專(zhuān)利名稱：多功能煤層鉆井液動(dòng)態(tài)污染評(píng)價(jià)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種模擬煤層真三軸應(yīng)力條件下的鉆井液對(duì)煤層的侵入、侵入煤 層的深度和程度，以及進(jìn)行各種真三軸應(yīng)力條件下煤層各向異性特征研究的多功能煤層鉆 井液動(dòng)態(tài)污染評(píng)價(jià)裝置，屬煤層氣鉆井液傷害評(píng)價(jià)測(cè)試儀器技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景煤層氣的勘探與開(kāi)發(fā)技術(shù)是在常規(guī)油氣的勘探與開(kāi)發(fā)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的， 常規(guī)油氣的勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)大部分也能成功運(yùn)用于煤層氣勘探開(kāi)發(fā)中，給煤層氣的勘探與開(kāi) 發(fā)工作帶來(lái)了很大的經(jīng)濟(jì)效益。但是，煤層與常規(guī)儲(chǔ)油氣層有著很大的不同之處，煤層潛在的損害因素表現(xiàn)為1、 煤層孔隙和裂隙發(fā)育，鉆井液中的固相和液相進(jìn)入煤層裂隙深處；2、煤是大分子結(jié)構(gòu)的有 機(jī)物，易對(duì)鉆井液水和高分子聚合物吸附，從而影響煤層的滲透性；3、煤層水易與鉆井液發(fā) 生化學(xué)反應(yīng)，從而堵塞煤層裂隙；4、煤層壓力低，易發(fā)生井漏，對(duì)煤層造成損害；5、煤層具 有應(yīng)力敏感性，鉆井過(guò)程中液柱壓力控制失當(dāng)，容易造成滲透流降低；6、煤的機(jī)械強(qiáng)度低， 鉆井施工過(guò)程中產(chǎn)生的煤粉易堵塞煤層孔隙和裂隙。鉆井液對(duì)煤層的傷害主要有一是鉆井液被煤體吸附或吸收，二是鉆井液中固相 顆粒對(duì)煤中裂隙通道的充填堵塞，三是鉆井液柱壓力與煤層壓力之差造成煤層端面割理閉 合，致使煤層透氣性變差，影響產(chǎn)氣量。同時(shí)鉆井壓力對(duì)地層也存在諸多損害，如在過(guò)平衡 鉆進(jìn)時(shí)，井內(nèi)循環(huán)液壓力大于煤層壓力，使作用在井筒附近的純應(yīng)力降低，引起煤層滲透率 增高。但這加大了鉆井液對(duì)煤層的侵入速度和侵人半徑，從而使?jié)B透率降低；而在欠平衡鉆 進(jìn)時(shí)，井內(nèi)循環(huán)液壓力小于煤層壓力，使作用附近的純應(yīng)力增高，引起煤層塑性變形，造成 滲透率大幅度降低。這種作用于煤層的高應(yīng)力，足以引起煤層滲透性滯后現(xiàn)象，造成滲透率 的永久性降低。鉆柱壓力變化和下鉆時(shí)引起的壓力激動(dòng)，也會(huì)通過(guò)鉆井液或直接對(duì)煤層造 成傷害。在微過(guò)平衡鉆井的持續(xù)正壓差和欠平衡鉆井中的脈沖正壓差均會(huì)成為鉆井液中固 相和濾液進(jìn)入地層的動(dòng)力。目前，國(guó)內(nèi)只有油氣層保護(hù)研究單一的模擬鉆井的入井流體損害裝置和測(cè)量巖心 受入井流體損害深度和程度的動(dòng)態(tài)損害評(píng)價(jià)系統(tǒng)。但煤層保護(hù)工作貫穿煤層勘探開(kāi)發(fā)的各 個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，是一項(xiàng)涉及多學(xué)科的綜合配套技術(shù)，上述儀器裝置遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際生產(chǎn)的需 要。因此，研制出能夠模擬煤層真三軸應(yīng)力條件下的鉆井液對(duì)煤層的侵入、以及侵入煤層的 深度和程度，以及進(jìn)行煤層的各種三軸應(yīng)力方面的評(píng)價(jià)試驗(yàn)的動(dòng)態(tài)污染評(píng)價(jià)裝置意義非常 重大，以滿足煤層保護(hù)工作實(shí)際生產(chǎn)的需要。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種模擬煤層真三軸應(yīng)力條件下的鉆井液對(duì)煤層 的侵入、以及侵入煤層的深度和程度，同時(shí)還可以進(jìn)行煤層的各種真三軸應(yīng)力條件下的煤 層各向異性特征研究，以及煤層氣液兩相滲透率測(cè)試的多功能煤層鉆井液動(dòng)態(tài)污染評(píng)價(jià)裝置。本實(shí)用新型是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的的一種多功能煤層鉆井液動(dòng)態(tài)污染評(píng)價(jià)裝置，它由氣體增壓泵、三軸應(yīng)力煤心夾持 器、計(jì)量軸壓泵、回壓調(diào)節(jié)器、氣體質(zhì)量流量計(jì)、氣水分離器、電子天平、計(jì)算機(jī)采集板、泥 漿容器、低壓壓力傳感器、高壓壓力傳感器、烘箱、高壓液體容器、加濕容器、精密平流泵、 ISC0100DX泵、氣體儲(chǔ)氣罐構(gòu)成，其特征在于氣體增壓泵置于烘箱的左側(cè)；氣體儲(chǔ)氣罐、精 密平流泵、加濕容器、計(jì)量軸壓泵、回壓調(diào)節(jié)器、氣體質(zhì)量流量計(jì)、氣水分離器、電子天平置 于烘箱的下部，ISC0100DX泵置于烘箱的右側(cè)；高壓調(diào)壓保護(hù)閥、高壓減壓閥、回壓加壓閥、 泥漿污染閥、低壓調(diào)壓保護(hù)閥、高壓加壓閥、低壓減壓閥、低壓加壓閥、進(jìn)□壓力表、出口壓 力表置于烘箱左邊面板上；計(jì)算機(jī)采集板、低壓壓力傳感器、高壓壓力傳感器置于烘箱左邊 面板的后面；高壓液體容器、三軸應(yīng)力煤心夾持器、泥漿容器置于烘箱的工作間內(nèi)。所述的三軸應(yīng)力煤心夾持器的左右端通過(guò)不銹鋼管線和兩端的六通閥門(mén)座連接， 左端的六通閥門(mén)座通過(guò)管線與加濕容器、高壓液體容器連接，右端的六通閥門(mén)座通過(guò)管線 與回壓調(diào)節(jié)器、回壓閥、氣體質(zhì)量流量計(jì)、氣水分離器連接。所述的氣體增壓泵、氣體儲(chǔ)氣罐與高壓減壓閥、低壓減壓閥、加濕容器通過(guò)管線連 接；ISC0100DX泵、精密平流泵通過(guò)管線與高壓液體容器連接。所述的三軸應(yīng)力煤心夾持器在X軸、Y軸和Z軸三個(gè)方向上開(kāi)有軸壓加壓口，分別 通過(guò)管線和軸壓壓力表與三臺(tái)計(jì)量軸壓泵連接；所述的三軸應(yīng)力煤心夾持器右側(cè)設(shè)置有泥 漿污染通道，泥漿污染通道進(jìn)口與泥漿容器相連，泥漿容器頂部通過(guò)管線與泥漿污染閥連 接，泥漿污染通道出口與泥漿收集桶連接。所述的低壓壓力傳感器、高壓壓力傳感器、氣體質(zhì)量流量計(jì)通過(guò)電線與計(jì)算機(jī)采 集板連接。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果在于該多功能煤層鉆井液動(dòng)態(tài)污染評(píng)價(jià)裝置不僅能模擬煤層真三軸應(yīng)力條件下的鉆 井液對(duì)煤層的侵入、侵入煤層的深度和程度；同時(shí)還可以進(jìn)行各種真三軸應(yīng)力條件下煤層 各向異性特征的研究，測(cè)量煤層煤心在各向異性應(yīng)力條件下滲透率變化以及在真三維壓力 狀態(tài)下煤層鉆井液動(dòng)態(tài)污染前后的滲流變化規(guī)律；還能模擬正壓差、負(fù)壓差、平衡鉆井過(guò)程 中的泥漿動(dòng)態(tài)污染過(guò)程，使煤層污染過(guò)程和滲流測(cè)試過(guò)程一體化，避免多次裝夾煤樣產(chǎn)生 應(yīng)力效應(yīng)；適用于煤層氣液兩相滲透率測(cè)試。解決了目前評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)中常用的偽三軸夾持器 不能在三個(gè)軸向上加載不同軸壓的問(wèn)題，克服了流體驅(qū)替實(shí)驗(yàn)、泥漿污染試驗(yàn)、氣液兩相驅(qū) 替試驗(yàn)要單獨(dú)進(jìn)行的缺陷；具有流程清晰，操作方便、實(shí)驗(yàn)軟件模塊化、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化等 特點(diǎn)。

附圖為多功能煤層鉆井液動(dòng)態(tài)污染評(píng)價(jià)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、低壓調(diào)壓閥，2、氣體增壓泵，3、氣體高壓表，4、高壓調(diào)壓保護(hù)閥，5、高壓 減壓閥，6、回壓加壓閥，7、泥漿污染閥，8、低壓調(diào)壓保護(hù)閥，9、高壓加壓閥，10、低壓減壓閥， 11、低壓加壓閥，12、六通閥門(mén)座，13、進(jìn)口壓力表，14、軸壓加壓閥，15、軸壓壓力表，16、三軸 應(yīng)力煤心夾持器，17、出口壓力表，18、計(jì)量軸壓泵，19、回壓壓力表，20、回壓調(diào)節(jié)器，21、回壓閥，22、氣體質(zhì)量流量計(jì)，23、氣水分離器，24、電子天平，25、計(jì)算機(jī)采集板，26、泥漿容器， 27、低壓壓力傳感器，28、高壓壓力傳感器，29、烘箱，30、高壓液體容器，31、加濕容器，32、精 密平流泵，33、驅(qū)替液，34、ISC0100DX泵，35、氣體儲(chǔ)氣罐。
具體實(shí)施方式
該多功能煤層鉆井液動(dòng)態(tài)污染評(píng)價(jià)裝置由低壓調(diào)壓閥1、氣體增壓泵2、氣體高壓 表3、高壓調(diào)壓保護(hù)閥4、高壓減壓閥5、回壓加壓閥6、泥漿污染閥7、低壓調(diào)壓保護(hù)閥8、高 壓加壓閥9、低壓減壓閥10、低壓加壓閥11、六通閥門(mén)座12、進(jìn)口壓力表13、軸壓加壓閥14、 軸壓壓力表15、三軸應(yīng)力煤心夾持器16、出口壓力表17、計(jì)量軸壓泵18、回壓壓力表19、回 壓調(diào)節(jié)器20、回壓閥21、氣體質(zhì)量流量計(jì)22、氣水分離器23、電子天平24、計(jì)算機(jī)采集板 25、泥漿容器26、低壓壓力傳感器27、高壓壓力傳感器28、烘箱29、高壓液體容器30、加濕容 器31、精密平流泵32、驅(qū)替液33、ISC0100DX泵34、氣體儲(chǔ)氣罐35組成(參見(jiàn)附圖)。氣體增壓泵2置于烘箱29的左側(cè)；氣體儲(chǔ)氣罐35、精密平流泵32、加濕容器31、計(jì) 量軸壓泵18、回壓調(diào)節(jié)器20、氣體質(zhì)量流量計(jì)22、氣水分離器23、電子天平24置于烘箱29 的下部，ISC0100DX泵34置于烘箱29的右側(cè)。高壓調(diào)壓保護(hù)閥4、高壓減壓閥5、回壓加壓 閥6、泥漿污染閥7、低壓調(diào)壓保護(hù)閥8、高壓加壓閥9、低壓減壓閥10、低壓加壓閥11、進(jìn)口 壓力表13、出口壓力表17置于烘箱29左邊面板上。計(jì)算機(jī)采集板25、低壓壓力傳感器27、 高壓壓力傳感器28置于烘箱29左邊面板的后面。高壓液體容器30、三軸應(yīng)力煤心夾持器 16、泥漿容器26置于烘箱29的工作間內(nèi)。所述的三軸應(yīng)力煤心夾持器16的左右端通過(guò)不銹鋼管線和兩端的六通閥門(mén)座12 連接，左端的六通閥門(mén)座12通過(guò)管線與加濕容器31、高壓液體容器30連接，右端的六通閥 門(mén)座12通過(guò)管線與回壓調(diào)節(jié)器20、回壓閥21、氣體質(zhì)量流量計(jì)22和氣水分離器23連接。所述的氣體增壓泵2、氣體儲(chǔ)氣罐35與高壓減壓閥5、低壓減壓閥10、加濕容器31 通過(guò)管線連接；ISC0100DX泵34、精密平流泵32通過(guò)管線與高壓液體容器30連接。 所述的三軸應(yīng)力煤心夾持器16在X軸、Y軸和Z軸三個(gè)方向上開(kāi)有軸壓加壓口，分 別通過(guò)管線和軸壓壓力表15與三臺(tái)計(jì)量軸壓泵18連接，適用于煤層鉆井液動(dòng)態(tài)污染前后 的滲流變化規(guī)律，以及煤層三維各向異性特征的評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)。所述的三軸應(yīng)力煤心夾持器16 的右側(cè)設(shè)置有泥漿污染通道，泥漿污染通道進(jìn)口與泥漿容器26相連，泥漿容器26的頂部通 過(guò)管線與泥漿污染閥7連接，泥漿污染通道的出口與泥漿收集桶連接。所述的低壓壓力傳感器27、高壓壓力傳感器28、氣體質(zhì)量流量計(jì)22通過(guò)電線與計(jì) 算機(jī)采集板25連接。電子天平24、精密平流泵32、ISC0100DX泵34、計(jì)算機(jī)采集板25通過(guò) 通訊線與計(jì)算機(jī)連接。計(jì)算機(jī)通過(guò)應(yīng)用軟件控制儀器運(yùn)行、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理報(bào)表打印 等工作。所述的烘箱29由智能溫度控制器控制加熱，通過(guò)PT100傳感器采集溫度信號(hào)，由 風(fēng)機(jī)提供循環(huán)風(fēng)量，保證烘箱29工作間溫度均勻一致(計(jì)算機(jī)、風(fēng)機(jī)、PT100傳感器圖中未 畫(huà)出)。實(shí)驗(yàn)前，先把煤塊制成50 X 50 X 50cm的標(biāo)準(zhǔn)試樣，并按實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行預(yù)處 理。啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)，并將氣壓增至0. 7Mpa,關(guān)閉氣體儲(chǔ)氣罐35的出口閥，逐步調(diào)節(jié)低壓調(diào) 壓閥1的壓力，啟動(dòng)氣體增壓泵2，將氣體儲(chǔ)氣罐35的壓力增至32Mpa備用，增壓時(shí)壓力的 大小由氣體高壓表3控制。[0024]實(shí)驗(yàn)時(shí)，把樣品裝入三軸應(yīng)力煤心夾持器16內(nèi)，擰緊三軸應(yīng)力煤心夾持器16的X 軸壓蓋和右柱塞，連接好X軸壓、Y軸壓、Z軸壓與計(jì)量軸壓泵18之間的加壓管線，準(zhǔn)備好計(jì) 量軸壓泵18的液壓油。將高壓液體容器30的活塞采用手動(dòng)或氣壓推到底部，將模擬水和 實(shí)驗(yàn)油裝入高壓液體容器30內(nèi)，蓋好液體容器的頂蓋，連接好精密平流泵32與高壓液體容 器30與ISC0100DX泵34之間的管線，準(zhǔn)備好驅(qū)替液33。連接三軸應(yīng)力煤心夾持器16進(jìn) 出口到六通閥門(mén)座12的管線，連接好六通閥門(mén)座12到回壓閥21、電子天平24、氣體質(zhì)量流 量計(jì)22之間的管線。將回壓調(diào)節(jié)器20中注滿水，裝好頂蓋并連接好進(jìn)出口管線。關(guān)閉泥 漿容器26的下出口閥，將實(shí)驗(yàn)?zāi)酀{裝入泥漿容器26內(nèi)，蓋上頂蓋，連接好加壓管線。關(guān)閉 計(jì)量軸壓泵18的泄壓閥，打開(kāi)軸壓加壓閥14，順時(shí)針搖動(dòng)計(jì)量軸壓泵18的手柄，開(kāi)始按X 軸、Z軸、Y軸的順序逐步增加軸壓，待軸壓達(dá)到設(shè)計(jì)壓力時(shí)停止加壓，三向軸壓值必須高于 流動(dòng)壓力2Mpa左右。啟動(dòng)烘箱29上的智能溫度控制器，設(shè)置實(shí)驗(yàn)溫度開(kāi)始加熱，待溫度控 制在設(shè)定溫度范圍之內(nèi)1小時(shí)后，便可開(kāi)始測(cè)試實(shí)驗(yàn)。(1)、三軸應(yīng)力條件下的煤層滲透率測(cè)試。打開(kāi)計(jì)算機(jī)，進(jìn)入多功能煤層鉆井液動(dòng) 態(tài)污染評(píng)價(jià)系統(tǒng)操作主界面，選擇煤層滲透率測(cè)試。根據(jù)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃選擇氣體滲透率測(cè)試或 液體滲透率測(cè)試，當(dāng)進(jìn)行氣體滲透率測(cè)試時(shí)，打開(kāi)烘箱29面板上的高壓調(diào)壓保護(hù)閥4，將高 壓減壓閥5調(diào)節(jié)到5MPa，再依次打開(kāi)低壓調(diào)壓保護(hù)閥8和低壓加壓閥11，將低壓減壓閥10 調(diào)節(jié)到0. IMpa,低壓氣體通過(guò)六通閥門(mén)座12進(jìn)入三軸應(yīng)力煤心夾持器16的左端，通過(guò)測(cè)試 樣品后從三軸應(yīng)力煤心夾持器16的右端流出；打開(kāi)氣水分離器23的進(jìn)口閥，關(guān)閉氣水分離 器23的出水閥，使實(shí)驗(yàn)氣體通過(guò)氣體質(zhì)量流量計(jì)22流出，計(jì)算機(jī)自動(dòng)記錄氣體的流量、壓 差、時(shí)間，并根據(jù)計(jì)算公式自動(dòng)計(jì)算出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。當(dāng)進(jìn)行液體滲透率測(cè)試時(shí)，打開(kāi)高壓液體容器30以及對(duì)應(yīng)的ISC0100DX泵34和 精密平流泵32，實(shí)驗(yàn)流體通過(guò)六通閥門(mén)座12進(jìn)入三軸應(yīng)力煤心夾持器16左端，通過(guò)測(cè)試樣 品后從三軸應(yīng)力煤心夾持器16的右端流出，打開(kāi)回壓閥21前的進(jìn)口閥，打開(kāi)烘箱29面板 上的高壓調(diào)壓保護(hù)閥4，將高壓減壓閥5調(diào)節(jié)到2Mpa或?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)的回壓值，打開(kāi)回壓加壓 閥6加回壓，打開(kāi)氣水分離器23的出口閥，讓實(shí)驗(yàn)流體進(jìn)入電子天平24上的量杯，由計(jì)算 機(jī)自動(dòng)記錄實(shí)驗(yàn)流體的質(zhì)量、壓差、時(shí)間，并根據(jù)計(jì)算公式自動(dòng)計(jì)算出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。該項(xiàng)實(shí)驗(yàn) 能完成煤層在各向異性應(yīng)力條件下的滲透率變化以及煤層三維方向的滲透率測(cè)試，評(píng)價(jià)煤 層三維各向異性特征，同時(shí)作為評(píng)價(jià)煤層受鉆井液動(dòng)態(tài)污染評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。(2)、煤層鉆井液動(dòng)態(tài)污染評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)。按三軸應(yīng)力條件下的煤層滲透率測(cè)試步驟， 首先進(jìn)行煤層液相原始滲透率測(cè)試；完成后，再打開(kāi)三軸應(yīng)力煤心夾持器16的泥漿通道， 打開(kāi)烘箱29面板上的高壓調(diào)壓保護(hù)閥4，將高壓減壓閥5調(diào)節(jié)到3. 5Mpa或?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)的泥漿 污染壓力；打開(kāi)泥漿污染閥7、泥漿容器26下面的出口閥，調(diào)節(jié)泥漿通道上的出口閥，保證 有污染泥漿流出，同時(shí)通過(guò)三軸應(yīng)力煤心夾持器16的左端計(jì)量泥漿污染煤層濾液的濾失 量。在污染實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，可以根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)方案，通過(guò)從三軸應(yīng)力煤心夾持器16左端加注 不同的流體壓力模式，模擬欠平衡、正壓差、平衡鉆井過(guò)程中的泥漿動(dòng)態(tài)污染過(guò)程，完成煤 層污染過(guò)程和滲流測(cè)試過(guò)程一體化，避免多次裝夾煤樣產(chǎn)生應(yīng)力效應(yīng)。如當(dāng)三軸應(yīng)力煤心 夾持器16的右柱塞退出一定距離打開(kāi)泥漿污染通道時(shí)，通過(guò)高壓調(diào)壓保護(hù)閥4加壓，泥漿 在一定壓力下從泥漿污染通道進(jìn)口流入，由樣品端面開(kāi)始污染，從泥漿污染通道出口流出， 從而實(shí)現(xiàn)模擬正壓差鉆井過(guò)程中的泥漿動(dòng)態(tài)污染過(guò)程。負(fù)壓差、平衡鉆井過(guò)程中的泥漿動(dòng)態(tài)污染可通過(guò)調(diào)節(jié)巖心入口壓力和出口端泥漿污染壓力實(shí)現(xiàn)。泥漿污染完成后，再按煤層 滲透率測(cè)試方法測(cè)試污染后的煤層滲透率，由計(jì)算機(jī)根據(jù)污染前后的滲透率變化，綜合評(píng) 價(jià)煤層受鉆井液污染的程度和深度。 (3)、氣液相對(duì)滲透率測(cè)試。首先將飽和模擬水的煤層樣品裝入三軸應(yīng)力煤心夾持 器16，根據(jù)三軸應(yīng)力條件下的煤層滲透率測(cè)試步驟，測(cè)試模擬水的滲透率。打開(kāi)烘箱29面 板上的高壓調(diào)壓保護(hù)閥4，將高壓減壓閥5調(diào)節(jié)到5MPa，再依次打開(kāi)低壓調(diào)壓保護(hù)閥8和低 壓加壓閥11，并將低壓減壓閥10調(diào)節(jié)到0. IMpa0低壓氣體通過(guò)六通閥門(mén)座12進(jìn)入，啟動(dòng) 精密平流泵32，設(shè)定恒壓模式，用0. IMpa的設(shè)定壓力驅(qū)替，打開(kāi)六通閥門(mén)座12的出口端，使 兩相流體進(jìn)入三軸應(yīng)力煤心夾持器16的煤層樣品，流出的兩相流體經(jīng)過(guò)氣水分離器23分 離，氣體進(jìn)入氣體質(zhì)量流量計(jì)22計(jì)量，液體進(jìn)入電子天平24上的量杯，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)記錄 實(shí)驗(yàn)流體的質(zhì)量、壓差、時(shí)間，按氣水相對(duì)滲透率非穩(wěn)態(tài)法計(jì)算方法計(jì)算實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
權(quán)利要求一種多功能煤層鉆井液動(dòng)態(tài)污染評(píng)價(jià)裝置，它由氣體增壓泵(2)、三軸應(yīng)力煤心夾持器(16)、計(jì)量軸壓泵(18)、回壓調(diào)節(jié)器(20)、氣體質(zhì)量流量計(jì)(22)、氣水分離器(23)、電子天平(24)、計(jì)算機(jī)采集板(25)、泥漿容器(26)、低壓壓力傳感器(27)、高壓壓力傳感器(28)、烘箱(29)、高壓液體容器(30)、加濕容器(31)、精密平流泵(32)、ISCO100DX泵(34)、氣體儲(chǔ)氣罐(35)構(gòu)成，其特征在于氣體增壓泵(2)置于烘箱(29)的左側(cè)；氣體儲(chǔ)氣罐(35)、精密平流泵(32)、加濕容器(31)、計(jì)量軸壓泵(18)、回壓調(diào)節(jié)器(20)、氣體質(zhì)量流量計(jì)(22)、氣水分離器(23)、電子天平(24)置于烘箱(29)的下部，ISCO100DX泵(34)置于烘箱(29)的右側(cè)；高壓調(diào)壓保護(hù)閥(4)、高壓減壓閥(5)、回壓加壓閥(6)、泥漿污染閥(7)、低壓調(diào)壓保護(hù)閥(8)、高壓加壓閥(9)、低壓減壓閥(10)、低壓加壓閥(11)、進(jìn)口壓力表(13)、出口壓力表(17)置于烘箱(29)左邊面板上；計(jì)算機(jī)采集板(25)、低壓壓力傳感器(27)、高壓壓力傳感器(28)置于烘箱(29)左邊面板的后面；高壓液體容器(30)、三軸應(yīng)力煤心夾持器(16)、泥漿容器(26)置于烘箱(29)的工作間內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能煤層鉆井液動(dòng)態(tài)污染評(píng)價(jià)裝置，其特征在于所述的 三軸應(yīng)力煤心夾持器(16)的左右端通過(guò)不銹鋼管線和兩端的六通閥門(mén)座(12)連接，左端 的六通閥門(mén)座(12)通過(guò)管線與加濕容器(31)、高壓液體容器(30)連接，右端的六通閥門(mén)座 (12)通過(guò)管線與回壓調(diào)節(jié)器(20)、回壓閥(21)、氣體質(zhì)量流量計(jì)(22)、氣水分離器(23)連 接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能煤層鉆井液動(dòng)態(tài)污染評(píng)價(jià)裝置，其特征在于所述的 氣體增壓泵(2)、氣體儲(chǔ)氣罐(35)與高壓減壓閥(5)、低壓減壓閥(10)、加濕容器(31)通過(guò) 管線連接；ISC0100DX泵(34)、精密平流泵(32)通過(guò)管線與高壓液體容器(30)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能煤層鉆井液動(dòng)態(tài)污染評(píng)價(jià)裝置，其特征在于所述的 三軸應(yīng)力煤心夾持器(16)在X軸、Y軸和Z軸三個(gè)方向上開(kāi)有軸壓加壓口，分別通過(guò)管線 和軸壓壓力表(15)與三臺(tái)計(jì)量軸壓泵(18)連接；所述的三軸應(yīng)力煤心夾持器(16)右側(cè)設(shè) 置有泥漿污染通道，泥漿污染通道進(jìn)口與泥漿容器(26)相連，泥漿容器(26)頂部通過(guò)管線 與泥漿污染閥(7)連接，泥漿污染通道出口與泥漿收集桶連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能煤層鉆井液動(dòng)態(tài)污染評(píng)價(jià)裝置，其特征在于所述的 低壓壓力傳感器(27)、高壓壓力傳感器(28)、氣體質(zhì)量流量計(jì)(22)通過(guò)電線與計(jì)算機(jī)采集 板(25)連接。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種多功能煤層鉆井液動(dòng)態(tài)污染評(píng)價(jià)裝置，屬煤層氣鉆井液傷害評(píng)價(jià)技術(shù)領(lǐng)域。它由氣體增壓泵、三軸應(yīng)力煤心夾持器、計(jì)量軸壓泵、氣體質(zhì)量流量計(jì)、計(jì)算機(jī)采集板、泥漿容器、烘箱、精密平流泵等構(gòu)成。氣體增壓泵置于烘箱的左側(cè)；氣體儲(chǔ)氣罐、精密平流泵、計(jì)量軸壓泵、氣體質(zhì)量流量計(jì)置于烘箱的下部；三軸應(yīng)力煤心夾持器、泥漿容器置于烘箱的工作間內(nèi)。該評(píng)價(jià)裝置不僅能模擬煤層真三軸應(yīng)力條件下鉆井液對(duì)煤層的侵入、侵入深度和程度；還能模擬正壓差、負(fù)壓差、平衡鉆井過(guò)程中的泥漿動(dòng)態(tài)污染過(guò)程，使煤層污染過(guò)程和滲流測(cè)試過(guò)程一體化。解決了目前評(píng)價(jià)裝置不能在三個(gè)軸向上加載不同軸壓的問(wèn)題，具有操作方便、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N15/08GK201635721SQ20102012814
公開(kāi)日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2010年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月3日
發(fā)明者余維初, 岳前升, 楊恒林, 汪偉英, 田中蘭, 肖娜, 胡三清, 蔣光忠, 黃志強(qiáng), 黃磊 申請(qǐng)人:中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院;長(zhǎng)江大學(xué)