一种模拟井筒内油包水/水包油钻井液相态切换的装置的制作方法

本实用新型涉及实验装置技术领域，具体涉及一种模拟井筒内油包水/水包油钻井液相态切换的装置。

背景技术：

钻井液是钻探过程中，孔内使用的循环冲洗介质。钻井液在钻井作业和保护油气层中起到的作用和各方面对钻井液的严格要求，促使钻井液技术取得了迅速的发展。经过多年的科研开发和生产实践，钻井液已从仅满足钻头钻进发展到适应各方面需求的钻井液体系。钻井液按分散介质(连续相)可分为水基钻井液、油基钻井液、气体型钻井流体等。水基钻井液是一种以水为分散介质，以粘土(膨润土)、加重剂及各种化学处理剂为分散相的溶胶悬浮体混合体系。其主要组成是水、粘土、加重剂和各种化学处理剂等。油连续相钻井液(习惯称为油基钻井液)是一种以油(主要是柴油或原油)为分散介质，以加重剂、各种化学处理剂及水等为分散相的溶胶悬浮混合体系。

由于在不同的的地质条件下，油包水钻井液和水包油钻井液会相互切换，但是如果钻井液切换不彻底及切换效率低，从而会导致钻井液井下失稳而引发一系列的事故问题；为了在地面更好的模拟井筒内模拟油包水钻井液和水包油钻井液相互切换的过程，需要设计出一种循环注入装置，通过注入二氧化碳或氮气实现油包水钻井液和水包油钻井液的相互切换。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型提供一种模拟井筒内油包水/水包油钻井液相态切换的装置,通过控制二氧化碳和氮气的注入量和注入速率，模拟在不同地质条件下，油包水钻井液和水包油钻井液的相互切换。

本实用新型采用下述的技术方案：

一种模拟井筒内油包水/水包油钻井液相态切换的装置，包括透明筒体，分别通过管路与筒体内部相连的二氧化碳气瓶和氮气瓶，所述筒体上设有搅拌器加速钻井液的相态切换，筒体的内壁上设有电导率传感器以检测钻井液相态切换程度，底部设有加热装置用于加热筒内的钻井液模拟地层温度。

优选的，所述筒体内壁设有温度传感器和压力传感器分别检测桶内钻井液的温度和通内压力。

优选的，所述筒体的外壁设有中空的保温层，用于筒体保温。

优选的，所述筒体的上端面设有泄压阀，防止筒内压力过高。

优选的，所述加热装置为电加热管。

优选的，所述筒体与二氧化碳气瓶、氮气瓶连接的管路上均设有流量控制阀和压力表，用于监控管路上的流量和压力。

优选的，所述筒体的上端面设有注液口，下端设有排泄口。

优选的，所述筒体由透明有机玻璃制成。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过可视化的筒体，模拟不同的地质条件下，油包水钻井液和水包油钻井液的相互切换；

2、本实用新型通过设置在管路上的压力表和流量控制阀控制注入气量和注气速率，同时通过调节搅拌器的转速模拟不同的剪切的环境；通过设置在筒壁上的电导率感应传感器，以检测钻井液相态切换程度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本实用新型的一些实施例，而非对本实用新型的限制。

图1为本实用新型的结构示意图；

图中所示

1—筒体，2—二氧化碳气瓶，3—氮气瓶，4—保温层，5—软管，6—电机，7—轴承，8—螺旋搅拌桨，9—加热装置，10—温度传感器，11—压力传感器，12—电导率传感器，13—排泄口，14—注液口，15—泄压阀，16—流量控制阀，17—压力表，18—电脑，19—卡箍；

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1所示，一种模拟井筒内油包水/水包油钻井液相态切换的装置，包括透明的筒体1，二氧化碳气瓶2和氮气瓶3，所述二氧化碳气瓶2和氮气瓶3分别通过管路与筒体1相连，管路上均设有流量控制阀16和压力表17，用于监控管路上的流量和压力；管路伸入筒体1内部的部分连接有软管5，软管5伸入筒体1内部的钻井液中，通过软管5向钻井液内部通入二氧化碳气体或氮气，通过控制二氧化碳气体和氮气的气量及注气速率，促使油包水钻井液和水包油钻井液的相互切换(注入二氧化碳，油包水钻井液切换为水基钻井液；注入氮气，水包油钻井液切换为油包水钻井液)。所述软管5上设有卡箍19，卡箍19将软管5固定在筒体1的内壁上，防止搅拌器运行过程中软管5缠绕在搅拌器上。

所述筒体1上设有搅拌器加速钻井液的相态切换，所述搅拌器包括设置在筒体1上端的电机6，所述电机6为调速电机以便模拟桶内不同的剪切的环境，与电机6连接的轴承7，轴承7伸入筒体1内部，下端设置有螺旋搅拌桨8；

所述筒体1的底部设有电加热管9，用于加热筒内的钻井液模拟地层温度；外壁设有一层中空结构作为保温层4，所述保温层4与筒体1均由透明有机玻璃构成，透明结构可以很直观的观察筒体1内部钻井液相态的切换过程。

所述筒体1的内壁上设有电导率传感器12以检测钻井液相态切换程度；

所述筒体1内壁设有温度传感器10和压力传感器11分别检测桶内钻井液的温度和通内压力。

所述筒体1的上端面设有泄压阀15，防止筒内压力过高；筒体1的上端面设有注液口14，下端设有排泄口13。

所述筒体1与二氧化碳气瓶2、氮气瓶3连接的管路上均设有流量控制阀16和压力表17，用于监控管路上的流量和压力。

本实用新型还包括电脑18，所述电脑18通过数据采集卡均与温度传感器10，压力传感器11，电导率传感器12，流量控制阀16和压力表17相连，所述流量控制阀16为电磁阀通过rs485接口与数据采集卡相连，压力表17为数字压力表。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

技术特征：

1.一种模拟井筒内油包水/水包油钻井液相态切换的装置，其特征在于，包括透明的筒体(1)，分别通过管路与筒体(1)内部相连的二氧化碳气瓶(2)和氮气瓶(3)，所述筒体(1)上设有搅拌器，筒体(1)的内壁上设有电导率传感器(12)以检测钻井液相态切换程度，底部设有加热装置用于加热筒内的钻井液模拟地层温度。

2.根据权利要求1所述的一种模拟井筒内油包水/水包油钻井液相态切换的装置，其特征在于，所述筒体(1)内壁设有温度传感器(10)和压力传感器(11)。

3.根据权利要求2所述的一种模拟井筒内油包水/水包油钻井液相态切换的装置，其特征在于，所述筒体(1)的外壁设有中空的保温层(4)。

4.根据权利要求3所述的一种模拟井筒内油包水/水包油钻井液相态切换的装置，其特征在于，所述筒体(1)的上端面设有泄压阀(15)。

5.根据权利要求4所述的一种模拟井筒内油包水/水包油钻井液相态切换的装置，其特征在于，所述加热装置为电加热管(9)。

6.根据权利要求5所述的一种模拟井筒内油包水/水包油钻井液相态切换的装置，其特征在于，所述筒体(1)与二氧化碳气瓶(2)、氮气瓶(3)连接的管路上均设有流量控制阀(16)和压力表(17)。

7.根据权利要求1所述的一种模拟井筒内油包水/水包油钻井液相态切换的装置，其特征在于，所述筒体(1)的上端面设有注液口(14)，下端设有排泄口(13)。

8.根据权利要求1所述的一种模拟井筒内油包水/水包油钻井液相态切换的装置，其特征在于，所述筒体(1)由透明有机玻璃制成。

技术总结
本实用新型公开了一种模拟井筒内油包水/水包油钻井液相态切换的装置，包括透明筒体，分别通过管路与筒体内部相连的二氧化碳气瓶和氮气瓶，所述筒体上设有搅拌器加速钻井液的相态切换，筒体的内壁上设有电导率传感器以检测钻井液相态切换程度，底部设有加热装置用于加热筒内的钻井液模拟地层温度。本实用新型通过可视化的筒体，模拟不同的地质条件下，油包水钻井液和水包油钻井液的相互切换；通过设置在管路上的压力表和流量控制阀控制注入气量和注气速率，同时通过调节搅拌器的转速模拟不同的剪切的环境；通过设置在筒壁上的电导率感应传感器，以检测钻井液相态切换程度。

技术研发人员：周杰;刘鹭;吴晓东;郭文敬;陈坤;蒲晓林;何英姿;陈尧峰
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：2020.09.23
技术公布日：2021.03.19