泡沫钻井液-060904.ppt

1、泡沫钻井液试验装置研制华北石油管理局钻井工艺研究院2006年9月,研制背景 仪器简介 装置的主要结构 应用试验与结果分析,研制背景,泡沫钻井液是为勘探开发低压低渗透油气藏、实现近平衡钻井或负压钻井而发展起来的一项技术，由于泡沫钻井液具有密度低、粘度大、携砂能力强，能有效地解决低压、低渗、低漏地层的钻井难题，减少了钻井液对地层的伤害，提高了油气井的采收率，具有良好的应用前景。 由于泡沫钻井液的密度特性受温度和压力影响显著直接关系到井眼内静液柱压力分布以及井下安全等情况，因此，高温高压条件下的密度特性模拟试验研究对欠平衡压力钻井尤为重要。,研制背景,泡沫钻井液密度的测量，目前多在常温常压条件下进行

2、，与井下实际环境相差很大，不能反映井下的实际情况；部分仪器可以在一定的温度、压力条件下进行测量，多属代用装置，且代用装置操作繁琐，使用不方便，测试精度不高，不利于推广应用。不能满足深入研究的需求。为此，我们根据需要研制了PZS-01型泡沫钻井液试验装置。,研制背景,这套仪器的应用，为高温高压条件下的泡沫钻井液密度特性研究，提供了一种科学的手段，改变了相关领域没有专用试验仪器的现状。同时，也为建立相应的试验评价方法，奠定了基础。,仪器简介,PZS-01型泡沫钻井液试验装置可提供试验所需的压力和温度，特别是温度控制，可灵活设置不同的升温、恒温及降温程序，以满足不同的试验需求。在选定的试验条件下，仪

3、器可以精确地测定样品体积随时间产生的变化量及变化规律。仪器自动采集各试验参数，进行数据处理，即时显示测试结果，并可储存、显示、打印出试验规律曲线和数据。仪器采用整机设计结构，灵敏度高、运行稳定、操作方便。仪器具有多重安全保险及报警措施，以保证使用安全。,仪器简介,结构框图：,仪器简介,试验装置主要由以下几部件组成 加压部件：进行压力试验时，为试验提供需要的安全压力； 测试部件：承载泡沫钻井液样品并将密度变化转换为相应的电信号； 加温部件：为试验提供需要的温度； 信号转换部件：将测量的密度变量信号、温度信号和压力信号，转换后传输到计算机系统： 数据采集处理系统：采集、处理各项测量数据，显示、存储

4、各测量参数及变化曲线，打印试验报告。,仪器简介,装置的主要技术指标 工作温度：程序控温、室温180； 工作压力：010MPa； 密度检测范围：0.23.0g/3。,装置的主要结构,装置的主要结构由以下四部分组成 流程与测试部件 温度控制部件 加压部件 数据采集及处理系统,1、流程与测试部件,装置的流程采用单路串联工作方式，通过隔离装置将试验介质与加压介质分离，避免两者混合影响试验结果。利用气源作为压力源，通过增压装置增压至不同井深的压力模拟要求。各流程段采用开关阀连接，可以很方便进行流程组合控制。进口端配备泄压阀，流程终端配备排空阀，以方便压力控制。,2、温度控制部件,试验装置需要有加热、温控

5、及温度显示功能，为此，专门设计了针对试验容器的加热部件，定制了加热元件，选购了符合使用要求的温控仪及传感器，设计了相应的零部件，达到了程控升温的目的，在同一试验中实现了不同温度段不同的升温速率，在同一温度保持不同要求时间长度， 解决了加热及温度控制的问题。,3、加压部件,试验装置由压力源、增压装置、压力传感器、压力控制组阀组成闭环压力控制系统，以满足试验所需的压力控制。装置中各压力流程零部件均经过强度校核，满足使用要求。,4、数据采集及处理系统,数据采集及处理系统在试验装置中，完成的主要功能是将温度、压力及密度变量由传感器的电信号转换成数字信号，进行处理、绘图、存储、显示、打印等。,应用试验与

6、结果分析,PZS-01型泡沫钻井液试验装置研制完成后，进行了应用试验。经过多次试验考核，仪器稳定性好，灵敏度高，使用方便，测试结果规律性好，达到设计要求，并在实际应用中取得了一些有价值的测试数据，为促进有关科研工作起了积极作用。,1、压力对泡沫钻井液密度的影响试验,利用PZS-01型泡沫钻井液试验装置，对不同初始密度的泡沫钻井液在不同温度下进行了系列压力试验 1# 基浆密度1.10；原始密度0.635；试验温度40 2# 基浆密度1.10；原始密度0.59；试验温度80 3# 基浆密度1.10；原始密度0.645；试验温度100 4# 基浆密度1.10；原始密度0.625；试验温度120 5#

7、 基浆密度1.10；原始密度0.615；试验温度150,通过不同温度对比试验，可以发现不同温度下的泡沫钻井液的密度对压力都非常敏感，微小的压力变化就可以导致泡沫钻井液的密度较大的变化，变化规律基本相同。其基本规律如下： 原始密度对密度变化量有影响，同样试验条件下，原始密度大的泡沫钻井液，密度变化量小； 02Mpa属密度变化激增段； 25.5Mpa属密度渐变段，该段密度随压力增加而增加，变化幅度非常小； 5.510Mpa属温度平直段，该段密度稳定，基本不随压力变化而变化； 随试验温度升高，密度随压力变化后延； 高温试验，其压力应超过饱和蒸气压后，密度随压力增加而快速增加；,2、温度对泡沫钻井液密

8、度的影响试验,利用PZS-01型泡沫钻井液试验装置，对不同初始密度的泡沫钻井液在一定压力条件下进行了系列温度变化试验，试验条件如下： 5# 基浆密度1.10；原始密度0.630；试验压力1.0MPa 6# 基浆密度1.10；原始密度0.615；试验压力0.5MPa,通过一定压力条件下温度试验，可以发现一定压力条件下，温度升高致使泡沫钻井液的密度降低，温度增加越大，微泡沫钻井密度越小，但变化幅度小于压力影响。原始密度对密度变化量有影响，同样试验条件下，原始密度大的泡沫钻井液，密度变化量小。,认识与结论,1、 泡沫钻井液试验装置，经过较长时间的试验应用，工作稳定可靠，测试数据准确，为相应领域开展试验研究工作，提供了一种科学的评价手段，改变了相关领域没有专用试验仪器的现状。该装置的应用有望将相关试验研究提高到一个新的水