研究天然气水合物地层对钻井液侵入响应特性的实验装置及实验方法

摘要

本发明涉及一种研究天然气水合物地层对钻井液侵入响应特性的实验装置及实验方法，装置包括钻井液循环机构、高低温恒温实验箱、气测渗透率机构、水/气注入机构、环压跟踪机构、回压机构、检测机构、出口计量机构、岩芯转移机构、取样机构和工控机；实验方法在装置上完成，有水合物沉积物气体渗透率实验的方法，钻井液对水合物沉积物的侵入及侵入过程中水合物沉积物动态响应特性监测的实验方法；水合物沉积物岩芯保真转移方法。本发明提供了前期室内天然气水合物地层对钻井液侵入响应特性研究，可掌握钻井液侵入对水合物地层物性的影响规律，可实现模拟含水合物沉积物样品的保真转移，为今后水合物地层开发钻井安全和测井准确解释提供依据。

主权项

一种研究天然气水合物地层对钻井液侵入响应特性的实验装置，包括钻井液循环机构、高低温恒温实验箱、气测渗透率机构、水/气注入机构和工控机,其特征在于：还设有岩芯转移机构、环压跟踪机构、回压机构、检测机构、出口计量机构、取样机构；所述的钻井液循环机构由钻井液贮罐、温控仪、钻井液循环泵和物理模型机构的井口环空腔构成，温控仪控制钻井液温度，钻井液在钻井液循环泵作用下在物理模型机构的井口环空腔中循环流动渗入到岩芯夹持器内的水合物沉积物中；所述的高低温恒温实验箱为一个工控机控制的可编程恒温实验箱，实验箱内设有物理模型机构，在物理模型机构左端设有钻井液井口环空腔，上部设有一个取样点，红外相机安装在实验箱内的滑轮轨道上，与物理模型机构轴线对准，且可左右移动；在物理模型机构内设有岩芯夹持器，岩芯夹持器左右两侧设左端盖和右端盖，测试岩芯放在岩芯夹持器内，在岩芯夹持器的轴向上设有电阻率、压力、温度的测点；物理模型机构通过其上部、下部和端部的高压管线与控制压力的阀、压力表与气测渗透率机构、水/气注入机构、取样机构相连；物理模型机构上的十站位测点处的传感器分别通过信号线和高压管路与测量机构相连；转移岩芯夹持器中形成的水合物沉积物岩芯时，将岩芯夹持器右端与岩芯转移机构相连实现转移；所述的气测渗透率机构含有三套不同渗透压力的氮气管路，分别测试高、中、低三种渗透率水合物沉积物的渗透性；所述的水/气注入机构包括液体水注入机构和天然气注入机构，液体水注入机构由平流泵和活塞容器组成；天然气注入机构包括天然气瓶、减压阀、气体增压泵和气体流量计，通过气体流量计控制进入物理模型机构的天然气量，实现岩芯夹持器中不同饱和度水合物沉积物的合成；所述的环压跟踪机构由环压跟踪泵和压力传感器组成，跟踪物理模型机构中环压腔与岩芯夹持器内腔中的压力差；所述的回压机构由回压阀、回压缓冲容器和回压泵组成；所述检测机构含有压力测量机构、电阻率测量机构、流量检测、温度控制与检测机构；所述的出口计量机构由气液分离器、气体质量流量计和电子天平组成；所述的取样机构采用手动泵和活塞式取样器，在活塞式取样器的活塞的左端预增入一与物理模型机构内同等的压力，再通过退泵实现等压取样；所述的工控机在Windows 2000或XP环境下运行，采用VB编程，适时对各种压力、温度、电阻率、气体体积、液体体积数值的采集和处理，控制各机构的运行。