高温高压井壁稳定模拟实验装置

高温高压井壁稳定模拟实验装置技术说明 一、概述 打开井眼后，井内的岩石被取走，井壁岩石失去原有的支持，取而代之的是泥浆静液压力，在这种新条件下，井眼应力将产生重新分布，使井壁附近产生很高的应力集中，如果岩石强度不够大，就会出现井壁不稳定现象。 页岩压力传递装置的研究方法目前有三种：一是泥浆化学研究，二是岩石力学研究，三是化学和力学耦合起来研究。 泥浆化学的研究：从泥浆化学方面研究井壁稳定，主要研究泥页岩水化膨胀的机理，寻找抑制泥页岩水化膨胀的化学添加剂和泥浆体系，最大限度地减少钻井液对地层的负面影响。 力学方面的研究：页岩力学研究主要包括原地应力状态的确定、岩石力学性质的测定、井眼围岩应力分析，最终确定保持井眼稳定的合理泥浆密度。 化学和力学耦合研究：泥浆化学和页岩力学耦合起来研究，尽可能多地搜集井眼情况资料（如井眼何时以何种方式出现复杂情况），尽可能准确地估计页岩的性能，确定起主要作用的参数有哪些。 特点 1.润湿部分选用316L合金，抗腐蚀、高强度； 2.选用DW6大直径管道、弧形大弯头设计，可有效避免实验时堵漏材料造成管道堵塞； 3.模型进出口设计有回压保护活塞容器，避免钻井液材料造成回压控制部分堵塞失效； 4.选用0.1%FS压力传感器，选用0.25%差压传感器，提高数据精度；使用隔离器避免流体堵塞传感器，同时容器出口采用压力表跟踪校验传感器是否堵塞； 5.利用数据转换卡（采集卡）直接将压力、差压信号传送到计算机采集软件，采集精度高（比二次仪表传送高）； 6.上游驱替泵、下游泵最大工作压力10000psi、具有恒压、恒流、跟踪功能。全部使用日本进口富士伺服控制系统，采用精度0.1%压力传感器，保证流体注入压力的稳定、精确；上游驱替泵使用双缸驱替泵，可连续长时间工作；跟踪泵、控制泵； 7.采用仿制“HIP”阀门管线，美国进口“沃尔顿”耐高温高压聚四氟乙烯密封圈、全氟胶套，保证流程管路、容器及模型部分的密封可以在高温高压下； 二、仪器的功能 利用该装置可开展如下试验： 1.高温高压泥页岩力学-化学耦合作用模拟实验仪是进行压力传递实验等耦合研究的基础。 2.通过实验仪器进行泥页岩力学-化学耦合实验研究。 获得： 1）泥页岩水力压差传递实验（HPT实验），测定极低泥页岩渗透率。 2）化学位差诱导的渗透压力传递实验（OPT实验）测定泥页岩膜效率等参数。 3.地层模拟研究 实验岩样用模拟孔隙液彻底清洗，模拟孔隙液的活度和主要化学成分要与原地孔隙液一致。试验前测量孔隙液的化学组分和活度。 4.研究水力差压对泥页岩中水传输的影响规律；研究化学势差对泥页岩中水传输的影响规律；研究温度的影响。 5.在总结已有成果的基础上，进行力学因素的研究、化学因素的研究、力学与化学耦合的研究，进行多孔弹性介质井壁应力的数值计算。 三、工作条件 1.工作电源：AC220 V 50HZ 20A、AC380V 50HZ 30A（标准三相五线制）； 2.工作环境：通风良好、有水源。