泥岩样品、利用岩屑重塑泥岩样品的装置及方法

摘要

本发明公开了一种泥岩样品、利用岩屑重塑泥岩样品的装置及方法，属于深部油气藏钻探及枯竭气藏利用技术领域。该泥岩样品经由泥岩钻井碎屑制备得到。该装置包括套筒、底板、压板和施力机构。该方法包括：获取泥岩层钻井碎屑；对泥岩层钻井碎屑进行研磨，得到经过研磨的泥岩层钻井碎屑；向经过研磨的泥岩层钻井碎屑中加入水并搅拌，得到手捏可成团的泥岩层钻井碎屑；将手捏可成团的泥岩层钻井碎屑容置于该装置中压制成型并取出，得到该泥岩样品。通过对重塑得到的泥岩样品进行力学评价，能够对报废井的密封性能进行评价，进一步为是否进行修井作业提供参考。

说明书

技术领域

本发明涉及深部油气藏钻探及枯竭气藏利用技术领域，特别是涉及一种泥岩样品、利用岩屑重塑泥岩样品的装置及方法。

背景技术

泥页岩井壁稳定一直是困扰石油勘探开发的一大难点问题，尤其是在20世纪七、八十年代进行的油气钻井中，由于对泥岩盖层特征的认识不足，导致在钻井过程中由于发生井垮、井漏、卡钻等复杂事故，经采用各种处理方法无效后完钻。但随着近年来对能源需求的增加，天然气地下储气库的建设进入了高速发展的时期。由于地下储气库在调峰和保障供气安全上具有不可替代的作用,因而地下储气库的建设受到许多国家的重视,天然气生产和消费大国都把地下储气库的建设作为整个天然气上下游一体化利用的一个重要组成部分进行总体规划。地下储气库是将开采出的天然气重新注入地下空间而形成的一种人工气田或气藏。地下储气库主要建设在靠近下游天然气用户城市的附近，用途是保障下游用户的调峰需要。

中国的地下储气库起步较，20世纪70年代在大庆油田曾经进行过利用气藏建设气库的尝试,而真正开始研究地下储气库是在20世纪90年代初,随着陕甘宁大气田的发现和陕京天然气输气管线的建设,才开始研究建设地下储气库以确保北京、天津两大城市的安全供气。

目前我国预建的地下储气库多数是利用枯竭的气藏或枯竭的油藏改建成地下储气库。在枯竭的油气藏断块内可能会有一口或多口工程报废井，由于这些井的存在使油气藏的盖层原有的密封性被破坏。一般油气藏的形成，必然具有很好的储盖层，而盖层多为渗透率极低的泥岩，如果盖层的泥岩水敏较强，原井眼经过十几年后可能垮塌，使储层的密封性得到一定的恢复。如果通过模拟试验证明已恢复其密封性，则有可能不处理或减少处理的工作量而达到储气库的密封要求。从而达到节省人力物力，节约成本的目的。

但多数报废井已经有30年的时间，报废井位置的确定都显得尤为困难，更难于取得事故段泥岩层进行其性能评价。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种泥岩样品、利用岩屑重塑泥岩样品的装置及方法，该装置及方法能够利用泥岩层钻井岩屑重塑得到泥岩样品，通过对重塑得到的泥岩样品进行力学评价，能够对报废井的密封性能进行评价，进一步为是否进行修井作业提供参考。从而更加适于实用。

为了达到上述第一个目的，本发明提供的泥岩样品的技术方案如下：

本发明提供的泥岩样品经由泥岩钻井碎屑制备得到。

为了达到上述第二个目的，本发明提供的利用岩屑重塑泥岩样品的装置的技术方案如下：

本发明提供的利用岩屑重塑所述泥岩样品的装置包括套筒、底板、压板和施力机构，

所述底板的形状与所述套筒的内截面形状相同，使得所述底板能够嵌入到所述套筒内；

所述压板的形状与所述套筒的内截面形状相同，使得所述压板能够与所述套筒的内壁之间构成滑动副；

所述底板、套筒内壁、压板之间形成第一容置空间，供待压制的泥岩层钻井碎屑容置；

所述底板、套筒、压板上至少设有一个透水孔，使得压制过程中从所述待压制的泥岩层钻井碎屑中溢出的水排泄；

所述施力机构用于从所述压板上部向所述待压制的泥岩层钻井碎屑提供压制作用力。

本发明提供的利用岩屑重塑泥岩样品的装置还可采用以下技术措施进一步实现。

作为优选，所述透水孔设置于所述压板上。

作为优选，所述透水孔包括多个。

作为优选，所述多个透水孔处于所述压板的一个圆周上，所述多个透水孔的共同内接圆的直径≥所述施力机构的最大截面直径。

作为优选，所述透水孔布置均匀。

作为优选，所述施力机构包括施力杆。

作为优选，所述利用岩屑重塑所述泥岩样品的装置还包括支架、液压机构，

装配好的所述套筒、底板、压板和施力机构承载于所述支架上，

所述液压机构用于控制所述施力机构向所述压板施加的作用力。

作为优选，所述支架包括上加载板、下加载板、至少两个立柱，所述两个立柱包括第一立柱、第二立柱，

所述第一立柱的一端刚性连接于所述上加载板，所述第一立柱的另一端刚性连接于所述下加载板；所述第二立柱的一端刚性连接于所述上加载板，所述第二立柱的另一端刚性连接于所述下加载板；于所述上加载板、下加载板、第一立柱、第二立柱之间构成镂空空间，装配好的所述套筒、底板、压板和施力机构承载于所述下加载板上；

所述液压机构的固定端加载于所述上加载板上，所述液压机构的自由端能够与所述施力机构接触。

作为优选，所述利用岩屑重塑所述泥岩样品的装置还包括第一螺母、第二螺母、第三螺母、第四螺母、第五螺母、第六螺母、第七螺母、第八螺母，

所述上加载板上设有第一通孔、第二通孔，

所述下加载板上设有第三通孔、第四通孔，

所述第一立柱的一端设有第一螺纹，所述第一立柱的另一端设有第二螺纹，

所述第二立柱的一端设有第三螺纹，所述第二立柱的另一端设有第四螺纹，

所述第一立柱的一端穿过所述第一通孔，所述第一螺母、第二螺母分别夹设在所述上加载板的两侧并与所述第一螺纹构成螺纹副；

所述第一立柱的另一端穿过所述第三通孔，所述第三螺母、第四螺母分别夹设在所述下加载板的两侧并与所述第二螺纹构成螺纹副；

所述第二立柱的一端穿过所述第二通孔，所述第五螺母、第六螺母分别夹设在所述上加载板的两侧并与所述第三螺纹构成螺纹副；

所述第二立柱的另一端穿过所述第四通孔，所述第七螺母、第八螺母分别夹设在所述下加载板的两侧并与所述第四螺纹构成螺纹副。

作为优选，所述施力机构还包括承载头，所述承载头固定连接于所述施力杆，所述承载头的截面直径＞所述施力杆的截面直径，所述液压机构的自由端能够与所述承载头接触。

作为优选，所述利用岩屑重塑所述泥岩样品的装置还包括加热装置，所述加热装置设置于所述套筒的外围，用于在所述泥岩层钻井碎屑压制过程中为其加热。

作为优选，所述加热装置包括容器、热媒、电阻丝，

所述容器套设于所述套筒的外围，所述热媒和电阻丝容置于所述容器中，用于在泥岩层钻井碎屑压制过程中为其加热的热量由所述电阻丝发生，并通过所述热媒与处于所述套筒中的待压制泥岩层钻井碎屑之间的热传递实现对其加热。

作为优选，所述利用岩屑重塑所述泥岩样品的装置还包括排泄孔，

所述排泄孔设置于所述容器的侧壁上，所述热媒能够通过所述排泄孔被注入所述容器或者从所述容器排泄出。

作为优选，所述利用岩屑重塑所述泥岩样品的装置还包括底座，所述底座加载于所述下加载板上，装配好的所述套筒、底板、压板和施力机构承载于所述底座上；

所述底座上部设有定位凸起，所述底板上设有定位凹槽，所述定位凸起与所述定位凹槽能够相互嵌合在一起。

作为优选，

所述底座的直径＞所述套筒的外径；

设置于所述容器中心的套设孔为第一阶梯孔，所述第一阶梯孔包括第一段通孔和第二段通孔，所述第一段通孔的直径与所述底座的直径相同，所述第二段通孔的直径与所述套筒的外径相同。

作为优选，所述液压机构的液压油供给侧还设有压力表，所述压力表用于指示所述压力值。

作为优选，所述利用岩屑重塑所述泥岩样品的装置还包括取样杯，所述取样杯包括本体，

所述本体中心设有第二阶梯孔，所述第二阶梯孔包括第三段通孔、第四段通孔，所述第三段通孔的直径与所述套筒的内径相同，所述第四段通孔的直径＞所述第三段通孔的直径。

为了达到上述第三个目的，本发明提供的利用岩屑重塑泥岩样品的方法的技术方案如下：

本发明提供的利用岩屑重塑所述泥岩样品的方法包括以下步骤：

获取泥岩层钻井碎屑；

对所述泥岩层钻井碎屑进行研磨，得到经过研磨的泥岩层钻井碎屑；

向所述经过研磨的泥岩层钻井碎屑中加入水并搅拌，得到手捏可成团的泥岩层钻井碎屑；

将所述手捏可成团的泥岩层钻井碎屑容置于本发明提供的利用岩屑重塑泥岩样品的装置中压制成型并取出，得到所述泥岩样品。

本发明提供的利用岩屑重塑泥岩样品的方法还可采用以下技术措施进一步实现。

作为优选，所述经过研磨的泥岩层钻井碎屑的粒径＜100目。

作为优选，用于搅拌的机构为搅拌棒。

应用本发明提供的利用岩屑重塑泥岩样品的装置及方法能够利用泥岩层钻井岩屑重塑得到泥岩样品，通过对重塑得到的泥岩样品进行力学评价，能够对报废井的密封性能进行评价，进一步为是否进行修井作业提供参考。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例二提供的利用岩屑重塑泥岩样品的装置的剖视结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的利用岩屑重塑泥岩样品的装置中应用的透水部件的结构示意图；

图3为本发明实施例二提供的利用岩屑重塑泥岩样品的装置中应用的垫板的结构示意图；

图4为本发明实施例三提供的利用岩屑重塑泥岩样品的装置的结构示意图；

图5为本发明实施例三提供的利用岩屑重塑泥岩杨平的装置中应用的取样杯的剖视结构示意图；

图6为本发明实施例四提供的利用岩屑重塑泥岩样品的方法的步骤流程图；

图7为本发明实施例四提供的利用岩屑重塑泥岩样品的方法过程中的物质变化过程示意图。

具体实施方式

本发明为解决现有技术存在的问题，提供一种泥岩样品、利用岩屑重塑泥岩样品的装置及方法，该装置及方法能够利用泥岩层钻井岩屑重塑得到泥岩样品，通过对重塑得到的泥岩样品进行力学评价，能够对报废井的密封性能进行评价，进一步为是否进行修井作业提供参考。从而更加适于实用。

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的泥岩样品、利用岩屑重塑泥岩样品的装置及方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，具体的理解为：可以同时包含有A与B，可以单独存在A，也可以单独存在B，能够具备上述三种任一种情况。

实施例一

本发明提供的泥岩样品经由泥岩钻井碎屑制备得到。通过对重塑得到的泥岩样品进行力学评价，能够对报废井的密封性能进行评价，进一步为是否进行修井作业提供参考。

实施例二

参见附图1～3，本发明实施例一提供的利用岩屑重塑泥岩样品的装置包括套筒23、底板35、压板32和施力机构。底板35的形状与套筒23的内截面形状相同，使得底板35能够嵌入到套筒23内；压板32的形状与套筒23的内截面形状相同，使得压板32能够与套筒23的内壁之间构成滑动副；底板35、套筒23内壁、压板32之间形成第一容置空间，供待压制的泥岩层钻井碎屑38容置；底板35、套筒23、压板32上至少设有一个透水孔，使得压制过程中从待压制的泥岩层钻井碎屑38中溢出的水排泄；施力机构用于从压板32上部向待压制的泥岩层钻井碎屑38提供压制作用力。

应用本发明提供的利用岩屑重塑泥岩样品的装置能够利用泥岩层钻井岩屑重塑得到泥岩样品，通过对重塑得到的泥岩样品进行力学评价，能够对报废井的密封性能进行评价，进一步为是否进行修井作业提供参考。

其中，透水孔34设置于压板32上。此时，从待压制的泥岩层钻井碎屑38中溢出的水通过透水孔34后进入到第二容置空间37内，被截留，而不至于污染周围操作空间。

其中，透水孔34包括多个。从而使得从待压制的泥岩层钻井碎屑38中溢出的水能够顺利地溢出，实现对待压制的泥岩层钻井碎屑38的压制。

其中，多个透水孔34处于压板32的一个圆周上，多个透水孔34的共同内接圆的直径≥施力机构的最大截面直径。此时，施力机构只覆盖在圆38内，不会堵塞多个透水孔34，使得从待压制的泥岩层钻井碎屑38中溢出的水能够顺利地溢出。

其中，透水孔34布置均匀。此时，从待压制的泥岩层钻井碎屑38中溢出的水能够均匀地溢出，从而待压制的泥岩层钻井碎屑38受力均匀。

其中，施力机构包括施力杆21。其结构简单，便于实现。

参见附图5，本发明实施例二提供的利用岩屑重塑泥岩样品的装置还包括取样杯40，取样杯40包括本体39。本体39中心设有第二阶梯孔，第二阶梯孔包括第三段通孔41、第四段通孔42，第三段通孔41的直径与套筒23的内径相同，第四段通孔42的直径＞第三段通孔41的直径。将压制成型的泥岩样品从套筒23中取出时，首先将底板35取下，然后将套筒23对准第二阶梯孔，使得压制成型的泥岩样品从套筒23内退下后进入到第三段通孔41中，继续向上提套筒23，从套筒23内退下的压制成型的泥岩样品便被留置在第二阶梯孔中，从而完成取样过程。

实施例三

参见附图4，与本发明实施例一提供的利用岩屑重塑泥岩样品的装置不同，本发明实施例二提供的利用岩屑重塑泥岩样品的装置还包括支架、液压机构16。装配好的套筒23、底板35、压板32和施力机构承载于支架上，液压机构16用于控制施力机构向压板施加的作用力。在这种情况下，压制操作过程更加稳固。

其中，支架包括上加载板1、下加载板2、至少两个立柱，两个立柱包括第一立柱3、第二立柱4。第一立柱3的一端5刚性连接于上加载板1，第一立柱3的另一端8刚性连接于下加载板2；第二立柱4的一端刚性连接于上加载板1，第二立柱4的另一端14刚性连接于下加载板2；于上加载板1、下加载板2、第一立柱3、第二立柱4之间构成镂空空间，装配好的套筒23、底板32、压板32和施力机构承载于下加载板2上；液压机构16的固定端17加载于上加载板1上，液压机构16的自由端18能够与施力机构接触。

其中，利用岩屑重塑泥岩样品的装置还包括第一螺母7、第二螺母6、第三螺母9、第四螺母10、第五螺母13、第六螺母12、第七螺母15、第八螺母16。上加载板1上设有第一通孔(图中未示出)、第二通孔(图中未示出)，下加载板上设有第三通孔(图中未示出)、第四通孔(图中未示出)，第一立柱3的一端5设有第一螺纹，第一立柱3的另一端8设有第二螺纹，第二立柱4的一端11设有第三螺纹，第二立柱4的另一端14设有第四螺纹，第一立柱3的一端穿过第一通孔(图中未示出)，第一螺母7、第二螺母6分别夹设在上加载板1的两侧并与第一螺纹构成螺纹副；第一立柱3的另一端8穿过第三通孔(图中未示出)，第三螺母9、第四螺母10分别夹设在下加载板2的两侧并与第二螺纹构成螺纹副；第二立柱4的一端11穿过第二通孔(图中未示出)，第五螺母13、第六螺母12分别夹设在上加载板1的两侧并与第三螺纹构成螺纹副；第二立柱4的另一端穿过第四通孔(图中未示出)，第七螺母15、第八螺母16分别夹设在下加载板2的两侧并与第四螺纹构成螺纹副。

其中，施力机构还包括承载头20，承载头20固定连接于施力杆21，承载头20的截面直径＞施力杆21的截面直径，液压机构16的自由端18能够与承载头20接触。在这种情况下，通过承载头20能够增大受力面积，进一步通过力的传递，能够使得待压制的泥岩层钻井碎屑38的受力更加均匀。

其中，利用岩屑重塑泥岩样品的装置还包括加热装置，加热装置设置于套筒23的外围，用于在泥岩层钻井碎屑38压制过程中为其加热。从而为压制操作提供需要的温度，使得模拟过程更加接近真实，参考价值更高。

其中，加热装置包括容器25、热媒、电阻丝26。容器25套设于套筒23的外围，热媒和电阻丝26容置于容器25中，用于在泥岩层钻井碎屑38压制过程中为其加热的热量由电阻丝26发生，并通过热媒与处于套筒23中的待压制泥岩层钻井碎屑38之间的热传递实现对其加热。

其中，利用岩屑重塑泥岩样品的装置还包括排泄孔36。排泄孔36设置于容器26的侧壁上，热媒能够通过排泄孔36被注入容器25或者从容器25排泄出。

其中，利用岩屑重塑泥岩样品的装置还包括底座24。底座24加载于下加载板2上，装配好的套筒23、底板35、压板32和施力机构承载于底座24上；底座24上部设有定位凸起(图中未示出)，底板35上设有定位凹槽(图中未示出)，定位凸起(图中未示出)与定位凹槽(图中未示出)能够相互嵌合在一起。在这种情况下，装配好的套筒23、底板35、压板32和施力机构的承载承载位置可靠，能够保证施力机构与压板32之间的对中性，避免超偏而使得透水孔34中的一部分被堵塞而导致从待压制的泥岩层钻井碎屑38中溢出的水无法顺利地溢出。

其中，底座24的直径＞套筒23的外径；设置于容器25中心的套设孔为第一阶梯孔，第一阶梯孔包括第一段通孔和第二段通孔，第一段通孔的直径与底座24的直径相同，第二段通孔的直径与套筒23的外径相同。从而既保证容器25与底座24、套筒23之间的嵌合关系，也使得容器25能够顺利地被套到套筒23和底座24上。

其中，液压机构16的液压油供给侧28还设有压力表31，压力表31用于指示压力值。从而保证压力值可控。本实施例中，液压油供给侧28包括液压油缸29、活塞(图中未示出)和推杆30，通过推杆30对活塞(图中未示出)施加的作用力，能够控制液压油的供给量从而改变压力值。

实施例四

参见附图6和附图7，本发明提供的利用岩屑重塑泥岩样品的方法包括以下步骤：

步骤S1：获取泥岩层钻井碎屑；

步骤S2：对泥岩层钻井碎屑进行研磨，得到经过研磨的泥岩层钻井碎屑；

步骤S3：向经过研磨的泥岩层钻井碎屑中加入水并搅拌，得到手捏可成团的泥岩层钻井碎屑；

步骤S4：将手捏可成团的泥岩层钻井碎屑容置于本发明提供的利用岩屑重塑泥岩样品的装置中压制成型并取出，得到泥岩样品。

应用本发明提供的利用岩屑重塑泥岩样品的方法能够利用泥岩层钻井岩屑重塑得到泥岩样品，通过对重塑得到的泥岩样品进行力学评价，能够对报废井的密封性能进行评价，进一步为是否进行修井作业提供参考。

其中，经过研磨的泥岩层钻井碎屑的粒径＜100目。在这种情况下，经过研磨的泥岩层钻井碎屑更容易在后续操作中压制成型，而不至于由于粒径过大而无法压制，或者压制后得到的泥岩样品不均匀。

其中，用于搅拌的机构为搅拌棒。其成本低廉，易于实现。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。