一种仿漏层动态承压堵漏仪

摘要

本发明涉及一种仿漏层动态承压堵漏仪，包括堵漏仪的架体、搅拌装置、釜体、仿漏层组件、起吊装置、压滤液的接收装置，所述堵漏仪的架体分为高层台阶、中层台阶、低层台阶三个阶梯部分，所述堵漏仪的架体的高层台阶上方设置有起吊装置，所述堵漏仪的架体的中层台阶上方设置有釜体，所述堵漏仪的架体的低层台阶上方设置有压滤液的接收装置；所述搅拌装置设置于起吊装置与釜体之间；所述仿漏层组件设置于釜体与压滤液的接收装置之间；该仿漏层动态承压堵漏仪可真实模拟高压下堵漏浆在地层中的堵漏效果，有效评价堵漏浆体的实际堵漏效果，为堵漏材料的优选和技术方案的优化提供依据。

说明书

技术领域

本发明属于石油与天然气钻井行业堵漏技术领域，具体涉及一种仿漏层动态承压堵漏仪。

背景技术

随着石油钻井开发力度增大，许多边缘区域已进入开采范围，复杂的地质构造增加了钻井事故的发生率，钻井过程中常伴有井漏发生，严重影响了钻井时效和质量，甚至可能会导致井喷发生，因此需要及时堵漏。由于井下情况复杂，需先在实验室模拟堵漏，验证堵漏剂堵漏效果和堵漏方案的可行性，筛选出安全高效的堵漏配方和技术方案，以便于现场应用。

然而，现有的堵漏仪存在承压能力弱，模拟漏层形态单一，对于多种漏失形式并存的地层模拟不佳，不能真实模拟井筒与地层漏失通道的形态，与作业现场实际情况相差甚远，反映出钻井液中堵漏剂在仪器内部易沉淀，不仅不能真实反映堵漏效果，还容易堵塞漏失孔洞等问题，用这类堵漏仪模拟出的堵漏结果无法满足现场实际需求，参考价值不大。

因此，设计一种承压能力强，能够模拟复杂漏层，能够更好的模拟多种漏失形式并存的地层，更真实反应堵漏效果的仿漏层承压堵漏仪是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种仿漏层动态承压堵漏仪，该设备性能稳定，安全系数高，操作简单，以满足更高效、更精准、更贴近实际地模拟井底漏失状态。

本发明的技术方案，一种仿漏层动态承压堵漏仪，包括堵漏仪的架体、搅拌装置、釜体、仿漏层组件、起吊装置、压滤液的接收装置，所述堵漏仪的架体分为高层台阶、中层台阶、低层台阶三个阶梯部分，所述堵漏仪的架体的高层台阶上方设置有起吊装置，所述堵漏仪的架体的中层台阶上方设置有釜体，所述堵漏仪的架体的低层台阶上方设置有压滤液的接收装置；所述搅拌装置设置于起吊装置与釜体之间；所述仿漏层组件设置于釜体与压滤液的接收装置之间。

进一步的，所述起吊装置包括支柱、吊臂、钢丝绳和挂钩，所述支柱的下端固定在所述堵漏仪架体的高层台阶面上方，所述吊臂的一端固定在所述支柱的上方，所述吊臂的内部空心，所述钢丝绳从吊臂的另一端穿出，所述钢丝绳尾部与所述挂钩相连。

所述釜体上部有进气口，用于连接外部气源，可通过气源压力调节釜体内的压力，所述釜体侧面装有供液阀，用于控制堵漏浆流出。

进一步的，所述搅拌装由外筒、磁驱动组件和搅拌器组成，所述外筒的底部为釜体的顶盖，所述顶盖与所述釜体通过第一螺纹相连，所述磁驱动组件的顶部设置有提手；所述搅拌器穿过外筒与所述磁驱动组件相连，所述搅拌器放置于所述釜体中。

进一步的，所述仿漏层组件与所述釜体面的供液阀通过第二螺纹相连，所述仿漏层组件由大腔体、小腔体和封堵阀组成，所述大腔体与所述釜体供液阀连通，所述大腔体内部设置有多个不同粒径的钢珠，所述小腔体与所述大腔体的底部通过第三螺纹相连，所述小腔体内部设置有多个不同目数缝板，所述封堵阀与所述小腔体的底部连通，用于控制压滤液的流出。

进一步的，所述搅拌器包括搅拌轴和两组设置于搅拌轴上的搅拌桨。

进一步的，所述堵漏仪架体最高层右侧装有仪表板，所述仪表板上设置有磁力调节器和转速调节器。

进一步的，所述堵漏仪的架体的中层台阶的内部为空心，右侧设置有侧门，堵漏仪的架体的中层台阶的内部装有排液阀；排液阀与所述釜体底部相连。

进一步的，所述压滤液的接收装置采用透明密封箱体，在压滤液的接收装置上方有排气孔。

进一步的，所述搅拌器可调转速范围为0～3500r/min。

本发明的有益效果：本发明提供的这种仿漏层动态承压堵漏仪具有以下有益效果：

(1)具有磁悬浮变速搅拌模式，模拟井筒中钻杆转动的效果，提供不同的剪切速率；

(2)设备采用侧边开孔结构，区别于常规仪器下端开孔的设计，更逼真的模拟了井筒与漏层的真实形态，真实地反映堵漏浆的堵漏效果的测评；

(3)可进行裂缝和孔隙双重堵漏承压实验，即可单独模拟一种漏失模式，也可以组合成多类型裂缝模式；

(4)具备堵漏浆防沉淀功能，避免了常规仪器实验过程中，堵漏材料沉淀在底部，影响堵漏浆真实堵漏效果的评测；

(5)压滤液接收装置采用密封结构，具有高压状态下，防喷溅的功能；

(6)具有更高效、更精准、更高承压能力、更贴近实际堵漏状态的模拟效果；

(7)具有占地面积小、漏失孔洞不易堵塞、清洗和维护简单、操作简单、可移动等诸多优势；

(8)堵漏试验后砂床易取出观察，可目视化观察堵漏浆体在漏层的封堵效果；

(9)仿漏层组件可模拟多种地层漏失类型，如孔隙型漏失、垂直裂缝型漏失，敏感地层闭合性漏失等为不同漏失类型堵漏提供有价值的数据

(10)该设备可模拟恢复钻进后钻井液对漏层的承压，评价漏层的承压效果，提高一次堵漏成功率。

综上所述，本发明可真实模拟高压下堵漏浆在地层中的堵漏效果，有效评价堵漏浆体的实际堵漏效果，为堵漏材料的优选和技术方案的优化提供依据。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例的仿漏层动态承压堵漏仪结构示意图。

图2是本发明实施例的搅拌装置结构示意图。

图3是本发明实施例的仿漏层组件结构示意图。

图中：1、堵漏仪架体；2、侧门；3、仪表板；3-1、磁力调节器；3-2、转速调节器；4、支柱；5、吊臂；6、钢丝绳；7、挂钩；8、搅拌装置；9、釜体；10、进气口；11、供液阀；12、仿漏层组件；13、压滤液的接收装置；14、排液阀；15、提手；16、磁驱动组件；17、外筒；18、顶盖；19、第一螺纹1；20、搅拌器；20-1、搅拌轴；20-2、搅拌桨；21、第二螺纹；22、大腔体；23、第三螺纹；24、小腔体；25、封堵阀；26、起吊装置。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“对齐”、“重叠”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

实施例1

本发明提供了一种如图1～3所示的仿漏层动态承压堵漏仪，包括堵漏仪的架体1、搅拌装置8、釜体9、仿漏层组件12、起吊装置26、压滤液的接收装置13，所述堵漏仪的架体1分为高层台阶、中层台阶、低层台阶三个阶梯部分，所述堵漏仪的架体1的高层台阶上方设置有起吊装置26，所述堵漏仪的架体1的中层台阶上方设置有釜体9，釜体9用法兰与堵漏仪的架体1的中层台阶相连；所述堵漏仪的架体1的低层台阶上方设置有压滤液的接收装置13；所述搅拌装置8设置于起吊装置26与釜体9之间；所述仿漏层组件12设置于釜体9与压滤液的接收装置13之间。

进一步的，所述起吊装置8包括支柱4、吊臂5、钢丝绳6和挂钩7，所述支柱4下端固定在所述堵漏仪架体1的高层台阶面上方，所述吊臂5的一端固定在所述支柱4的上方，所述吊臂5的内部空心，所述钢丝绳6从吊臂5的另一端穿出，所述钢丝绳6尾部与所述挂钩7相连。

进一步的，所述釜体9上部有进气口10，用于连接外部气源，可通过气源压力调节釜体9内的压力，所述釜体侧面装有供液阀11，用于控制堵漏浆流出。所述釜体9底部与所述排液阀14相连，实验结束时可排出废液。所述釜体9主要用于盛放堵漏浆，堵漏浆可通过所述供液阀11流入所述仿漏层组件12中。

进一步的，如图2所示，所述搅拌装8由外筒17、磁驱动组件16和搅拌器20组成，所述外筒17的底部为釜体9的顶盖18，所述顶盖18与所述釜体9通过第一螺纹19相连，所述磁驱动组件16放置于所述外筒17中，所述磁驱动组件16的顶部设置有提手15，提手15挂在所述起吊装置8的挂钩7上，需上提时，将所述挂钩7，挂在所述提手15上，轻轻上提，需下放时，则可轻轻下拉所述挂钩7；所述搅拌器20穿过外筒17与所述磁驱动组件16相连，所述搅拌器20放置于所述釜体9中，通过所述磁驱动组件16控制所述搅拌器20转动，搅拌所述釜体9中的堵漏浆，并根据需要调节转速和磁力大小。

进一步的，如图3所示，所述仿漏层组件12与所述釜体9侧面的供液阀11通过第二螺纹21相连，所述仿漏层组件12由大腔体22、小腔体24和封堵阀25组成，所述大腔体22与所述釜体供液阀11连通，所述大腔体22内部设置有多个不同粒径的钢珠，所述小腔体24与所述大腔体22的底部通过第三螺纹23相连，所述小腔体24内部设置有多个不同目数缝板，所述封堵阀25与所述小腔体24的底部连通，用于控制压滤液的流出。

进一步的，所述搅拌器20包括搅拌轴20-1和两组设置于搅拌轴20-1上的搅拌桨20-2。

进一步的，所述堵漏仪架体1最高层右侧装有仪表板3，所述仪表板3上设置有磁力调节器3-1和转速调节器3-2。

进一步的，所述堵漏仪的架体1的中层台阶的内部为空心，右侧设置有侧门2，堵漏仪的架体1的中层台阶的内部装有排液阀14；排液阀14与所述釜体9底部相连。

进一步的，所述压滤液的接收装置13采用透明密封箱体，在压滤液的接收装置13上方有排气孔。

进一步的，所述搅拌器20可调转速范围为0～3500r/min。

进一步地，所述进气口10气源为氮气，可根据釜体内压力需要由外部气源调控。

进一步地，所述釜体9与承压部件最大承压能力为20MPa。

进一步地，所述外筒17直径比所述釜体9直径小36％。

进一步地，所述仿漏层组件12既可模拟0.2～20mm孔隙间隙，又可模拟1～40mm裂缝宽度。

进一步地，所述仿漏层组件12与接收装置13相连，用于接收高压下的流出的压滤液，具有密封性。

实施例2：随钻堵漏剂评价

室内选用3种常用随钻堵漏剂：锯末、DF-A、GT-MF

1)打开釜体顶盖18，用起吊装置吊起搅拌装置8，关闭釜体供液阀11和排液阀14，向釜体9中注入堵漏浆(随钻堵漏剂含量3％)，放下搅拌装置8，密封好顶盖；

2)启动搅拌装置8，转速开至1000r/min，将堵漏剂中的堵漏浆搅匀；

3)在仿漏层组件12的大腔体22中加入直径2mm的钢珠，在小腔体24中装入5mm缝板，把仿漏层组件12装在供液阀11上

4)关闭封堵阀25，打开供液阀11，通过进气口10通入氮气，增加腔体内压强至0.69MPa后打开封堵阀25，记录封堵阀中堵漏浆流出情况；

5)同样的实验条件，使用QD-2型堵漏材料实验仪器对3种随钻堵漏剂进行评价，以时间为单位记录数据对比如下：

表1.常压下实验数据对比数据

通过表1数据统计可看出，QD-2型堵漏材料实验仪由于堵漏浆自然沉降导致在砂床表面有大量随钻堵漏剂沉淀，堆积形成的假封堵效果导致对3种随钻堵漏剂评价失真，误以为堵漏效果很好，参考价值不大，而仿漏层动态承压堵漏仪由于有搅拌装置，模拟井筒与漏层结构能很好地反应随钻堵漏剂的效果，数据真实度高。

实施例3：如下实例评价了一种堵漏浆在高压下的堵漏效果。

1)打开斧体的顶盖18，用起吊装置吊起搅拌装置8，关闭斧体供液阀11和排液阀14，向斧体9中注入堵漏浆，放下搅拌装置8，密封好顶盖；

2)启动搅拌装置8，转速开至:1000r/min，将堵漏剂中的堵漏浆搅匀；

3)在仿漏层组件12的大腔体22中加入直径10mm的钢珠，在小腔体24中装入15mm缝板，把仿漏层组件12装在供液阀11上；

4)关闭封堵阀25，打开供液阀11，通过进气口10通入氮气，增加系统内压强至1MPa后打开封堵阀25，观察封堵阀中堵漏浆流出情况；

5)在堵漏浆漏失情况能稳住压力的情况下逐渐加压，根据情况每次加压0.5～1MPa，当压力升至6MPa时记录接收装置13中压滤液的量，测试堵漏浆在高压下的堵漏效果。

实施例4：优选堵漏剂配方效果对比

该井发生漏失后采用仿漏层动态承压堵漏仪优选的三维粒子纤维堵漏配方进行堵漏作业，配方如下：3％锯末+4％DF-A+3％云母+5％KFD-1+10％刚性离子封堵剂+8％KSD-1。施工记录如下表2：

表2

从施工数据可得该优选配方室内承压可达6MPa，现场施工完承压可达4MPa，满足现场下步施工要求，恢复钻进后未发生漏失，可看出该仪器优选的堵漏配方能真实模拟井底漏失类型，室内数据可行性高。

以上为本发明的优选实例，本发明可根据实验需要应用于不同压力条件下堵漏剂及堵漏浆的堵漏效果测试。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。