欠平衡钻井与完井冻胶阀性能实验装置

1、欠平衡钻井及完井过程中冻胶阀性能测试仪及其应用欠平衡钻井是20世纪90年代发展起来的新型钻井技术，适应当前石油工业的勘探开发形势，具有很多的技术优势，因此，发展十分迅猛，并具有广阔的应用前景。但是，常规欠平衡钻井主要针对钻进过程而言，而在换转头、取心、中途测试以及处理事故中仍然采用压井的方法。实践证明，这种做法对产层仍具有很强的污染作用。随着欠平衡钻井技术的深入研究和推广应用，国内外油公司对欠平衡技术的要求越来越高，如何实施全过程欠平衡钻井作业，逐渐成为热点问题。冻胶阀作为一种新型的控压手段，可在欠平衡钻井及完井过程中，通过在井口注入井下一定长度的冻胶液，使其在井下温度与压力下形成冻胶，利用自

2、身的强度及与井壁的粘结力来封隔井下压力，避免打入压井液引起的过平衡作业对储层保护的影响。但是在欠平衡钻井作业过程中，冻胶阀的某些性能参数还未能进行准确的评价：1、 井下状态，冻胶的实际存在状态；2、 井下温度、压力下，冻胶的形成时间及强度；3、 不同时间、不同温度下冻胶的成胶强度准确描述（冻胶整体气密性及耐压强度）；4、 井下温度、压力下破胶剂破胶效果评价。针对以上问题研制开发了一种欠平衡钻井及完井过程中冻胶阀及其性能测试仪并进行应用，解决了全过程欠平衡钻井及完井施工中所用冻胶阀的性能准确评价问题：1、在井下状态下，冻胶的实际存在状态；2、在井下温度、压力下，冻胶的形成时间及强度；3、不同时间

3、、不同温度下冻胶的成胶强度准确描述(冻胶整体气密性及耐压强度)；4、在井下温度、压力下，破胶剂随时间的破胶效果评价。通过该仪器测量数据可确定封堵一定压差井下流体所需要注入的冻胶的体积，井下冻胶随时间的强度变化，以及冻胶阀所能封隔井下压力的时间。图一1.氮气瓶；2.减压阀；3.流量计；4.精密压力表；5.控温仪；6.下端压力阀；7.上端压力表8.控温成胶管体；9.加热电阻丝；10.三通；11.密封圈；12温控探头；13.顶盖14减压阀；15.底盖；16.上端压力阀；17.氮气瓶。一、 冻胶强度测试图二90ºC下的冻胶阀的冻胶强度。1、 关闭减压阀2，流量计3，下端压力阀6，装上底盖15

4、，将温控探头12放入控 温成胶管体8中，预热仪器至90ºC；2、 将垫片放入控温成胶管体8中，使其平铺于下端压力孔，然后倒入配置好的待成胶溶液，装上顶盖13，加热5h；3、 测试前，关闭控温仪5，拔出温控探头12，卸去顶盖13；4、 打开下端压力阀6（注意此时流量计关闭，因大管压力较大，液体很容易倒流，所以下端压力阀不可开的过大），之后打开减压阀2，当控温成胶管体（8）尺寸为外径2in、高30cm时，压力不超过0.02Mpa，当控温成胶管体（8）尺寸为外径7in、高100cm时压力不超过0.1Mpa；5、 缓慢开启流量计3，并注意精密压力表4的读数，读取冻胶在控温成胶管体8中开始移动

5、时的最大读数0.04Mpa，如图二；6、 关闭氮气瓶1，待气体排空后，关闭下端压力阀6，然后关闭减压阀2和流量计3；7、 测试完毕。120ºC下的冻胶阀的冻胶强度。1、 关闭减压阀2，流量计3，下端压力阀6，装上底盖15，将温控探头12放入控温成胶管体8中，预热仪器至120ºC；2、 将垫片放入控温成胶管体8中，使其平铺于下端压力孔，然后倒入配置好的待成胶溶液，装上顶盖13，加热5h；3、 测试前，关闭控温仪5，拔出温控探头12，卸去顶盖13；4、 打开下端压力阀6（注意此时流量计关闭，因大管压力较大，液体很容易倒流，所以下端压力阀不可开的过大），之后打开减压阀2，当控温成

6、胶管体（8）尺寸为外径2in、高30cm时，压力不超过0.02Mpa，当控温成胶管体（8）尺寸为外径7in、高100cm时压力不超过0.1Mpa；5、 缓慢开启流量计3，并注意精密压力表4的读数，读取冻胶在控温成胶管体8中开始移动时的最大读数0.04Mpa，如图二；6、 关闭氮气瓶1，待气体排空后，关闭下端压力阀6，然后关闭减压阀2和流量计3；7、 测试完毕。冻胶阀的气密性强度试验1、 关闭减压阀2，流量计3，下端压力阀6，装上顶盖15，将温控探头12放入控温成胶管体8中，预热仪器至80ºC；2、 倒入配置好的待成胶溶液，装上顶盖13，加热5h；3、 测试前，关闭控温仪5，拔出温控探

7、头12，卸去顶盖13；4、 打开下端压力阀6（注意此时流量计关闭，因大管压力较大，液体很容易倒流，所以下端压力阀不可开的过大），之后打开减压阀2，当控温成胶管体（8）尺寸为外径2in、高30cm时，压力不超过0.02Mpa，当控温成胶管体（8）尺寸为外径7in、高100cm时压力不超过0.1Mpa；5、 缓慢开启流量计3，利用底盖15上的小孔产生的高压强，让气体在冻胶中发生气穿，造成鼓泡现象，见图三，并注意精密压力表4的读数，读取冻胶在控温成胶管体8中所形成气泡所能承受的最大压力0.02Mpa；8、 关闭氮气瓶1，待气体排空后，关闭下端压力阀6，然后关闭减压阀2和流量计3；6、 测试完毕图三冻胶阀的冻胶插管实验，1、 使用尺寸为外径7in、高100cm的控温成胶管体8，关闭减压阀2，流量计3，下端压力阀6，装上底盖15，将温控探头12放入控温成胶管体8中，预