入气体，能够模拟井下高压和气侵情况；反应釜1顶部安装搅拌系统2，能够使注入的气体均匀溶解；反应釜1外侧连接的循环管线6，通过循环泵5将反应釜内部的钻井液进行循环；在试验过程中将反应釜1放置于高温试验箱，能够模拟井下高温情况。

反应釜1壁上分别安装有温度压力传感器10、电阻率传感器9和质量流量计4，在压力稳定且溶解均匀时，能够分别检测钻井液的温度压力、电阻率和密度。循环管线上安装有取样器3，能够通过排液法测量钻井液的含气量。反应釜1能够满足模拟钻井液性能的实验环境，能够承受120℃高温和30MPa高压，具有耐腐蚀性，与传感器探头、搅拌系统2、注气管线7和循环管线6等连接处密封良好等特点。

取样器3用来测量钻井液中气体的溶解度，两侧应具备阀门等装置，当气体在钻井液中的溶解过程趋于稳定后，将取样器3前后的阀门关闭，然后通过排液法测量该取样器中钻井液所溶解的气体的体积，从而得到溶解度。

在一实施例中，质量流量计4为科里奥利流量计，具有检测流经循环管线6中的钻井液密度的功能。注气口8必须有4个以上，均匀分布在反应釜1的底部，使得注入的气体能够均匀注入到反应釜中，便于气体能够在反应釜1中均匀快速溶解。电阻率传感器9为探 针式传感器，有3个或以上，均匀分布在反应釜1的外侧，使得钻井液的电阻率测量更为准确，也能反映出气体已溶解均匀。

在使用过程中，将装满钻井液的反应釜1置于某温度下的高温试验箱，使用恒压恒速泵通过注气管线7向反应釜1内注入高压气体，釜顶的搅拌系统2能够使气体充分快速溶解，经过循环管线6，使用循环泵将钻井液循环充分，此时质量流量计4、电阻率传感器9、温度压力传感器10可以分别测得钻井液的密度、电阻率、温度和压力，取样器中3得到的钻井液能够分析出注入的气体在实验钻井液中的溶解度，使用该装置针对不同种类钻井液进行大量数据的测量，能够得到钻井液性能与油气含量的相关性数据，从而为钻井、录井现场判断地层含油气性提供依据。

本发明的钻井液性能与油气含量相关性实验方法采用如图1所示的钻井液性能与油气含量相关性实验装置，其包含以下步骤：

(1)配置钻井液，所配置的钻井液可以是水基或油基钻井液，不能注入气基钻井液；

(2)将钻井液灌入反应釜1，使该反应釜1和位于该反应釜1外部并连接该反应釜1顶部和底部的循环管线6中充满钻井液，不留空气，经过该循环管线6，使用该循环管线6上的循环泵5将钻井液循环充分；

(3)密封该反应釜1，将该反应釜1置于高温试验箱中，设定实验温度，测量钻井液基础数据，在一实施例中，采用温度压力传感器10检测该反应釜内钻井液的温度压力；

(4)向该反应釜1内注气，通过位于该反应釜1顶部釜盖上，叶片伸入该反应釜1内的搅拌系统2将注入的气体均匀溶解，待实验压力达到设定值或达到累计注气量后，待压力稳定，停止注气，使用该循环管线6上的质量流量计4采集钻井液密度，使用探头伸入该反应釜1内部的电阻率传感器9采集钻井液电阻率数据，向反应釜1内注入的气体可以根据研究目的注入烃类气体、非烃类气体、混合气体等；

(5)关闭该循环管线6上的取样器3两侧阀门，采用排液法测量该取样器中钻井液溶解的气体含量，得到1组钻井液性能—气体含量数据；

(6)打开该取样器3两侧阀门，向该反应釜1内补充气体至气体总量恢复到取样前，采集钻井液密度、电阻率数据，再次用该取样器3测溶解度，得到第2组实验数据；

(7)重复步骤(6)3次以上，求平均作为最终实验数据。