CN110133232B - 模拟水泥浆对盐岩冲刷溶解作用的实验装置及评价方法 - Google Patents
模拟水泥浆对盐岩冲刷溶解作用的实验装置及评价方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110133232B CN110133232B CN201910344741.4A CN201910344741A CN110133232B CN 110133232 B CN110133232 B CN 110133232B CN 201910344741 A CN201910344741 A CN 201910344741A CN 110133232 B CN110133232 B CN 110133232B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cement slurry
- scouring
- end cover
- cement
- rock core
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004568 cement Substances 0.000 title claims abstract description 139
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 97
- 239000002002 slurry Substances 0.000 title claims abstract description 72
- 238000009991 scouring Methods 0.000 title claims abstract description 52
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 title claims abstract description 33
- 230000000694 effects Effects 0.000 title claims abstract description 27
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 19
- 238000013461 design Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 20
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 11
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims description 10
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 6
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 5
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 4
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 claims description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 4
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 description 23
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 4
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 2
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 2
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 239000006173 Good's buffer Substances 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- -1 salt ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/56—Investigating resistance to wear or abrasion
- G01N3/567—Investigating resistance to wear or abrasion by submitting the specimen to the action of a fluid or of a fluidised material, e.g. cavitation, jet abrasion
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/38—Concrete; Lime; Mortar; Gypsum; Bricks; Ceramics; Glass
- G01N33/383—Concrete or cement
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N5/00—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Immunology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Ecology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
本发明公开了一种模拟水泥浆对盐岩冲刷溶解作用的实验装置及评价方法,包括水泥浆罐,所述水泥浆罐下方设有带水浴箱的加热仪,所述水泥浆罐连接有气动隔膜泵,所述气动隔膜泵通过波纹管连通有冲刷装置,所述冲刷装置通过波纹管连通所述水泥浆罐。本发明设计合理、操作方便,能定量分析水泥浆在不同流速、温度和时间下对地层岩石冲刷程度以及研究水泥浆和盐岩作用机理,判断这种水泥浆体系在与盐岩地层接触后,是否能依然保持良好的设计性能,从而为水泥浆体系的设计,预测水泥浆性能变化范围,注水泥施工参数的优选提供了一定的实验依据,进而提高固井质量。
Description
技术领域
本发明涉及固井技术领域,具体涉及一种模拟水泥浆对盐岩冲刷溶解作用 的实验装置及评价方法。
背景技术
对于膏岩层固井而言,水泥浆体系的设计不能当做常规的水泥浆来考虑, 由于膏岩层主要为膏岩和盐岩以及泥页岩夹层,在设计水泥浆体系过程中必须 考虑盐层的溶解对水泥浆性能的影响,需要对不同条件下溶解量的多少有一定 的认识。
钻井打开地层后会破坏原有的地层应力,在井眼附近形成较大的应力集 中,注水泥过程中,水泥浆由于具有一定粘性而对井壁产生一定的剪切力。对 于坚硬的地层,由于其本身的胶结强度高,注水泥浆过程中对井壁产生的剪切 力很难达到岩石的剪切强度,从而对该地层井壁冲刷程度较小。但是对于胶结 地层较弱或者遇水易溶解的膏岩地层(易膨胀的泥岩夹层)而言,如果不考虑 水泥浆等工作液对地层井壁的溶解、冲蚀、膨胀以及浸泡作用,那必然会导致 井径扩大、井眼不规则,甚至可能造成环空体积增大,使水泥浆达不到设计的 返高;另一方面,地层中易溶于水的组分会进入工作液,盐岩溶解过程中,盐 层离子会向水泥浆中扩散,使水泥浆的性能大大改变,达不到预期设计的性能, 例如NaCl溶解少量时促凝,溶解较多时会缓凝、甚至造成超缓凝现象,还有 盐层的杂质也会改变水泥浆的性能。这两种现象均会导致固井失败,因此亟需 一种能定量分析水泥浆在不同流速、温度和时间下对地层岩石冲刷程度以及研 究水泥浆和盐岩作用机理的实验装置及评价方法。
经检索,申请号为2015109473861的中国发明专利公开了一种固井前置液 冲洗模拟装置及方法,其中,该装置包括:筒状结构的反应釜体,反应釜体内 设置有用以固定人造岩芯的岩芯支架,人造岩芯与反应釜体之间形成有环形空 间,且反应釜体内形成有贯通腔。通过该固井前置液冲洗模拟装置可以对固井 前置液的冲洗过程进行模拟,以实现对固井前置液的环空冲洗效率的有效评 价。
上述装置中,由于岩心支架套设在岩心内,采用此方式,在进行岩芯的更 换和拆卸时,非常的不方便,不论是更换岩心支架或是岩心,都需要将二者全 部进行拆卸,这无疑增加了工作人员的劳动量,另外,在进行实验时,由于选 取的岩心的长度不一样,反应釜体中贯通腔长度无法进行调整来匹配岩心长 度,局限性大,不能满足更高的实验要求。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题,提供了一种模拟水泥浆对盐岩冲刷 溶解作用的实验装置及评价方法,通过定量分析水泥浆在不同条件下对岩心的 冲刷程度,从而为水泥浆体系的设计,预测水泥浆性能变化范围,注水泥施工 参数的优选提供了一定的实验依据,进而提高固井质量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种模拟水泥浆对盐岩冲刷溶解作用的实验装置,包括水泥浆罐,所述水 泥浆罐下方设有带水浴箱的加热仪,所述水泥浆罐连接有气动隔膜泵,所述气 动隔膜泵通过波纹管连通有冲刷装置,所述冲刷装置通过波纹管连通所述水泥 浆罐,所述冲刷装置包括中空管体,所述中空管体下端螺纹连接有下端盖,所 述下端盖上设有进液口,所述中空管体内设有岩心,所述岩心开设有上下贯通 的第一通孔,所述第一通孔穿设有一导流柱,所述导流柱与所述第一通孔之间 形成一环形空腔,所述岩心上方设有上端盖,所述上端盖设有出液口,所述上 端盖上连接有压持机构,所述压持机构与所述中空管体相连接。
优选的,所述压持机构包括顶盖,所述顶盖螺纹连接在所述中空管体内壁 上,所述顶盖开设有第二通孔,所述顶盖的上表面开设有凹槽,所述顶盖底部 连接有第一管体,所述第一管体的另一端与所述上端盖相连。
优选的,所述中空管体内还设有空心结构的橡胶柱,所述橡胶柱分为第一 橡胶柱和第二橡胶柱,所述第一橡胶柱设置在所述岩心与所述下端盖之间,所 述第二橡胶柱设置在所述岩心与所述上端盖之间。
优选的,所述导流柱的两端呈半球状,所述导流柱的两端还穿过第一橡胶 柱以及第二橡胶柱的内腔,所述导流柱的两端分别设置在进液口和出液口处。
优选的,所述导流柱的上端固定连接有第一固定架,所述第一固定架另一 端连接于所述上端盖内壁,所述导流柱的下端套设在一扶正短接内,所述扶正 短接由3个呈120°夹角设置的翼所组成,所述3个翼的端部所围成的空间穿 设有所述导流柱,所述的3个翼的另一端与所述下端盖相连。
优选的,所述上端盖和所述下端盖均呈阶梯轴状,所述上端盖的出液口处 以及所述下端盖的进液口处均设有与所述波纹管相配合的外螺纹。
本发明还提出了一种模拟水泥浆对盐岩冲刷溶解作用的评价方法,采用上 述的模拟水泥浆对盐岩冲刷溶解作用的实验装置,其步骤如下:
步骤1:根据实验要求制备岩心,使岩心的直径和第一通孔的直径符合实 验要求,记录岩心的初始质量为m0,第一通孔的初始直径为d0;
步骤2:将岩心在静态水泥浆中浸泡,每隔一定时间t0将岩心取出并对岩 心的质量进行测量记为m1、m2……mn;
步骤3:连接中空管体与下端盖,依次放入第一橡胶柱、岩心和第二橡胶 柱,然后放入上端盖,此时与上端盖固定连接的导流柱穿入第一通孔内,导流 柱下端通过扶正短接进行扶正,然后将压持装置与中体管体螺纹连接,第一管 体作用在上端盖上,旋转顶盖至压紧岩心为止;
步骤4:使用波纹管将冲刷装置、水泥浆罐和气动隔膜泵连通在一起;
步骤5:配制水泥浆,充分搅拌后倒入水泥浆罐,将水泥浆罐放入水浴箱 中,启动加热仪,加热至要求的实验温度,启动气动隔膜泵进行循环;
步骤6:间隔一定时间t0停止循环,拆开冲刷装置,取出岩心擦净岩心内 壁上的水泥浆,称量此时岩心的质量记为M1,测量第一通孔直径记为D1,测量 完成后,再组装冲刷装置;
步骤7:继续开泵循环,重复n次步骤6,即每隔一定时间t0将岩心取出, 擦净岩心内壁上的水泥浆并对岩心的质量进行称量,记为M2、M3……Mn;测量 第一通孔的直径,记为D2、D3……Dn,其中{(m0-Mn)-(m0-mn)}的差值或者(Dn-d0) 的差值都可以表征水泥浆对岩心在某一温度、某一冲刷速度和某一冲刷时间下 的冲刷作用的大小;
步骤8:实验完成后,关闭气动隔膜泵,排出波纹管内的水泥浆,清洗实 验装置,将循环完的水泥浆进行性能测试,与未冲刷的水泥浆进行性能对比, 通过对比水泥浆性能在冲刷前后的变化,判断这种水泥浆体系是否能依然保持 良好的设计性能;
步骤9:通过调整气动隔膜泵上的减压阀,将供气压力调至下一级实验所 需压力,实现流速的改变,调整加热仪的加热温度以及冲刷时间,重复步骤 1-8,就能定量分析水泥浆在不同流速、温度和时间下对地层岩石冲刷程度以 及研究水泥浆和盐岩作用机理,从而为水泥浆体系的设计,水泥浆性能变化范 围的预测,注水泥中施工参数的优选提供了一定的实验依据。
优选的,所述岩心的直径小于等于110mm。
优选的,所述第一通孔的直径为30mm。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1.本发明设计合理、操作方便,能定量分析水泥浆在不同流速、温度和时 间下对地层岩石冲刷程度以及研究水泥浆和盐岩作用机理,判断这种水泥浆体 系是否能依然保持良好的设计性能,从而为水泥浆体系的设计,预测水泥浆性 能变化范围,注水泥施工参数的优选提供了一定的实验依据,进而提高固井质 量;
2.本发明中导流柱和岩心的第一通孔之间形成的环空间隙之间通过水泥 浆,与现场施工更为接近,测得的数据更加准确,能够模拟实际注水泥过程中 水泥浆对井壁的冲刷和溶解作用,以实现固井水泥浆对盐岩层井壁的冲刷程度 评价;
3.本发明通过设计压持机构,结构简单,能够根据不同长度的岩心,进行 上端盖位置的调整,局限性小,能够满足较高的实验要求;
4.本发明通过在岩心上下两端设置有橡胶柱,在冲刷过程中,能够起到减 震的作用,使整个装置保持良好的稳定性,同时橡胶柱耐冲击性能好,使用寿 命长;另外,在压持机构下压时,可以起到良好的缓冲作用以及防止压持机构 自动回松;
5.本发明在进行实验时所需的水泥浆用量较少,基本为充满整个装置的 2-3倍即可以达到循环的效果,无需配置大量水泥浆,省时省力,效果优良。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中 将变得明显和容易理解,其中:
图1是本发明提出的一种模拟水泥浆对盐岩冲刷溶解作用的实验装置结 构示意图。
图2是图1中冲刷装置结构示意图。
图3是是图2中A-A方向剖视图。
图4是是图2中扶正短接仰视结构示意图。
附图标记说明:
1水泥浆罐;2水浴箱;3加热仪;4气动隔膜泵;5冲刷装置;6波纹管; 7中空管体;8下端盖;81进液口;9第一橡胶柱;10岩心;101第一通孔; 11第二橡胶柱;12上端盖;121外螺纹;122出液口;13导流柱;14第一管 体;15顶盖;151第二通孔;152凹槽;16第一固定架;17扶正短接;171 翼。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自 始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元 件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能 理解为对本发明的限制。
如图1-3所示,本实施例提出的一种模拟水泥浆对盐岩冲刷溶解作用的实 验装置,包括用于盛装水泥浆的水泥浆罐1,在水泥浆罐1下方设有带水浴箱 2的加热仪3,水泥浆罐1通过波纹管6连接有气动隔膜泵4,气动隔膜泵4 通过波纹管6连通有冲刷装置5,冲刷装置5另一端又通过波纹管6与水泥浆 罐1相连通形成一个回路。
冲刷装置5包括中空管体7,中空管体7下端螺纹连接有下端盖8,有利 的,为了方便下端盖8与波纹管6相连接,下端盖8可以呈阶梯状设置,在下 端盖8上设有进液口81,在下端盖8上还设有与波纹管6相连接的外螺纹121; 在中空管体7内设有岩心10,岩心10内开设有上下贯通的第一通孔101,在 第一通孔101内穿设有一导流柱13,有利的,导流柱13与第一通孔101共轴 线设置,导流柱13与第一通孔101之间形成一环形空腔,在该环形空腔内通 过水泥浆,与现场施工更为接近,测得的数据更加准确;岩心10上方设有上 端盖12,上端盖12与中空管体7内壁相紧密贴合,有利的,同样为了上端盖 12便于和波纹管6相连,上端盖12的形状可以呈阶梯状设置,上端盖12同 样设有与波纹管6相连接的外螺纹121,在上端盖12开设有出液口122,有利 的,进液口81的直径和出液口122的直径与第一通孔101的直径相等;为了 能够根据不同长度的岩心10,进行上端盖12位置的调整来满足不同的实验需 求,在上端盖12上连接有压持机构,压持机构可以包括顶盖15,顶盖15螺 纹连接在中空管体7内壁上,为了便于波纹管6与上端盖12相连,在顶盖15 开设有第二通孔151,为了便于旋转顶盖,在顶盖15的上表面开设有凹槽152 来提供着力点,顶盖15底部连接有第一管体14,第一管体14的另一端与上 端盖12相固定连接。
为了在冲刷过程中,能够起到减震作用,使整个装置保持良好的稳定性, 同时,在压持机构下压时,可以起到良好的缓冲作用以及防止压持机构自动回 松,本发明人特意在中空管体7内增设了空心结构的橡胶柱,更进一步的,橡 胶柱的内腔直径与第一通孔101直径相等,橡胶柱分为第一橡胶柱9和第二橡 胶柱11,其中,第一橡胶柱9设置在岩心10与下端盖8之间,第二橡胶柱11 设置在岩心10与上端盖12之间。
为了起到良好的分流作用,导流柱13的两端呈半球状设置,导流柱13的 两端分别穿过第一橡胶柱9第二橡胶柱11的内腔,导流柱13的两端分别设置 在进液口81和出液口122处。
为了便于固定导流柱13,导流柱13的上端固定连接有第一固定架16,第 一固定架16另一端连接于上端盖12内壁,导流柱13的下端套设在一扶正短 接17内,扶正短接17由3个呈120°夹角设置的翼171所组成,3个翼171 的端部所围成的空间穿设有所述导流柱13,3个翼171的另一端与下端盖8 相固定连接。有利的,为了便于加工,第一固定架16也可以是扶正短接17 的结构形式;另外,可以通过改变三个翼171的长度来使导流柱13达到一定 的偏心,用来研究导流柱13居中度对岩心10冲刷作用的影响规律。
本实施例还提出了一种模拟水泥浆对盐岩冲刷溶解作用的评价方法,采用 上述的一种模拟水泥浆对盐岩冲刷溶解作用的实验装置,其步骤如下:
步骤1:根据实验要求制备岩心10,使岩心10的直径和第一通孔101的 直径符合实验要求,岩心10的直径小于等于110mm,记录岩心的初始质量为 m0,第一通孔101的初始直径为d0,d0的取值可以为30mm;
步骤2:将岩心10在静态水泥浆中浸泡,每隔一定时间t0将岩心10取出 并对岩心10的质量进行测量,记为m1、m2……mn,其中n的取值可以为5;
步骤3:连接中空管体7与下端盖8,依次放入第一橡胶柱9、岩心10和 第二橡胶柱11,然后放入上端盖12,此时与上端盖12固定连接的导流柱13 穿入第一通孔101内,导流柱13下端通过扶正短接17进行扶正,然后将顶盖 15与中体管体7螺纹连接,与顶盖15相连的第一管体14作用在上端盖12上, 旋转顶盖15至压紧岩心10为止;
步骤4:使用波纹管6将冲刷装置5、水泥浆罐1和气动隔膜泵4连通在 一起;
步骤5:配制水泥浆,充分搅拌后倒入水泥浆罐1,将水浴浆罐1放入水 浴箱2中,启动加热仪3,加热至要求的实验温度,启动气动隔膜泵4进行循 环;
步骤6:间隔一定时间t0停止循环,其中,时间t0是根据实际情况中地 层厚度与水泥浆流速的比值来确定的,拆开冲刷装置5,取出岩心10擦净岩 心10内壁上的水泥浆,称量此时岩心10的质量记为M1,测量第一通孔101 直径记为D1,测量完成后,再组装冲刷装置5;
步骤7:继续开泵循环,重复n次步骤6,这里n可以取值为5,即每隔 一定时间t0将岩心10取出,擦净岩心10内壁上的水泥浆并对岩心10的质量 进行称量,记为M2、M3……Mn;测量第一通孔101的直径,记为D2、D3……Dn, 其中{(m0-Mn)-(m0-mn)}的差值或者(Dn-d0)的差值都可以表征水泥浆对岩 心10在某一温度、某一冲刷速度和某一冲刷时间下的冲刷作用的大小;
步骤8:实验完成后,关闭气动隔膜泵4,排出波纹管6内的水泥浆,清 洗实验装置,将循环完的水泥浆进行性能测试,与未冲刷的水泥浆进行性能对 比,通过对比水泥浆性能在冲刷前后的变化,判断这种水泥浆体系是否能依然 保持良好的设计性能;
步骤9:通过调整气动隔膜泵4上的减压阀,将供气压力调至下一级实验 所需压力,实现流速的改变,调整加热仪3的加热温度以及冲刷时间,重复步 骤1-8,就能定量分析水泥浆在不同流速、温度和时间下对地层岩石冲刷程度 以及研究水泥浆和盐岩作用机理,从而为水泥浆体系的设计,水泥浆性能变化 范围的预测,注水泥中施工参数的优选提供了一定的实验依据。
需要说明的是,m0……mn与M1……Mn的计量单位是相统一的,D1、D2……Dn的计量单位与d0的计量单位是相统一的。
本发明设计合理、操作方便,能定量分析水泥浆在不同流速、温度和时间 下对地层岩石冲刷程度以及研究水泥浆和盐岩作用机理,判断这种水泥浆体系 是否能依然保持良好的设计性能,从而为水泥浆体系的设计,预测水泥浆性能 变化范围,注水泥施工参数的优选提供了一定的实验依据,进而提高固井质量。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理 解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、 修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种模拟水泥浆对盐岩冲刷溶解作用的实验装置,包括水泥浆罐(1),所述水泥浆罐(1)下方设有带水浴箱(2)的加热仪(3),所述水泥浆罐(1)连接有气动隔膜泵(4),所述气动隔膜泵(4)通过波纹管(6)连通有冲刷装置(5),所述冲刷装置(5)通过波纹管(6)连通所述水泥浆罐(1),其特征在于,所述冲刷装置(5)包括中空管体(7),所述中空管体(7)下端螺纹连接有下端盖(8),所述下端盖(8)上设有进液口(81),所述中空管体(7)内设有岩心(10),所述岩心(10)开设有上下贯通的第一通孔(101),所述第一通孔(101)穿设有一导流柱(13),所述导流柱(13)与所述第一通孔(101)之间形成一环形空腔,所述岩心(10)上方设有上端盖(12),所述上端盖(12)设有出液口(122),所述上端盖(12)上连接有压持机构,所述压持机构与所述中空管体(7)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种模拟水泥浆对盐岩冲刷溶解作用的实验装置,其特征在于,所述压持机构包括顶盖(15),所述顶盖(15)螺纹连接在所述中空管体(7)内壁上,所述顶盖(15)开设有第二通孔(151),所述顶盖(15)的上表面开设有凹槽(152),所述顶盖(15)底部连接有第一管体(14),所述第一管体(14)的另一端与所述上端盖(12)相连。
3.根据权利要求1所述的一种模拟水泥浆对盐岩冲刷溶解作用的实验装置,其特征在于,所述中空管体(7)内还设有空心结构的橡胶柱,所述橡胶柱分为第一橡胶柱(9)和第二橡胶柱(11),所述第一橡胶柱(9)设置在所述岩心(10)与所述下端盖(8)之间,所述第二橡胶柱(11)设置在所述岩心(10)与所述上端盖(12)之间。
4.根据权利要求3所述的一种模拟水泥浆对盐岩冲刷溶解作用的实验装置,其特征在于,所述导流柱(13)的两端呈半球状,所述导流柱(13)的两端还穿过第一橡胶柱(9)以及第二橡胶柱(11)的内腔,所述导流柱(13)的两端分别设置在进液口(81)和出液口(122)处。
5.根据权利要求1所述的一种模拟水泥浆对盐岩冲刷溶解作用的实验装置,其特征在于,所述导流柱(13)的上端固定连接有第一固定架(16),所述第一固定架(16)另一端连接于所述上端盖(12)内壁,所述导流柱(13)的下端套设在一扶正短接(17)内,所述扶正短接(17)由3个呈120°夹角设置的翼(171)组成,所述3个翼(171)的端部所围成的空间穿设有所述导流柱(13),所述的3个翼(171)的另一端与所述下端盖(8)相连。
6.根据权利要求1所述的一种模拟水泥浆对盐岩冲刷溶解作用的实验装置,其特征在于,所述上端盖(12)和所述下端盖(8)均呈阶梯状,所述上端盖(12)的出液口(122)处以及所述下端盖(8)的进液口(81)处均设有与所述波纹管(6)相配合的外螺纹(121)。
7.一种模拟水泥浆对盐岩冲刷溶解作用的评价方法,其特征在于,采用权利要求2所述的一种模拟水泥浆对盐岩冲刷溶解作用的实验装置,其步骤如下:
步骤1:根据实验要求制备岩心(10),使岩心(10)的直径和第一通孔(101)的直径符合实验要求,记录岩心(10)的初始质量为m0,第一通孔(101)的初始直径为d0;
步骤2:将岩心(10)在静态水泥浆中浸泡,每隔一定时间t0将岩心(10)取出并对岩心(10)的质量进行测量记为m1、m2……mn;
步骤3:连接中空管体(7)与下端盖(8),依次放入第一橡胶柱(9)、岩心(10)和第二橡胶柱(11),然后放入上端盖(12),此时与上端盖(12)固定连接的导流柱(13)穿入第一通孔(101)内,导流柱(13)下端通过扶正短接(17)进行扶正,然后将压持装置与中体管体(7)螺纹连接,第一管体(14)作用在上端盖(12)上,旋转顶盖(15)至压紧岩心(10)为止;
步骤4:使用波纹管(6)将冲刷装置(5)、水泥浆罐(1)和气动隔膜泵(4)连通在一起;
步骤5:配制水泥浆,充分搅拌后倒入水泥浆罐(1),将水泥浆罐(1)放入水浴箱(2)中,启动加热仪(3),加热至要求的实验温度,启动气动隔膜泵(4)进行循环;
步骤6:间隔一定时间t0停止循环,拆开冲刷装置(5),取出岩心(10)擦净岩心(10)内壁上的水泥浆,称量此时岩心(10)的质量记为M1,测量第一通孔(101)直径记为D1,测量完成后,再组装冲刷装置(5);
步骤7:继续开泵循环,重复n次步骤6,即每隔一定时间t0将岩心(10)取出,擦净岩心(10)内壁上的水泥浆并对岩心(10)的质量进行称量,记为M2、M3……Mn;测量第一通孔(101)的直径,记为D2、D3……Dn,其中{(m0-Mn)-(m0-mn)}的差值或者(Dn-d0)的差值都可以表征水泥浆对岩心(10)在某一温度、某一冲刷速度和某一冲刷时间下的冲刷作用的大小;
步骤8:实验完成后,关闭气动隔膜泵(4),排出波纹管(6)内的水泥浆,清洗实验装置,将循环完的水泥浆进行性能测试,与未冲刷的水泥浆进行性能对比,通过对比水泥浆性能在冲刷前后的变化,判断这种水泥浆体系是否能依然保持良好的设计性能;
步骤9:通过调整气动隔膜泵(4)上的减压阀,将供气压力调至下一级实验所需压力,实现流速的改变,调整加热仪(3)的加热温度以及冲刷时间,重复步骤1-8,就能定量分析水泥浆在不同流速、温度和时间下对地层岩石冲刷程度以及研究水泥浆和盐岩作用机理,从而为水泥浆体系的设计,水泥浆性能变化范围的预测,注水泥中施工参数的优选提供了一定的实验依据。
8.根据权利要求7所述的一种模拟水泥浆对盐岩冲刷溶解作用的评价方法,其特征在于,所述岩心(10)的直径小于等于110mm。
9.根据权利要求7所述的一种模拟水泥浆对盐岩冲刷溶解作用的评价方法,其特征在于,所述第一通孔(101)的直径为30mm。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910344741.4A CN110133232B (zh) | 2019-04-26 | 2019-04-26 | 模拟水泥浆对盐岩冲刷溶解作用的实验装置及评价方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910344741.4A CN110133232B (zh) | 2019-04-26 | 2019-04-26 | 模拟水泥浆对盐岩冲刷溶解作用的实验装置及评价方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110133232A CN110133232A (zh) | 2019-08-16 |
CN110133232B true CN110133232B (zh) | 2021-06-04 |
Family
ID=67575274
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910344741.4A Active CN110133232B (zh) | 2019-04-26 | 2019-04-26 | 模拟水泥浆对盐岩冲刷溶解作用的实验装置及评价方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110133232B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112444462A (zh) * | 2019-09-02 | 2021-03-05 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种用于模拟测试井筒流体冲刷性能的方法 |
CN111140229B (zh) * | 2020-01-23 | 2021-09-24 | 中国矿业大学 | 一种层状盐岩水溶开采后顶板破坏过程的模拟*** |
Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN201650172U (zh) * | 2010-01-28 | 2010-11-24 | 长江大学 | 一种固井前置冲洗液评价仪 |
WO2011017419A2 (en) * | 2009-08-05 | 2011-02-10 | Shell Oil Company | Systems and methods for monitoring corrosion in a well |
CN103161455A (zh) * | 2011-12-15 | 2013-06-19 | 长江大学 | 高温高压泥页岩井壁稳定性评价装置 |
CN104405366A (zh) * | 2014-10-22 | 2015-03-11 | 西南石油大学 | 一种高温高压固井水泥环力学完整性测试装置及方法 |
CN104610949A (zh) * | 2015-02-02 | 2015-05-13 | 中国海洋石油总公司 | 一种过饱和氯化钾固井水泥浆 |
CN104675390A (zh) * | 2013-11-26 | 2015-06-03 | 重庆绿色智能技术研究院 | 模拟钻井条件下岩芯与钻井液相互作用的装置及方法 |
CN105422027A (zh) * | 2015-12-17 | 2016-03-23 | 中国石油天然气集团公司 | 固井前置液冲洗模拟装置和方法 |
CN105484729A (zh) * | 2016-01-07 | 2016-04-13 | 中国地质大学(武汉) | 一种含水合物、冰地层固井水泥环二界面胶结强度测试装置 |
WO2016105331A1 (en) * | 2014-12-22 | 2016-06-30 | Halliburton Energy Services, Inc. | Crosslinked polymers including sulfonic acid groups or salts or esters thereof as viscosifiers and fluid loss additives for subterranean treatment |
CN105784526A (zh) * | 2016-03-25 | 2016-07-20 | 广西交通科学研究院 | 水泥混凝土路面表层抗冲刷性能的测量装置及其使用方法 |
CN106522933A (zh) * | 2016-11-19 | 2017-03-22 | 西南石油大学 | 一种模拟固井水泥浆对储层伤害的评价装置及评价方法 |
CN108318371A (zh) * | 2018-03-28 | 2018-07-24 | 中海石油(中国)有限公司湛江分公司 | 用于评价钻井液抑制性的动态模拟实验装置及实验方法 |
CN108947344A (zh) * | 2018-07-23 | 2018-12-07 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 | 油气井固井用防h2s气体腐蚀水泥浆体系 |
WO2019034939A1 (en) * | 2017-08-18 | 2019-02-21 | Indian Institute Of Technology, Roorkee | HIGH SPEED CONCENTRATED SUSPENSION POT TEST APPARATUS |
-
2019
- 2019-04-26 CN CN201910344741.4A patent/CN110133232B/zh active Active
Patent Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011017419A2 (en) * | 2009-08-05 | 2011-02-10 | Shell Oil Company | Systems and methods for monitoring corrosion in a well |
CN201650172U (zh) * | 2010-01-28 | 2010-11-24 | 长江大学 | 一种固井前置冲洗液评价仪 |
CN103161455A (zh) * | 2011-12-15 | 2013-06-19 | 长江大学 | 高温高压泥页岩井壁稳定性评价装置 |
CN104675390A (zh) * | 2013-11-26 | 2015-06-03 | 重庆绿色智能技术研究院 | 模拟钻井条件下岩芯与钻井液相互作用的装置及方法 |
CN104405366A (zh) * | 2014-10-22 | 2015-03-11 | 西南石油大学 | 一种高温高压固井水泥环力学完整性测试装置及方法 |
WO2016105331A1 (en) * | 2014-12-22 | 2016-06-30 | Halliburton Energy Services, Inc. | Crosslinked polymers including sulfonic acid groups or salts or esters thereof as viscosifiers and fluid loss additives for subterranean treatment |
CN104610949A (zh) * | 2015-02-02 | 2015-05-13 | 中国海洋石油总公司 | 一种过饱和氯化钾固井水泥浆 |
CN105422027A (zh) * | 2015-12-17 | 2016-03-23 | 中国石油天然气集团公司 | 固井前置液冲洗模拟装置和方法 |
CN105484729A (zh) * | 2016-01-07 | 2016-04-13 | 中国地质大学(武汉) | 一种含水合物、冰地层固井水泥环二界面胶结强度测试装置 |
CN105784526A (zh) * | 2016-03-25 | 2016-07-20 | 广西交通科学研究院 | 水泥混凝土路面表层抗冲刷性能的测量装置及其使用方法 |
CN106522933A (zh) * | 2016-11-19 | 2017-03-22 | 西南石油大学 | 一种模拟固井水泥浆对储层伤害的评价装置及评价方法 |
WO2019034939A1 (en) * | 2017-08-18 | 2019-02-21 | Indian Institute Of Technology, Roorkee | HIGH SPEED CONCENTRATED SUSPENSION POT TEST APPARATUS |
CN108318371A (zh) * | 2018-03-28 | 2018-07-24 | 中海石油(中国)有限公司湛江分公司 | 用于评价钻井液抑制性的动态模拟实验装置及实验方法 |
CN108947344A (zh) * | 2018-07-23 | 2018-12-07 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 | 油气井固井用防h2s气体腐蚀水泥浆体系 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
Addition of tartaric acid to prevent delayed setting of oil-well cement;Shenglai Guo etal;《Journal of Petroleum Science and Engineering》;20180919;第172卷;全文 * |
大斜度井注水泥顶替模拟室内实验装置;步玉环等;《实验室研究与探索》;20141031;第33卷(第10期);全文 * |
抗盐塑性水泥浆体系的室内评价和现场试验;彭志刚等;《天然气工业》;20040430;第23卷;全文 * |
膏盐层固井水泥浆技术;刘群英等;《钻井液与完井液》;20050331;第22卷(第2期);全文 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110133232A (zh) | 2019-08-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110133232B (zh) | 模拟水泥浆对盐岩冲刷溶解作用的实验装置及评价方法 | |
CN108982342B (zh) | 一种高温高压气藏水平井防砂筛管抗冲蚀性能评价装置及评价方法与应用 | |
CN112903961B (zh) | 一种模拟井下钻井液循环形成泥饼的装置的使用方法 | |
CN108240185B (zh) | 固井冲洗效率的评价装置和方法 | |
CN103161455B (zh) | 高温高压泥页岩井壁稳定性评价装置 | |
CN103541675B (zh) | 一种基于剪切速率相等原理的固井冲洗液评价装置及方法 | |
CN107367450B (zh) | 一种可膨胀筛管性能检测实验装置及评价方法 | |
CN108979630B (zh) | 应变片式压力测试致密油渗吸实验装置 | |
CN109520884B (zh) | 测量同向渗吸与反向渗吸采出量的实验装置及实验方法 | |
CN104675345A (zh) | 一种固井前置液冲洗效率工程模拟量化评价装置及方法 | |
CN104563924B (zh) | 一种评价固井冲洗液冲洗效率的方法 | |
CN111364959B (zh) | 一种模拟井筒注剂与投棒的泡沫排水采气装置及模拟方法 | |
CN115824916A (zh) | 一种光滑平行裂隙岩体渗流温度测量装置及其解译方法 | |
CN111189994A (zh) | 用于co2超覆程度的定量表征的模拟装置及方法 | |
CN110924907A (zh) | 一种ct扫描用多段测压水气交替采油实验装置及方法 | |
CN110107235A (zh) | 一种钻井液滤饼压制及清洗效率一体化评价装置及方法 | |
CN109025939B (zh) | 超声波致密油渗吸实验装置 | |
CN110617018B (zh) | 固井注水泥钻井液滤饼冲洗效率评价装置及方法 | |
CN111595731B (zh) | 一种驱油用非均相粘弹性颗粒溶液阻力系数测试***及测试方法 | |
CN203594388U (zh) | 一种基于剪切速率相等原理的固井冲洗液评价装置 | |
CN116804363A (zh) | 一种用于岩石物理模拟实验***及模拟实验方法 | |
CN209469428U (zh) | 固井用冲洗液冲洗效率检测装置 | |
CN102322247B (zh) | 一种评价高温高压下岩石润湿相驱替能力的装置及方法 | |
CN204703802U (zh) | 一种评价固井冲洗液冲洗效率的装置 | |
CN115683885A (zh) | 一种评价油气井井筒内弃井水泥塞封堵能力的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |