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專利名稱：一種凝膠排水率測(cè)試裝置及測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測(cè)試常溫常壓下堵漏材料特種凝膠ZND在平行板之間排水率大小的凝膠排水率測(cè)試裝置及測(cè)試方法。
背景技術(shù)：
隨著石油工業(yè)的不斷發(fā)展，所需鉆井的井?dāng)?shù)也越來越多，鉆井深度也越來越深，而在鉆井過程中都普遍存在有漏失的情況發(fā)生。特別在四川川東地區(qū)，井漏情況頻繁發(fā)生而且部分情況非常嚴(yán)重，治漏的難度也非常大。據(jù)近幾年的資料分析發(fā)現(xiàn)，井漏的情況普遍發(fā)生于每一 口徑的鉆井過程中。其中一般井漏占50%以上，一次性堵漏成功率可達(dá)70% ;嚴(yán)重井漏占20% 30%，嚴(yán)重井漏的堵漏成功率不高，一般要經(jīng)過數(shù)次堵漏才能成功，有時(shí)候還會(huì)有復(fù)發(fā)的情況發(fā)生，惡性漏失占10% 20%，漏失均會(huì)對(duì)工程造成巨大的經(jīng)濟(jì)、人力、物力損失，并大大延長(zhǎng)工期。特種凝膠ZND是西南石油大學(xué)羅平亞院士研制的新型聚合物堵漏劑，針對(duì)裂縫型、溶洞型漏失的特點(diǎn)，以超分子化學(xué)和結(jié)構(gòu)流體理論為基礎(chǔ)，通過在大分子鏈上引入特殊功能集團(tuán)而合成的一種水溶性高分子材料。目前特種凝膠ZND已經(jīng)在部分油田的井漏問題上得到了應(yīng)用，取得了一定的成功。為了解特種凝膠ZND的具體性能，特別是凝膠在地層中排開水的能力，是一個(gè)值得關(guān)注的問題。目前沒有專門的儀器能夠在模擬地層壓力條件下，測(cè)試特種凝膠的排水率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是:為了科學(xué)評(píng)價(jià)特種凝膠ZND在常溫條件下的排水率，為油田使用特種凝膠ZND以及對(duì)其性能進(jìn)行研究提供科學(xué)的依據(jù)和必要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，特提供一種凝膠排水率測(cè)試裝置及測(cè)試方法。為了達(dá)到上述目的。本發(fā)明解決此技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種凝膠排水率測(cè)試裝置由氮?dú)夤?yīng)及控制系統(tǒng)、地層模擬系統(tǒng)、儲(chǔ)集系統(tǒng)、觀測(cè)系統(tǒng)以及壓力測(cè)試系統(tǒng)組成。其主要結(jié)構(gòu)概況是:由氮?dú)馄亢偷蛪赫{(diào)壓閥、氣體容器、進(jìn)氣閥以及出氣閥組成的氮?dú)夤?yīng)及控制系統(tǒng)為整套裝置提供穩(wěn)定而持續(xù)的壓力源，保證裝置在測(cè)試過程中不會(huì)因?yàn)閴毫Φ牟环€(wěn)定而造成實(shí)驗(yàn)的失敗，此部分即裝置的動(dòng)力部分。由有機(jī)玻璃板、固定鐵板、螺絲螺母、可填充的固體物質(zhì)構(gòu)成的地層模擬系統(tǒng)，對(duì)井下不同地層條件進(jìn)行模擬，由于有機(jī)玻璃板與固定鐵板之間的縫隙是可以連續(xù)調(diào)整的，所以可以對(duì)井下裂縫寬度的模擬達(dá)到一個(gè)非常高的精度。再加上可以在其中加入固體物質(zhì)以填充，還可以模擬出地層中凹凸不平的曲折形態(tài)。由左移動(dòng)指不液管、右移動(dòng)指不液管組成的儲(chǔ)集系統(tǒng)，能夠在其中儲(chǔ)集特種凝膠ZND和指示液。由壓力自動(dòng)控制儀、儲(chǔ)液杯、電子天平構(gòu)成的壓力測(cè)試系統(tǒng)，可以推算特種凝膠ZND的啟動(dòng)壓力大小。由移動(dòng)指示液、量筒以及攝像機(jī)構(gòu)成的觀測(cè)系統(tǒng)，可以除了利用肉眼觀察特種凝膠ZND在儀器中的運(yùn)動(dòng)情況之外，還可以利用攝像機(jī)連續(xù)錄像對(duì)將運(yùn)動(dòng)過程錄制下來，反復(fù)觀察分析。
一種凝膠排水率測(cè)試裝置，是由氮?dú)馄俊⒌蛪赫{(diào)壓閥、壓力表、進(jìn)氣閥、放氣閥、壓力自動(dòng)控制儀、氣體容器、平行板地層模擬裝置、量筒、攝像機(jī)A、攝像機(jī)B、左側(cè)移動(dòng)指示液管、右側(cè)移動(dòng)指示液管、儲(chǔ)液杯和電子天平組成，其結(jié)構(gòu)特征是:氮?dú)馄科靠谟霉芫€與低壓調(diào)壓閥相連接，在低壓調(diào)壓閥上安裝有壓力表，低壓調(diào)壓閥出口用管線連接進(jìn)氣閥；壓力自動(dòng)控制儀左端與進(jìn)氣閥相連接，右端與放氣閥相連接，中部與氣體容器相連接；氣體容器用三通管線與壓力自動(dòng)控制儀相連接，三通管線的另一端連接左側(cè)移動(dòng)指示液管，左側(cè)移動(dòng)指示液管下方安裝有排液閥；左側(cè)移動(dòng)指示液管的右側(cè)連接有平行板地層模擬裝置，在平行板地層模擬裝置右側(cè)連接有右側(cè)移動(dòng)指示液管；右側(cè)移動(dòng)指示液管上方連接量筒，右側(cè)移動(dòng)指示液管下方連接帶開關(guān)導(dǎo)管，導(dǎo)管下方伸入儲(chǔ)液杯中，儲(chǔ)液杯的下方設(shè)置電子天平；在量筒的一側(cè)安裝有一臺(tái)攝像機(jī)A，記錄量筒中指示液的變化；在平行板地層模擬裝置外安裝有一臺(tái)攝像機(jī)B，記錄特種凝膠ZND在其中的運(yùn)動(dòng)情況。在平行板地層模擬裝置四周安裝有螺絲釘固定。本發(fā)明裝置的測(cè)試方法是:先將上述測(cè)試裝置安放在水平實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，取下平行板地層模擬裝置的有機(jī)玻璃板，根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)的要求，對(duì)平行板地層模擬裝置的固定鐵板部分進(jìn)行處理，填充進(jìn)固體物質(zhì)，以達(dá)到模擬不同類型地層的目的，在平行板地層模擬裝置中充滿指示液；然后將有機(jī)玻璃板安放在平行板地層模擬裝置的固定鐵板上，安裝上螺絲釘并旋緊；在平行板地層模擬裝置左側(cè)移動(dòng)指示液管中加入特種凝膠ZND，在平行板地層模擬裝置右側(cè)移動(dòng)指示液管中加入指示液；檢查進(jìn)氣閥和放氣閥應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)，檢查平行板地層模擬裝置右側(cè)移動(dòng)指示液管下方的帶開關(guān)導(dǎo)管的開關(guān)應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)，將儲(chǔ)液杯放置在電子天平上，將電子天平放置在右側(cè)移動(dòng)指示液管下方帶開關(guān)導(dǎo)管的下面，打開電子天平開關(guān)；緩慢打開氮?dú)馄块_關(guān)，緩慢打開進(jìn)氣閥，讓氣體進(jìn)入氣體容器，待氣體容器充滿后，氮?dú)鈺?huì)推動(dòng)平行板地層模擬裝置左側(cè)移動(dòng)指示液管內(nèi)的特種凝膠ZND往平行板地層模擬裝置中運(yùn)動(dòng)，在特種凝膠ZND開始進(jìn)入平行板地層模擬裝置時(shí)，打開右側(cè)移動(dòng)指示液管下方帶開關(guān)導(dǎo)管，指示液順著帶開關(guān)導(dǎo)管排到儲(chǔ)液杯中；打開攝像機(jī)A和攝像機(jī)B ;平行板地層模擬裝置右側(cè)移動(dòng)指示液管內(nèi)指示液被擠出，用量筒內(nèi)指示液的液面高度的變化，可以很直觀地觀察到特種凝膠ZND在平行板地層模擬裝置中的前進(jìn)速度和速度變化規(guī)律。儲(chǔ)液杯中的指示液的體積就是特種凝膠進(jìn)入平行板地層模擬裝置的體積，用電子天平準(zhǔn)確稱量其重量，再經(jīng)過計(jì)算得到特種凝膠ZND準(zhǔn)確體積；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，打開右側(cè)移動(dòng)指示液管下方帶開關(guān)導(dǎo)管，放出多余指示液；打開左側(cè)移動(dòng)指示液管下方排液閥放出多余特種凝膠ZND ;拆下平行板地層模擬裝置的有機(jī)玻璃板，對(duì)有機(jī)玻璃板和平行板地層模擬裝置的固定鐵板進(jìn)行清洗，晾干后再將平行板地層模擬裝置的有機(jī)玻璃板安放回去，安裝上螺絲釘并旋緊。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:(1)獨(dú)創(chuàng)性地發(fā)明了針對(duì)特種凝膠ZND的排水性的測(cè)試裝置；(2)儀器采用可視化的有機(jī)玻璃板作為平行板模擬裝置，整個(gè)過程更直觀明確。(3)采用氣體作為動(dòng)力源，其壓力精確控制，并且穩(wěn)定不會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)有較大誤差。


圖1為本發(fā)明一種凝膠排水率測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為測(cè)試裝置的的平行板地層模擬裝置的正視圖。
圖3為測(cè)試裝置的的平行板地層模擬裝置的側(cè)視圖。
圖中:1、氮?dú)馄浚?、低壓調(diào)壓閥，3、進(jìn)氣閥，4、氣體容器，5、放氣閥，6、平行板地層模擬裝置，7、量筒，8、攝像機(jī)A，9、右側(cè)移動(dòng)指示液管，10、帶開關(guān)導(dǎo)管，11、儲(chǔ)液杯，12、電子天平，13、攝像機(jī)B，14、左側(cè)移動(dòng)指示液管，15、壓力自動(dòng)控制儀，16、排液閥，17、螺絲釘、18壓力表，19、三通管線，20、有機(jī)玻璃板，21、固定鐵板。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本測(cè)試裝置作進(jìn)一步說明:
先將上述測(cè)試裝置安放在水平實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，取下平行板地層模擬裝置6的有機(jī)玻璃板20，根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)的要求，對(duì)平行板地層模擬裝置6的固定鐵板21部分進(jìn)行處理，填充進(jìn)固體物質(zhì)，以達(dá)到模擬不同類型地層的目的，在平行板地層模擬裝置6中充滿指示液；然后將有機(jī)玻璃板20安放在平行板地層模擬裝置6的固定鐵板21上，安裝上螺絲釘17并旋緊；在平行板地層模擬裝置6左側(cè)移動(dòng)指示液管14中加入特種凝膠ZND，在平行板地層模擬裝置6右側(cè)移動(dòng)指示液管9中加入指示液；檢查進(jìn)氣閥3和放氣閥5應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)，檢查平行板地層模擬裝置6右側(cè)移動(dòng)指示液管9下方的帶開關(guān)導(dǎo)管10的開關(guān)應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)，將儲(chǔ)液杯11放置在電子天平12上，將電子天平12放置在右側(cè)移動(dòng)指示液管9下方帶開關(guān)導(dǎo)管10的下面，打開電子天平12開關(guān)；緩慢打開氮?dú)馄縄開關(guān)，緩慢打開進(jìn)氣閥3，讓氣體進(jìn)入氣體容器4，待氣體容器4充滿后，氮?dú)鈺?huì)推動(dòng)平行板地層模擬裝置6左側(cè)移動(dòng)指示液管14內(nèi)的特種凝膠ZND往平行板地層模擬裝置6中運(yùn)動(dòng)，在特種凝膠ZND開始進(jìn)入平行板地層模擬裝置6時(shí)，打開右側(cè)移動(dòng)指示液管9下方帶開關(guān)導(dǎo)管10，指示液順著帶開關(guān)導(dǎo)管10排到儲(chǔ)液杯11中；打開攝像機(jī)AS和攝像機(jī)B13 ;平行板地層模擬裝置6右側(cè)移動(dòng)指示液管9內(nèi)指示液被擠出，用量筒7內(nèi)指示液的液面高度的變化，可以很直觀地觀察到特種凝膠ZND在平行板地層模擬裝置6中的前進(jìn)速度和速度變化規(guī)律；儲(chǔ)液杯11中的指示液的體積就是特種凝膠進(jìn)入平行板地層模擬裝置6的體積，用電子天平12準(zhǔn)確稱量其重量，再經(jīng)過計(jì)算得到特種凝膠ZND準(zhǔn)確體積；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，打開右側(cè)移動(dòng)指示液管9下方帶開關(guān)導(dǎo)管10，放出多余指示液；打開左側(cè)移動(dòng)指示液管14下方排液閥16放出多余特種凝膠ZND ；拆下平行板地層模擬裝置6的有機(jī)玻璃板20，對(duì)有機(jī)玻璃板20和平行板地層模擬裝置6的固定鐵板21進(jìn)行清洗，晾干后再將平行板地層模擬裝置6的有機(jī)玻璃板20安放回去，安裝上螺絲釘17并旋緊。
權(quán)利要求
1.一種凝膠排水率測(cè)試裝置，是由氮?dú)馄?、低壓調(diào)壓閥、壓力表、進(jìn)氣閥、放氣閥、壓力自動(dòng)控制儀、氣體容器、平行板地層模擬裝置、量筒、攝像機(jī)A、攝像機(jī)B、左側(cè)移動(dòng)指示液管、右側(cè)移動(dòng)指示液管、儲(chǔ)液杯和電子天平組成，其特征是:氮?dú)馄?I)瓶口用管線與低壓調(diào)壓閥(2)相連接，在低壓調(diào)壓閥(2)上安裝壓力表(18)，低壓調(diào)壓閥(2)出口用管線連接進(jìn)氣閥(3 );壓力自動(dòng)控制儀(15 )左端與進(jìn)氣閥(3 )相連接，右端與放氣閥(5 )相連接，中部與氣體容器(4)相連接；氣體容器(4)用三通管線(19)與壓力自動(dòng)控制儀(15)相連，三通管線(19)的另一端連接左側(cè)移動(dòng)指示液管(14)，左側(cè)移動(dòng)指示液管(14)下方安裝排液閥(16)；左側(cè)移動(dòng)指示液管(14)的右側(cè)連接平行板地層模擬裝置(6)，在平行板地層模擬裝置(6)右側(cè)連接右側(cè)移動(dòng)指示液管(9);右側(cè)移動(dòng)指示液管(9)上方連接有量筒(7)，右側(cè)移動(dòng)指示液管(9)下方連接帶開關(guān)導(dǎo)管(10)，帶開關(guān)導(dǎo)管(10)下方伸入儲(chǔ)液杯(11)中，儲(chǔ)液杯(11)的下方設(shè)置電子天平(12);在量筒(7)的一側(cè)安裝有一臺(tái)攝像機(jī)A (8);在平行板地層模擬裝置(6)外安裝有一臺(tái)攝像機(jī)B (13);在平行板地層模擬裝置(6)四周用螺絲釘(17)固定。
2.一種如權(quán)利要求1所述凝膠排水率測(cè)試裝置的測(cè)試方法，其特征是:先將上述測(cè)試裝置安放在水平實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，取下平行板地層模擬裝置(6)的有機(jī)玻璃板(20)，根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)的要求，對(duì)平行板地層模擬裝置(6)的固定鐵板(21)部分進(jìn)行處理，填充進(jìn)固體物質(zhì)，以達(dá)到模擬不同類型地層的目的，在平行板地層模擬裝置(6)中充滿指示液；然后將有機(jī)玻璃板(20)安放在平行板地層模擬裝置(6)的固定鐵板(21)上，安裝上螺絲釘(17)并旋緊；在平行板地層模擬裝置(6)左側(cè)移動(dòng)指示液管(14)中加入特種凝膠ZND，在平行板地層模擬裝置(6)右側(cè)移動(dòng)指示液管(9)中加入指示液；檢查進(jìn)氣閥(3)和放氣閥(5)應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)，檢查平行板地層模擬裝置(6)右側(cè)移動(dòng)指示液管(9)下方的帶開關(guān)導(dǎo)管(10)的開關(guān)應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)，將儲(chǔ)液杯(11)放置在電子天平(12)上，將電子天平(12)放置在右側(cè)移動(dòng)指示液管(9)下方帶開關(guān)導(dǎo)管(10)的下面，打開電子天平(12)開關(guān)；緩慢打開氮?dú)馄?I)開關(guān)，緩慢打開進(jìn)氣閥(3)，讓氣體進(jìn)入氣體容器(4)，待氣體容器(4)充滿后，氮?dú)鈺?huì)推動(dòng)平行板地層模擬裝置(6)左側(cè)移動(dòng)指示液管(14)內(nèi)的特種凝膠ZND往平行板地層模擬裝置(6)中運(yùn)動(dòng)，在特種凝膠ZND開始進(jìn)入平行板地層模擬裝置(6)時(shí)，打開右側(cè)移動(dòng)指示液管(9)下方帶開關(guān)導(dǎo)管(10)，指示液順著帶開關(guān)導(dǎo)管(10)排到儲(chǔ)液杯(11)中；打開攝像機(jī)A (8)和攝像機(jī)B (13);平行板地層模擬裝置(6)右側(cè)移動(dòng)指示液管(9)內(nèi)指示液被擠出，用量筒(7)內(nèi)指示液的液面高度的變化，可以很直觀地觀察到特種凝膠ZND在平行板地層模擬裝置(6)中的前進(jìn)速度和速度變化規(guī)律；儲(chǔ)液杯(11)中的指示液的體積就是特種凝膠進(jìn)入平行板地層模擬裝置(6)的體積，用電子天平(12)準(zhǔn)確稱量其重量，再經(jīng)過計(jì)算得到特種凝膠ZND準(zhǔn)確體積；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，打開右側(cè)移動(dòng)指示液管(9)下方帶開關(guān)導(dǎo)管(10)，放出多余指示液；打開左側(cè)移動(dòng)指示液管(14)下方排液閥(16)放出多余特種凝膠ZND ;拆下平行板地層模擬裝置(6 )的有機(jī)玻璃板(20 )，對(duì)有機(jī)玻璃板(20 )和平行板地層模擬裝置(6)的固定鐵板(21)進(jìn)行清洗，晾干后再將平行板地層模擬裝置(6)的有機(jī)玻璃板(20)安放回去，安裝上螺絲釘(17)旋緊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于測(cè)試特種凝膠ZND在模擬裝置間排水率大小的凝膠排水率測(cè)試裝置及測(cè)試方法。為油田使用特種凝膠并對(duì)性能進(jìn)行研究提供科學(xué)依據(jù)和必要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。其技術(shù)方案氮?dú)馄抗芫€連接低壓調(diào)節(jié)閥，再連接進(jìn)氣閥；壓力自動(dòng)控制儀連接進(jìn)氣閥與放氣閥，并連接氣體容器，氣體容器再連接左側(cè)移動(dòng)指示液管，其下方安裝排液閥；平行板地層模擬裝置左右段連接左右移動(dòng)指示液管，在右側(cè)移動(dòng)指示液管上方接有量筒，下方聯(lián)帶開關(guān)導(dǎo)管，導(dǎo)管伸入儲(chǔ)液杯，儲(chǔ)液杯放在電子天平上；裝置后面為固定鐵板、前面為有機(jī)玻璃板，用螺絲釘固定。本測(cè)試裝置用可視化的有機(jī)玻璃板過程直觀，采用氣體為動(dòng)力源，精確控制壓力；用于特種凝膠ZND排水性的測(cè)試。
文檔編號(hào)G01N5/00GK103175750SQ201310088759
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月20日
發(fā)明者王平全, 白楊, 朱濤, 楊坤賓 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué)