一种适用于欠平衡钻井的井壁稳定方法及实验装置的制造方法_2

文档序号:8250253阅读:来源:国知局
(19)用于实时采集和记录压力和恒 温箱(7)中的温度;所述岩也夹持器(8)包括岩也夹持器上端盖(29)、岩也夹持器下端盖 (30)、环氧树脂(9)和密封圈(31),岩也(10)夹在岩也夹持器上端盖(29)和岩也夹持器下 端盖(30)之间,环氧树脂(9)将岩也的四周包裹形成规则的试样。
[0012] 上述的伺服控制注入粟(1)连接第二高压管线(11)的一端,第二高压管线(11)的 另一端穿过恒温箱(7)的上端与岩也夹持器(8)的上端入口连接,第二高压管线(11)上设 有第H阀口(12)和第二压力传感器(13),第H阀口(12)用于控制岩也加持器(8)上端钻 井液的流入,第二压力传感器(13)用于指示和记录岩也加持器(8)上端入口处的钻井液压 力; 第H高压管线(15)的一端与背压调节器(21)连接,另一端穿过恒温箱(7)的上端与岩 也夹持器(8 )的上端出口连接,第H高压管线(15 )上设有第四阀口( 20 )和第H压力传感器 (16);第四阀口(20)用于控制岩也加持器(8)上端钻井液的流出,第H压力传感器(16)用 于指示和记录岩也加持器(8)上端出口处的钻井液压力,背压调节器(21)用于保持岩也加 持器(8)上端钻井液的流动压力恒定,第四高压管线(22)将第五阀口(23)连接在第四阀口 (20) 和背压调节器(21)之间,第五阀口(23)用于放空和置换岩也加持器(8)上端面的循 环钻井液; 第五高压管线(27)的一端与背压调节器(21)连接,另一端与储液箱(28)的上端连接, 第五高压管线(27)上设有第四压力传感器(25)和第六阀口(26);第四压力传感器(25)用 于指示和记录背压调节器(21)出口处的钻井液压力,第六阀口(26)用于控制背压调节器 (21) 出口处钻井液的流出,储液箱(28)用于收集循环流出的钻井液; 所述计算机数据采集系统(19)分别通过第一数据采集线(6)、第二数据采集线(14)、 第H数据采集线(17)、第四数据采集线(18)和第五数据采集线(24)连接第一压力传感器 (5)、第二压力传感器(13)、第H压力传感器(16)、恒温箱7和第四压力传感器(25),计算机 数据采集系统(19)用于实时采集和记录第一压力传感器(5)、第二压力传感器(13)、第H 压力传感器(16)、第四压力传感器(25)的压力和恒温箱(7)中温度。
[0013] 上述的岩也夹持器(8)包括岩也夹持器上端盖(29)、岩也夹持器下端盖(30)、环 氧树脂(9)和密封圈(31 ),岩也(10)夹在岩也夹持器上端盖(29)和岩也夹持器下端盖(30) 之间,环氧树脂(9)将岩也的四周包裹形成规则的试样,固定岩也同时防止钻井液从侧面渗 出;与岩也接触的岩也夹持器上端盖(29)底面和岩也夹持器下端盖(30)顶面各有一个密 封圈(31),密封圈(31)用来密封岩也、防止顶底端液体的相通; 上述的岩也夹持器上端盖(29)的下端面和岩也夹持器下端盖(30)的上端面分别设有 凹槽,便于钻井液的流动;第二高压管线(11)和第H高压管线(15)分别与岩也夹持器上端 盖(29)相连,第二高压管线(2)与岩也夹持器下端盖(30)相连。
[0014] 相对于现有技术,本发明具有如下的有益效果: (1) 充分考虑了化学势的作用,精确的给出保持地层总势能平衡时的钻井液密度,有效 的防止了钻井液滤液侵入地层,提高了井壁稳定性,增强了欠平衡钻井技术的应用推广; (2) 在确定欠压值时,可W通过调节钻井液活度保持井壁稳定,既提高了机械钻速,延 长钻头寿命,又提高了钻井效率、保障快速安全钻进; (3) 本发明提供的方法简单方便,可操作性强,应用效果好,具有广阔的推广前景,对现 场钻井施工有较强的指导意义; (4) 本膜效率测试仪中利用环氧树脂密封岩也,克服了 W往研究中无法测量不规则岩 也或掉块的弊端,解决了试验岩也较难获取的困难,实现了利用井下掉块可W测试不同深 度的地层膜效率,提高欠平衡钻井技术的应用范围,对现场应用更具指导性; (5) 本膜效率测试仪增加了恒温箱,实现了在高温条件下开展膜效率测试实验,克服了 温度波动对测试结果产生误差的弊端。
【附图说明】
[0015] 图1为本发明所提出的新型欠平衡钻井井壁稳定计算方法流程图; 图2为本发明的测试泥页岩膜效率的实验装置示意图; 图3为恒温箱内岩也夹持器示意图; 图4为岩也夹持器上端盖底端面剖面图; 图5为岩也夹持器下端盖上端面剖面图; 图6为等温吸附曲线图; 图7为覆岩层压力剖面图 图8为地层正常压力趋势线图; 上图中:伺服控制注入粟(1)、第一高压管线(2)、第一阀口(3)、第二阀口(4)、第一压 力传感器(5)、第一数据采集线(6)、恒温箱(7)、岩也夹持器(8)、环氧树脂(9)、岩也(10)、 第二高压管线(11)、第H阀口(12)、第二压力传感器(13)、第二数据采集线(14)、第H高压 管线(15)、第H压力传感器(16)、第H数据采集线(17)、第四数据采集线(18)、计算机数据 采集系统(19)、第四阀口(20)、背压调节器(21)、第四高压管线(22)、第五阀口(23)、第五 数据采集线(24)、第四压力传感器(25)、第六阀口(26)、第五高压管线(27)、储液箱(28)、 岩也夹持器上端盖(29)、岩也夹持器下端盖(30)、密封圈(31)。
【具体实施方式】
[0016] 本发明提出的新型欠平衡钻井井壁稳定技术,结合附图和实施例说明如下。
[0017] 为实现上述目的,本发明采用如下技术方案: 一、利用等温吸附试验采集了泥页岩地层水活度,具体的实验方法如下: (1) 称量若干个重量为(Wi)的页岩样品; (2) 将页岩样品放置在200° F的烘箱中24小时,然后测量每个干页岩样品重量(Wd); (3) 则每个页岩样品的原始含水量为: 天然含水量=[(Wj-Wd) /wd] * 10胤 U) (4) 将烘干的页岩试样放置在不同活度的干燥器中; (5) 每天测量每个试样重量,直到重量不在增加,记录重量W*,。
[0018] (6)根据页岩的吸附量和放置页岩的干燥器湿度绘制等温吸附曲线。
[0019] (7)利用原始地层含水量确定原始地层活度a,hai。,具体如上图所示,根据原始地层 页岩含水量确定原始地层水活度为0. 915。
[0020] 二、根据邻井测井数据和地层压力测试数据确定待钻地层孔隙压力; (1)利用地层密度测井数据计算上覆岩层压力Sf。
[0021]
【主权项】
1. 一种适用于欠平衡钻井的井壁稳定方法,其特征是包括以下步骤: (一) 利用等温吸附试验采集确定泥页岩的地层水活度; (二) 根据邻井测井数据和地层压力测试数据确定待钻地层孔隙压力; (三) 根据随钻测井的地层温度数据确定地层温度,或者根据地区的地温梯度计算地层 温度; (四) 利用膜效率测试实验装置测量地层膜效率;所述的膜效率测试实验装置包括伺服 控制注入泵(1)、恒温箱(7)、岩心夹持器(8)、计算机数据采集系统(19)、背压调节器(21)、 储液箱(28),岩心夹持器(8)置于恒温箱(7)内,伺服控制注入泵(1)用于实现给岩心的下 端钻井液提供压力和给岩心的上端钻井液提供循环压力,背压调节器(21)用于保持岩心加 持器(8)上端钻井液的流动压力恒定;计算机数据采集系统(19)用于实时采集和记录压力 和恒温箱(7)中的温度;所述岩心夹持
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