一種基于剪切速率相等原理的固井沖洗液評價(jià)裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于剪切速率相等原理的固井沖洗液評價(jià)裝置及方法，該裝置主要由人造巖心或鋼柱、外筒、轉(zhuǎn)換接頭、傳動(dòng)裝置、電機(jī)、框架、承托盤、漿杯組成，框架上有承托盤和電機(jī)，承托盤上放置裝有沖洗液的漿杯，人造巖心或鋼柱、外筒均處于漿杯內(nèi)的沖洗液中，人造巖心或鋼柱通過轉(zhuǎn)換接頭固定在框架上，外筒通過傳動(dòng)裝置和電機(jī)相連，外筒有兩排供沖洗液流動(dòng)的圓孔，每一排圓孔的間隔為90°。本發(fā)明利用人造巖心或鋼柱來模擬靜態(tài)下的井壁和套管，更接近工程實(shí)際，具有操作簡單、對比性強(qiáng)、適用范圍廣的特點(diǎn)，能分別測得沖洗液對固井第一、第二界面的沖洗效率，并根據(jù)沖洗效率和沖洗時(shí)間優(yōu)選沖洗液體系和設(shè)計(jì)沖洗液使用量，具有廣闊的市場前景。
【專利說明】一種基于剪切速率相等原理的固井沖洗液評價(jià)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油勘探開發(fā)領(lǐng)域鉆井工程中固井沖洗液沖洗效率的評價(jià)裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]固井過程中，套管壁粘附的鉆井液和井壁上鉆井液失水形成的泥餅將直接影響水泥石與套管和井壁的膠結(jié)質(zhì)量。為了提高固井膠結(jié)質(zhì)量和延長油井壽命，需要清除套管壁上的鉆井液和井壁上的鉆井液泥餅。針對這一問題，在固井作業(yè)之前需要注入一定量的沖洗液對套管壁和井壁進(jìn)行沖洗，剝離井壁泥餅，改善固井界面，為水泥漿與固井界面的良好膠結(jié)創(chuàng)造條件。經(jīng)過多年發(fā)展，國內(nèi)外在固井沖洗液方面的研究取得了很大進(jìn)步，但是對于沖洗液的沖洗效率評價(jià)方面仍未形成統(tǒng)一的評價(jià)手段。
[0003]經(jīng)對現(xiàn)有固井沖洗液評價(jià)裝置的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國實(shí)用新型專利“固井沖洗液沖洗效率定量模擬評價(jià)裝置”(CN203161216U)，該專利是根據(jù)旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)原理中轉(zhuǎn)速與壁面剪切速率之間的關(guān)系，通過調(diào)節(jié)裝置的轉(zhuǎn)速，讀取指針讀數(shù)，使井壁筒的壁面剪切應(yīng)力與井下環(huán)空的壁面剪切應(yīng)力相接近，并在這種轉(zhuǎn)速下評價(jià)沖洗液對井壁筒的沖洗效率。該裝置是用粘度計(jì)旋轉(zhuǎn)的外筒模擬靜止的套管壁或井壁，存在旋轉(zhuǎn)離心力的影響和不能模擬人造巖心形成泥餅的問題，且測量步驟較繁瑣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種基于剪切速率相等原理的固井沖洗液評價(jià)裝置，該裝置基于人造巖心或鋼柱壁面與固井環(huán)空壁面的剪切速率相等的原理，利用人造巖心或鋼柱來模擬靜態(tài)下的井壁和套管，更接近工程實(shí)際，具有操作簡單、對比性強(qiáng)、適用范圍廣的特點(diǎn)，克服了沖洗液沖洗效果模擬評價(jià)中存在的不足。
[0005]本發(fā)明的另一目的還在于提供利用上述裝置對固井沖洗液的沖洗效率進(jìn)行評價(jià)的方法，該方法原理可靠、操作簡便，能夠分別測得沖洗液對固井第一、第二界面的沖洗效率，并根據(jù)沖洗效率和沖洗時(shí)間可優(yōu)選沖洗液體系和設(shè)計(jì)沖洗液使用量，具有廣闊的市場前景。
[0006]為達(dá)到以上技術(shù)目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案。
[0007]本發(fā)明基于人造巖心或鋼柱壁面與固井環(huán)空壁面的剪切速率相等的原理，用靜態(tài)滲透性人造巖心模擬井壁，用靜態(tài)鋼柱模擬套管，同時(shí)結(jié)合固井井身結(jié)構(gòu)和環(huán)空返速，對固井過程中沖洗液的沖洗效率的評價(jià)更加真實(shí)、可靠。
[0008]一種基于剪切速率相等原理的固井沖洗液評價(jià)裝置，主要由人造巖心或鋼柱、夕卜筒、轉(zhuǎn)換接頭、傳動(dòng)裝置、電機(jī)、框架、承托盤、漿杯組成。
[0009]所述安在底座的框架上有可自由調(diào)節(jié)高度的承托盤和電機(jī)，所述承托盤上放置裝有沖洗液的漿杯，所述人造巖心或鋼柱、外筒均處于漿杯內(nèi)的沖洗液中，所述人造巖心或鋼柱通過轉(zhuǎn)換接頭固定在框架上，所述外筒通過傳動(dòng)裝置和電機(jī)相連，所述電機(jī)連有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)外筒的轉(zhuǎn)速。
[0010]該裝置用人造巖心或鋼柱模擬井壁或套管，外筒由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，通過外筒的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)沖洗液對靜態(tài)人造巖心或鋼柱進(jìn)行沖刷。通過轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)外筒的轉(zhuǎn)速，利用轉(zhuǎn)速的改變獲得不同的剪切速率，即通過外筒轉(zhuǎn)速的改變使人造巖心或鋼柱壁面剪切速率與固井環(huán)空壁面剪切速率相等。
[0011]所述外筒有兩排供沖洗液流動(dòng)的圓孔，每一排圓孔的間隔為90°。
[0012]所述承托盤可以調(diào)節(jié)高度使?jié){杯內(nèi)沖洗液液面完全沒過人造巖心或鋼柱上形成的泥餅或泥糊頂部。
[0013]利用該裝置評價(jià)固井沖洗液的方法，是通過人造巖心在鉆井液中形成泥餅?zāi)M地層泥餅，或鋼柱在鉆井液中粘附泥糊模擬套管粘附鉆井液的情況，稱量有泥餅的人造巖心或有泥糊的鋼柱在沖洗一定時(shí)間前后的質(zhì)量，及人造巖心無泥餅或鋼柱無泥糊時(shí)的質(zhì)量，以沖洗一定時(shí)間內(nèi)沖洗掉泥餅或泥糊的百分比定量描述固井沖洗液對地層泥餅或套管泥糊的沖洗效率。
[0014]本發(fā)明用鋼柱模擬固井第一界面的沖洗效率，用人造巖心模擬固井第二界面的沖洗效率。
[0015]所述外筒由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，并通過轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速，獲得不同的剪切速率，外筒轉(zhuǎn)速R的推導(dǎo)過程如下:
[0016]根據(jù)固井的井身結(jié)構(gòu)和環(huán)空平均返速，其井環(huán)空壁面的剪切速率計(jì)算如下(黃逸仁.適用于鉆井液的羅伯遜一斯蒂夫模式[J].西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)，1982 (2):16):
[0017]
【權(quán)利要求】
1.一種基于剪切速率相等原理的固井沖洗液評價(jià)裝置，主要由人造巖心或鋼柱(I)、外筒(2)、轉(zhuǎn)換接頭(3)、傳動(dòng)裝置(4)、電機(jī)(6)、框架(7)、承托盤(9)、漿杯(10)組成，其特征在于，所述安在底座(8)的框架(7)上有可自由調(diào)節(jié)高度的承托盤(9)和電機(jī)(6)，所述承托盤上放置裝有沖洗液的漿杯(10)，所述人造巖心或鋼柱(I)、外筒(2)均處于漿杯內(nèi)的沖洗液中，所述人造巖心或鋼柱通過轉(zhuǎn)換接頭(3)固定在框架上，所述外筒通過傳動(dòng)裝置(4)和電機(jī)相連，所述電機(jī)連有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器(5);所述外筒有兩排供沖洗液流動(dòng)的圓孔，每一排圓孔的間隔為90°。
2.如權(quán)利要求1所述的固井沖洗液評價(jià)裝置，其特征在于，所述承托盤的高度調(diào)節(jié)到使?jié){杯內(nèi)沖洗液液面完全沒過人造巖心或鋼柱上形成的泥餅或泥糊頂部。
3.利用權(quán)利要求1所述的裝置評價(jià)沖洗液的方法，依次包括以下步驟: (1)根據(jù)現(xiàn)場的井身結(jié)構(gòu)和環(huán)空平均返速，得到環(huán)空壁面的剪切速率，通過下式計(jì)算與該剪切速率相等或相近時(shí)對應(yīng)的外筒轉(zhuǎn)速R:
【文檔編號】E21B21/00GK103541675SQ201310562538
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月12日
【發(fā)明者】楊遠(yuǎn)光, 孫勤亮, 王樂頂, 付家文, 唐欣, 宋國平, 劉勇, 李光艷, 劉文明 申請人:西南石油大學(xué), 中國石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司