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专利名称：一种凝胶排水率测试装置及测试方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测试常温常压下堵漏材料特种凝胶ZND在平行板之间排水率大小的凝胶排水率测试装置及测试方法。
背景技术：
随着石油工业的不断发展，所需钻井的井数也越来越多，钻井深度也越来越深，而在钻井过程中都普遍存在有漏失的情况发生。特别在四川川东地区，井漏情况频繁发生而且部分情况非常严重，治漏的难度也非常大。据近几年的资料分析发现，井漏的情况普遍发生于每一 口径的钻井过程中。其中一般井漏占50%以上，一次性堵漏成功率可达70% ;严重井漏占20% 30%，严重井漏的堵漏成功率不高，一般要经过数次堵漏才能成功，有时候还会有复发的情况发生，恶性漏失占10% 20%，漏失均会对工程造成巨大的经济、人力、物力损失，并大大延长工期。特种凝胶ZND是西南石油大学罗平亚院士研制的新型聚合物堵漏剂，针对裂缝型、溶洞型漏失的特点，以超分子化学和结构流体理论为基础，通过在大分子链上引入特殊功能集团而合成的一种水溶性高分子材料。目前特种凝胶ZND已经在部分油田的井漏问题上得到了应用，取得了一定的成功。为了解特种凝胶ZND的具体性能，特别是凝胶在地层中排开水的能力，是一个值得关注的问题。目前没有专门的仪器能够在模拟地层压力条件下，测试特种凝胶的排水率。

发明内容
本发明的目的是:为了科学评价特种凝胶ZND在常温条件下的排水率，为油田使用特种凝胶ZND以及对其性能进行研究提供科学的依据和必要的实验数据，特提供一种凝胶排水率测试装置及测试方法。为了达到上述目的。本发明解决此技术问题所采用的技术方案是:一种凝胶排水率测试装置由氮气供应及控制系统、地层模拟系统、储集系统、观测系统以及压力测试系统组成。其主要结构概况是:由氮气瓶和低压调压阀、气体容器、进气阀以及出气阀组成的氮气供应及控制系统为整套装置提供稳定而持续的压力源，保证装置在测试过程中不会因为压力的不稳定而造成实验的失败，此部分即装置的动力部分。由有机玻璃板、固定铁板、螺丝螺母、可填充的固体物质构成的地层模拟系统，对井下不同地层条件进行模拟，由于有机玻璃板与固定铁板之间的缝隙是可以连续调整的，所以可以对井下裂缝宽度的模拟达到一个非常高的精度。再加上可以在其中加入固体物质以填充，还可以模拟出地层中凹凸不平的曲折形态。由左移动指不液管、右移动指不液管组成的储集系统，能够在其中储集特种凝胶ZND和指示液。由压力自动控制仪、储液杯、电子天平构成的压力测试系统，可以推算特种凝胶ZND的启动压力大小。由移动指示液、量筒以及摄像机构成的观测系统，可以除了利用肉眼观察特种凝胶ZND在仪器中的运动情况之外，还可以利用摄像机连续录像对将运动过程录制下来，反复观察分析。
一种凝胶排水率测试装置，是由氮气瓶、低压调压阀、压力表、进气阀、放气阀、压力自动控制仪、气体容器、平行板地层模拟装置、量筒、摄像机A、摄像机B、左侧移动指示液管、右侧移动指示液管、储液杯和电子天平组成，其结构特征是:氮气瓶瓶口用管线与低压调压阀相连接，在低压调压阀上安装有压力表，低压调压阀出口用管线连接进气阀；压力自动控制仪左端与进气阀相连接，右端与放气阀相连接，中部与气体容器相连接；气体容器用三通管线与压力自动控制仪相连接，三通管线的另一端连接左侧移动指示液管，左侧移动指示液管下方安装有排液阀；左侧移动指示液管的右侧连接有平行板地层模拟装置，在平行板地层模拟装置右侧连接有右侧移动指示液管；右侧移动指示液管上方连接量筒，右侧移动指示液管下方连接带开关导管，导管下方伸入储液杯中，储液杯的下方设置电子天平；在量筒的一侧安装有一台摄像机A，记录量筒中指示液的变化；在平行板地层模拟装置外安装有一台摄像机B，记录特种凝胶ZND在其中的运动情况。在平行板地层模拟装置四周安装有螺丝钉固定。本发明装置的测试方法是:先将上述测试装置安放在水平实验台上，取下平行板地层模拟装置的有机玻璃板，根据不同实验的要求，对平行板地层模拟装置的固定铁板部分进行处理，填充进固体物质，以达到模拟不同类型地层的目的，在平行板地层模拟装置中充满指示液；然后将有机玻璃板安放在平行板地层模拟装置的固定铁板上，安装上螺丝钉并旋紧；在平行板地层模拟装置左侧移动指示液管中加入特种凝胶ZND，在平行板地层模拟装置右侧移动指示液管中加入指示液；检查进气阀和放气阀应处于关闭状态，检查平行板地层模拟装置右侧移动指示液管下方的带开关导管的开关应处于关闭状态，将储液杯放置在电子天平上，将电子天平放置在右侧移动指示液管下方带开关导管的下面，打开电子天平开关；缓慢打开氮气瓶开关，缓慢打开进气阀，让气体进入气体容器，待气体容器充满后，氮气会推动平行板地层模拟装置左侧移动指示液管内的特种凝胶ZND往平行板地层模拟装置中运动，在特种凝胶ZND开始进入平行板地层模拟装置时，打开右侧移动指示液管下方带开关导管，指示液顺着带开关导管排到储液杯中；打开摄像机A和摄像机B ;平行板地层模拟装置右侧移动指示液管内指示液被挤出，用量筒内指示液的液面高度的变化，可以很直观地观察到特种凝胶ZND在平行板地层模拟装置中的前进速度和速度变化规律。储液杯中的指示液的体积就是特种凝胶进入平行板地层模拟装置的体积，用电子天平准确称量其重量，再经过计算得到特种凝胶ZND准确体积；实验结束后，打开右侧移动指示液管下方带开关导管，放出多余指示液；打开左侧移动指示液管下方排液阀放出多余特种凝胶ZND ;拆下平行板地层模拟装置的有机玻璃板，对有机玻璃板和平行板地层模拟装置的固定铁板进行清洗，晾干后再将平行板地层模拟装置的有机玻璃板安放回去，安装上螺丝钉并旋紧。与现有技术相比，本发明的有益效果是:(1)独创性地发明了针对特种凝胶ZND的排水性的测试装置；(2)仪器采用可视化的有机玻璃板作为平行板模拟装置，整个过程更直观明确。(3)采用气体作为动力源，其压力精确控制，并且稳定不会产生波动而导致实验有较大误差。


图1为本发明一种凝胶排水率测试装置的结构示意图。
图2为测试装置的的平行板地层模拟装置的正视图。
图3为测试装置的的平行板地层模拟装置的侧视图。
图中:1、氮气瓶，2、低压调压阀，3、进气阀，4、气体容器，5、放气阀，6、平行板地层模拟装置，7、量筒，8、摄像机A，9、右侧移动指示液管，10、带开关导管，11、储液杯，12、电子天平，13、摄像机B，14、左侧移动指示液管，15、压力自动控制仪，16、排液阀，17、螺丝钉、18压力表，19、三通管线，20、有机玻璃板，21、固定铁板。
具体实施方式
下面结合附图对本测试装置作进一步说明:
先将上述测试装置安放在水平实验台上，取下平行板地层模拟装置6的有机玻璃板20，根据不同实验的要求，对平行板地层模拟装置6的固定铁板21部分进行处理，填充进固体物质，以达到模拟不同类型地层的目的，在平行板地层模拟装置6中充满指示液；然后将有机玻璃板20安放在平行板地层模拟装置6的固定铁板21上，安装上螺丝钉17并旋紧；在平行板地层模拟装置6左侧移动指示液管14中加入特种凝胶ZND，在平行板地层模拟装置6右侧移动指示液管9中加入指示液；检查进气阀3和放气阀5应处于关闭状态，检查平行板地层模拟装置6右侧移动指示液管9下方的带开关导管10的开关应处于关闭状态，将储液杯11放置在电子天平12上，将电子天平12放置在右侧移动指示液管9下方带开关导管10的下面，打开电子天平12开关；缓慢打开氮气瓶I开关，缓慢打开进气阀3，让气体进入气体容器4，待气体容器4充满后，氮气会推动平行板地层模拟装置6左侧移动指示液管14内的特种凝胶ZND往平行板地层模拟装置6中运动，在特种凝胶ZND开始进入平行板地层模拟装置6时，打开右侧移动指示液管9下方带开关导管10，指示液顺着带开关导管10排到储液杯11中；打开摄像机AS和摄像机B13 ;平行板地层模拟装置6右侧移动指示液管9内指示液被挤出，用量筒7内指示液的液面高度的变化，可以很直观地观察到特种凝胶ZND在平行板地层模拟装置6中的前进速度和速度变化规律；储液杯11中的指示液的体积就是特种凝胶进入平行板地层模拟装置6的体积，用电子天平12准确称量其重量，再经过计算得到特种凝胶ZND准确体积；实验结束后，打开右侧移动指示液管9下方带开关导管10，放出多余指示液；打开左侧移动指示液管14下方排液阀16放出多余特种凝胶ZND ；拆下平行板地层模拟装置6的有机玻璃板20，对有机玻璃板20和平行板地层模拟装置6的固定铁板21进行清洗，晾干后再将平行板地层模拟装置6的有机玻璃板20安放回去，安装上螺丝钉17并旋紧。
权利要求
1.一种凝胶排水率测试装置，是由氮气瓶、低压调压阀、压力表、进气阀、放气阀、压力自动控制仪、气体容器、平行板地层模拟装置、量筒、摄像机A、摄像机B、左侧移动指示液管、右侧移动指示液管、储液杯和电子天平组成，其特征是:氮气瓶(I)瓶口用管线与低压调压阀(2)相连接，在低压调压阀(2)上安装压力表(18)，低压调压阀(2)出口用管线连接进气阀(3 );压力自动控制仪(15 )左端与进气阀(3 )相连接，右端与放气阀(5 )相连接，中部与气体容器(4)相连接；气体容器(4)用三通管线(19)与压力自动控制仪(15)相连，三通管线(19)的另一端连接左侧移动指示液管(14)，左侧移动指示液管(14)下方安装排液阀(16)；左侧移动指示液管(14)的右侧连接平行板地层模拟装置(6)，在平行板地层模拟装置(6)右侧连接右侧移动指示液管(9);右侧移动指示液管(9)上方连接有量筒(7)，右侧移动指示液管(9)下方连接带开关导管(10)，带开关导管(10)下方伸入储液杯(11)中，储液杯(11)的下方设置电子天平(12);在量筒(7)的一侧安装有一台摄像机A (8);在平行板地层模拟装置(6)外安装有一台摄像机B (13);在平行板地层模拟装置(6)四周用螺丝钉(17)固定。
2.一种如权利要求1所述凝胶排水率测试装置的测试方法，其特征是:先将上述测试装置安放在水平实验台上，取下平行板地层模拟装置(6)的有机玻璃板(20)，根据不同实验的要求，对平行板地层模拟装置(6)的固定铁板(21)部分进行处理，填充进固体物质，以达到模拟不同类型地层的目的，在平行板地层模拟装置(6)中充满指示液；然后将有机玻璃板(20)安放在平行板地层模拟装置(6)的固定铁板(21)上，安装上螺丝钉(17)并旋紧；在平行板地层模拟装置(6)左侧移动指示液管(14)中加入特种凝胶ZND，在平行板地层模拟装置(6)右侧移动指示液管(9)中加入指示液；检查进气阀(3)和放气阀(5)应处于关闭状态，检查平行板地层模拟装置(6)右侧移动指示液管(9)下方的带开关导管(10)的开关应处于关闭状态，将储液杯(11)放置在电子天平(12)上，将电子天平(12)放置在右侧移动指示液管(9)下方带开关导管(10)的下面，打开电子天平(12)开关；缓慢打开氮气瓶(I)开关，缓慢打开进气阀(3)，让气体进入气体容器(4)，待气体容器(4)充满后，氮气会推动平行板地层模拟装置(6)左侧移动指示液管(14)内的特种凝胶ZND往平行板地层模拟装置(6)中运动，在特种凝胶ZND开始进入平行板地层模拟装置(6)时，打开右侧移动指示液管(9)下方带开关导管(10)，指示液顺着带开关导管(10)排到储液杯(11)中；打开摄像机A (8)和摄像机B (13);平行板地层模拟装置(6)右侧移动指示液管(9)内指示液被挤出，用量筒(7)内指示液的液面高度的变化，可以很直观地观察到特种凝胶ZND在平行板地层模拟装置(6)中的前进速度和速度变化规律；储液杯(11)中的指示液的体积就是特种凝胶进入平行板地层模拟装置(6)的体积，用电子天平(12)准确称量其重量，再经过计算得到特种凝胶ZND准确体积；实验结束后，打开右侧移动指示液管(9)下方带开关导管(10)，放出多余指示液；打开左侧移动指示液管(14)下方排液阀(16)放出多余特种凝胶ZND ;拆下平行板地层模拟装置(6 )的有机玻璃板(20 )，对有机玻璃板(20 )和平行板地层模拟装置(6)的固定铁板(21)进行清洗，晾干后再将平行板地层模拟装置(6)的有机玻璃板(20)安放回去，安装上螺丝钉(17)旋紧。
全文摘要
本发明涉及一种用于测试特种凝胶ZND在模拟装置间排水率大小的凝胶排水率测试装置及测试方法。为油田使用特种凝胶并对性能进行研究提供科学依据和必要的实验数据。其技术方案氮气瓶管线连接低压调节阀，再连接进气阀；压力自动控制仪连接进气阀与放气阀，并连接气体容器，气体容器再连接左侧移动指示液管，其下方安装排液阀；平行板地层模拟装置左右段连接左右移动指示液管，在右侧移动指示液管上方接有量筒，下方联带开关导管，导管伸入储液杯，储液杯放在电子天平上；装置后面为固定铁板、前面为有机玻璃板，用螺丝钉固定。本测试装置用可视化的有机玻璃板过程直观，采用气体为动力源，精确控制压力；用于特种凝胶ZND排水性的测试。
文档编号G01N5/00GK103175750SQ201310088759
公开日2013年6月26日 申请日期2013年3月20日 优先权日2013年3月20日
发明者王平全, 白杨, 朱涛, 杨坤宾 申请人:西南石油大学