鉆井液性能與油氣含量相關性實驗裝置及方法與流程

本發明涉及油田開發技術領域，特別是涉及到一種鉆井液性能與油氣含量相關性實驗裝置及方法。

背景技術：

鉆井液中油氣含量的傳統測定方法是先將鉆井液在脫氣器中進行攪拌脫氣，分離出鉆井液中的輕烴氣體，再將分離出來的輕烴氣體送入在線氣相色譜進行分析，進而得到鉆井液中的輕烴含量。這種測定方法存在脫氣不定量、檢測不連續、信號延遲等缺點。為此我們發明了一種新的鉆井液性能與油氣含量相關性實驗裝置，解決了以上技術問題。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種能夠模擬井下鉆井液氣侵，檢測鉆井液的密度、溫度、壓力、電阻率、含氣量等參數的鉆井液性能與油氣含量相關性實驗裝置及方法。

本發明的目的可通過如下技術措施來實現：鉆井液性能與油氣含量相關性實驗裝置，該鉆井液性能與油氣含量相關性實驗裝置包括反應釜、攪拌系統、注汽管線、循環管線、取樣器、質量計量計和循環泵，該注汽管線位于該反應釜底部外壁上，連接該反應釜內部的注氣口以向其中泵入氣體，該攪拌系統位于該反應釜的頂部釜蓋上，葉片伸入該反應釜內將注入的氣體均勻溶解，該循環管線位于該反應釜外壁，依次連接該反應釜的頂部、該取樣器、該質量計量計、該循環泵和該反應釜的底部，經過該循環管線，使用該循環泵將鉆井液循環充分，該取樣器用于測量鉆井液中氣體的溶解度，該質量流量計檢測流經該循環管線中的鉆井液密度。

本發明的目的還可通過如下技術措施來實現：

該鉆井液性能與油氣含量相關性實驗裝置還包括電阻率傳感器，該電阻率傳感器位于該反應釜的外側，探頭伸入該反應釜的內部，檢測該反應釜內鉆井液的電阻率。

該電阻率傳感器為探針式傳感器，有3個或以上，均勻分布在該反應釜的外側。

該鉆井液性能與油氣含量相關性實驗裝置還包括溫度壓力傳感器，該溫度壓力傳感器位于該反應釜的頂部，探頭伸入該反應釜的內部，檢測該反應釜內鉆井液的溫度壓力。

該反應釜能夠承受120℃高溫、30MPa高壓、具有耐腐蝕性，在試驗過程中將該反應釜放置于高溫試驗箱。

該取樣器兩側包括閥門，當氣體在鉆井液中的溶解過程趨于穩定后，將該取樣器前 后的閥門關閉，通過排液法測量該取樣器中鉆井液所溶解的氣體的體積，得到溶解度。

該質量流量計為科里奧利流量計。

該反應釜包括4個以上注氣口，并均勻分布在該反應釜的底部。

本發明的目的還可通過如下技術措施來實現：鉆井液性能與油氣含量相關性實驗方法，該鉆井液性能與油氣含量相關性實驗方法采用鉆井液性能與油氣含量相關性實驗裝置，該鉆井液性能與油氣含量相關性實驗方法包括：(1)配置鉆井液；(2)將鉆井液灌入該鉆井液性能與油氣含量相關性實驗裝置的反應釜，使該反應釜和位于該反應釜外部并連接該反應釜頂部和底部的循環管線中充滿鉆井液，不留空氣，經過該循環管線，使用該循環管線上的循環泵將鉆井液循環充分；(3)密封該反應釜，將該反應釜置于高溫試驗箱中，設定實驗溫度，測量鉆井液基礎數據；(4)向該反應釜內注氣，通過位于該反應釜頂部釜蓋上，葉片伸入該反應釜內的攪拌系統將注入的氣體均勻溶解，待實驗壓力達到設定值或達到累計注氣量后，待壓力穩定，停止注氣，使用該循環管線上的質量流量計采集鉆井液密度，使用探頭伸入該反應釜內部的電阻率傳感器采集鉆井液電阻率數據；(5)關閉該循環管線上的取樣器兩側閥門，采用排液法測量該取樣器中鉆井液溶解的氣體含量，得到1組鉆井液性能—氣體含量數據；(6)打開該取樣器兩側閥門，向該反應釜內補充氣體至氣體總量恢復到取樣前，采集鉆井液密度、電阻率數據，再次用該取樣器測溶解度，得到第2組實驗數據；(7)重復步驟(6)3次以上，求平均作為最終實驗數據。

本發明的目的還可通過如下技術措施來實現：

在步驟(1)中，所配置的鉆井液是水基或油基鉆井液，不能注入氣基鉆井液。

在步驟(4)中，向該反應釜內注入的氣體為根據研究目的注入烴類氣體、非烴類氣體、混合氣體。

本發明中的鉆井液性能與油氣含量相關性實驗裝置，能夠研究鉆井液性能與油氣含量的關系，模擬了井下鉆井液循環、高溫高壓的環境下鉆井液氣侵。可以通過應用該裝置測得大量的實驗數據，探索用鉆井液性能參數間接檢測油氣含量的可行性，對地面油氣檢測技術的發展具有較高的指導意義。本發明根據井下環境設計出的能夠模擬井下高溫、高壓、循環情況的實驗設備，能夠準確的測量出各種氣侵情況下的鉆井液密度、溫度、壓力、電阻率、含氣量等參數，為研究鉆井液性能與含油氣情況的相關性提供了準確的數據，通過該數據計算出的理論模型，對于油氣發現具有重要的意義，同時具有顯著的經濟效益和社會效益。

附圖說明

圖1為本發明的鉆井液性能與油氣含量相關性實驗裝置的一具體實施例的結構圖。

具體實施方式

為使本發明的上述和其他目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，并配合附圖所示，作詳細說明如下。

如圖1所示，圖1為本發明的鉆井液性能與油氣含量相關性實驗裝置的結構圖。該鉆井液性能與油氣含量相關性實驗裝置由反應釜1、攪拌系統2、取樣器3、質量流量計4、循環泵5、循環管線6、注氣管線7、注氣口8、電阻率傳感器9、溫度壓力傳感器10組成。

攪拌系統2安裝在反應釜1的頂部釜蓋上，葉片伸入反應釜1內；注汽管線7安裝在反應釜1底部外壁上，連接反應釜1內部的注氣口8；循環管線6安裝在反應釜1外壁，分別連接反應釜1的頂部和底部，同時連接循環泵5、取樣器3和質量流量計4；電阻率傳感器9安裝在反應釜1外壁，探頭伸入反應釜1內部；溫度壓力傳感器10安裝在反應釜1頂部，探頭伸入反應釜1內部。

本發明首先需要模擬井下鉆井液在井下高溫、高壓、循環環境下的氣侵情況，選用能夠承受120℃高溫、30MPa高壓、具有耐腐蝕性的反應釜1。反應釜1底部安裝注氣管線7，連接至反應釜內的注氣口8，向其中泵入氣體，能夠模擬井下高壓和氣侵情況；反應釜1頂部安裝攪拌系統2，能夠使注入的氣體均勻溶解；反應釜1外側連接的循環管線6，通過循環泵5將反應釜內部的鉆井液進行循環；在試驗過程中將反應釜1放置于高溫試驗箱，能夠模擬井下高溫情況。

反應釜1壁上分別安裝有溫度壓力傳感器10、電阻率傳感器9和質量流量計4，在壓力穩定且溶解均勻時，能夠分別檢測鉆井液的溫度壓力、電阻率和密度。循環管線上安裝有取樣器3，能夠通過排液法測量鉆井液的含氣量。反應釜1能夠滿足模擬鉆井液性能的實驗環境，能夠承受120℃高溫和30MPa高壓，具有耐腐蝕性，與傳感器探頭、攪拌系統2、注氣管線7和循環管線6等連接處密封良好等特點。

取樣器3用來測量鉆井液中氣體的溶解度，兩側應具備閥門等裝置，當氣體在鉆井液中的溶解過程趨于穩定后，將取樣器3前后的閥門關閉，然后通過排液法測量該取樣器中鉆井液所溶解的氣體的體積，從而得到溶解度。

在一實施例中，質量流量計4為科里奧利流量計，具有檢測流經循環管線6中的鉆井液密度的功能。注氣口8必須有4個以上，均勻分布在反應釜1的底部，使得注入的氣體能夠均勻注入到反應釜中，便于氣體能夠在反應釜1中均勻快速溶解。電阻率傳感器9為探 針式傳感器，有3個或以上，均勻分布在反應釜1的外側，使得鉆井液的電阻率測量更為準確，也能反映出氣體已溶解均勻。

在使用過程中，將裝滿鉆井液的反應釜1置于某溫度下的高溫試驗箱，使用恒壓恒速泵通過注氣管線7向反應釜1內注入高壓氣體，釜頂的攪拌系統2能夠使氣體充分快速溶解，經過循環管線6，使用循環泵將鉆井液循環充分，此時質量流量計4、電阻率傳感器9、溫度壓力傳感器10可以分別測得鉆井液的密度、電阻率、溫度和壓力，取樣器中3得到的鉆井液能夠分析出注入的氣體在實驗鉆井液中的溶解度，使用該裝置針對不同種類鉆井液進行大量數據的測量，能夠得到鉆井液性能與油氣含量的相關性數據，從而為鉆井、錄井現場判斷地層含油氣性提供依據。

本發明的鉆井液性能與油氣含量相關性實驗方法采用如圖1所示的鉆井液性能與油氣含量相關性實驗裝置，其包含以下步驟：

(1)配置鉆井液，所配置的鉆井液可以是水基或油基鉆井液，不能注入氣基鉆井液；

(2)將鉆井液灌入反應釜1，使該反應釜1和位于該反應釜1外部并連接該反應釜1頂部和底部的循環管線6中充滿鉆井液，不留空氣，經過該循環管線6，使用該循環管線6上的循環泵5將鉆井液循環充分；

(3)密封該反應釜1，將該反應釜1置于高溫試驗箱中，設定實驗溫度，測量鉆井液基礎數據，在一實施例中，采用溫度壓力傳感器10檢測該反應釜內鉆井液的溫度壓力；

(4)向該反應釜1內注氣，通過位于該反應釜1頂部釜蓋上，葉片伸入該反應釜1內的攪拌系統2將注入的氣體均勻溶解，待實驗壓力達到設定值或達到累計注氣量后，待壓力穩定，停止注氣，使用該循環管線6上的質量流量計4采集鉆井液密度，使用探頭伸入該反應釜1內部的電阻率傳感器9采集鉆井液電阻率數據，向反應釜1內注入的氣體可以根據研究目的注入烴類氣體、非烴類氣體、混合氣體等；

(5)關閉該循環管線6上的取樣器3兩側閥門，采用排液法測量該取樣器中鉆井液溶解的氣體含量，得到1組鉆井液性能—氣體含量數據；

(6)打開該取樣器3兩側閥門，向該反應釜1內補充氣體至氣體總量恢復到取樣前，采集鉆井液密度、電阻率數據，再次用該取樣器3測溶解度，得到第2組實驗數據；

(7)重復步驟(6)3次以上，求平均作為最終實驗數據。