專利名稱：半透膜膜效率測試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型水基鉆井半透膜膜效率測試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及 水基鉆井半透膜在高溫高壓下膜效率測試技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
水基鉆井液的護(hù)壁防塌作用有多種多樣途徑和方法，主要方法為密度支撐、封堵防透、抑制水化。而成膜防塌著眼點(diǎn)是在井 壁泥頁巖巖石上，屬于化學(xué)與物理耦合防塌類型，它與在井壁巖石 上發(fā)生的物理封堵、泥餅形成等具有不同的作用原理和含義，但卻 有相似而程度不同的防塌作用效果。井壁巖石表面如果存在半透 膜，采用活度平衡原理可以利用膜兩相流體之間滲透壓差控制流體 中溶劑介質(zhì)朝向地層巖石或者朝向井筒內(nèi)的方向流動(dòng)，從而達(dá)到阻 止或減小井壁泥頁巖因吸水發(fā)生的不穩(wěn)定現(xiàn)象，起到防塌或者輔助 防塌作用效果。類似原理，如果在儲(chǔ)層井壁巖石上也存在半透膜， 則可以起到保護(hù)儲(chǔ)層的作用。進(jìn)而，如果在泥頁巖地層和儲(chǔ)層巖石 上能夠形成完全隔離膜，而且膜強(qiáng)度足以承受垂直于膜面靜動(dòng)壓差 和切向流體沖蝕的作用，不僅將對(duì)防塌和儲(chǔ)層保護(hù)起到更理想的正 面作用，而且會(huì)豐富防塌和儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)手段，更好地滿足鉆井工 程的技術(shù)需要。這樣，對(duì)于半透膜膜效率的測定，變得十分重要。 目前，半透膜膜效率的測定，常用的是用金屬網(wǎng)作為測試用 的載體，將半透膜液浸在金屬網(wǎng)上進(jìn)行測量。這種方法主要問題是 用金屬網(wǎng)模擬井壁，只是達(dá)到了近似的效果，而對(duì)具體的井壁巖層的特性、巖層與半透膜的結(jié)合的具體特點(diǎn)不能體現(xiàn)；另外，在鉆井 過程中會(huì)因?yàn)槟Σ梁豌@井深度的關(guān)系產(chǎn)生高溫和高壓，而由于金屬 網(wǎng)與半透膜結(jié)合的特點(diǎn)，不能測試在高溫和高壓的情況下的狀態(tài)。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型主要目的是解決上述問題，提供一種半透膜膜效率 測試儀，該測試儀既能測試出高溫和高壓的情況下的半透膜膜效率， 又能體現(xiàn)井壁巖層的特性、巖層與半透膜的結(jié)合的具體特點(diǎn)的半透 膜膜效率。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案是 一種半透 膜膜效率測試儀，該測試儀包括支架、清水槽和儲(chǔ)液槽，該測試儀還包 括測試腔；清水槽、儲(chǔ)液槽和測試腔安裝在支架上，清水槽和儲(chǔ)液槽高 度相同，設(shè)置在測試腔的上方；測試腔包括殼體和巖芯夾持器；巖芯夾 持器為一對(duì)凹型槽體，固定連接在殼體上，凹槽的內(nèi)側(cè)夾緊在巖芯的兩 個(gè)外端面；巖芯水平貫穿殼體的內(nèi)部，并與殼體連接部形成密閉空間； 清水槽和儲(chǔ)液槽由管路分別通過巖芯夾持器的左右兩端連接到殼體內(nèi) 巖芯的兩端；
半透膜膜效率測試儀設(shè)有排水閥和排液閥；排水閥和排液閥分別 設(shè)置在清水槽和儲(chǔ)液槽連接到殼體的內(nèi)部空間的管路上；或設(shè)置在清水 槽和儲(chǔ)液槽上，位于與管路的連接部；或設(shè)置在巖芯夾持器上，位于與 管路的連接部；
測高壓是狀態(tài)時(shí)，清水槽、儲(chǔ)液槽和殼體為耐高壓密閉槽，清水 槽、儲(chǔ)液槽分別接有高壓氣體進(jìn)口 a和高壓氣體進(jìn)口 b,殼體設(shè)有高壓保護(hù)氣體進(jìn)口 c和卸壓岡；高壓氣體的壓力小于等于6兆帕；測高溫狀態(tài)時(shí)(高低壓)，半透膜膜效率測試儀設(shè)有加熱裝置； 加熱裝置設(shè)置在殼體內(nèi)壁上，或設(shè)置在殼體外壁上；加熱裝置為電加熱裝置，并設(shè)有控制溫度在300攝氏度以下的溫 控器；半透膜膜效率測試儀設(shè)有冷卻水進(jìn)口和冷卻水出口 ；冷卻水進(jìn) 口和冷卻水出口設(shè)置在殼體上；巖芯夾持器與殼體的連接方式為螺紋連接或設(shè)置 一對(duì)夾緊器螺 紋固定在支架上，夾緊器的兩個(gè)內(nèi)端面分別夾緊巖芯夾持器的兩端， 將應(yīng)巖芯夾持器加緊在殼體上。本實(shí)用新型提供的半透膜膜效率測試儀的工作原理及有益效果 將清水和已知電導(dǎo)率的半透膜液分別放入清水槽和儲(chǔ)液槽，通過管 路，清水和已知電導(dǎo)率的半透膜液分別抵達(dá)巖芯的兩端，清水和半 透膜液向巖芯中部滲透，凈置30分鐘左右，半透膜液在巖芯上形成 穩(wěn)定的滲透膜，半透膜液中的離子和清水在滲透膜處達(dá)到平衡，這時(shí)， 測量半透膜液的電導(dǎo)率，和已知電導(dǎo)率比較，換算成半透膜膜效率； 如需要力o熱力口壓，則控制加熱加壓，并在加壓時(shí)向殼體內(nèi)充入氣壓， 防止巖芯斷裂；這樣，本實(shí)用新型提供的半透膜膜效率測試儀能測 試出高溫和高壓的情況下的半透膜膜效率，又能得到體現(xiàn)井壁巖層 的特性、巖層與半透膜的結(jié)合的具體特點(diǎn)的半透膜膜效率。


圖1:本實(shí)用新型半透膜膜效率測試儀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2:本實(shí)用新型半透膜膜效率測試儀的測試腔的剖示圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例l、常溫常壓下的半透膜膜效率測試儀如圖1、 2所示半透膜膜效率測試儀，該測試儀包括支架l、清 水槽2和儲(chǔ)液槽3，還包括測試腔4;清水槽2、儲(chǔ)液槽3、測試腔4和 支架1為金屬制成，清水槽2、儲(chǔ)液槽3和測試腔4安裝在支架1上， 清水槽2和儲(chǔ)液槽3高度同為距地面1米，設(shè)置在測試腔4的上方半米； 測試腔4包括殼體5和巖芯夾持器6,兩者均為不銹鋼制成；巖芯U為 直徑5厘米、長20厘米的圓柱體；巖芯夾持器6夾住巖芯12,使巖芯 水平貫穿殼體5，并與殼體5連接部形成密閉空間；夾緊器17的兩端由 螺紋固定在支架l上的，兩個(gè)內(nèi)段分別夾緊巖芯夾持器6的兩端，將應(yīng) 巖芯夾持器6加緊在殼體5上；清水槽2和儲(chǔ)液槽3由管路分別通過所 述的巖芯夾持器6的左右兩端連接到殼體5內(nèi)巖芯12的兩端；排水閥7 和排液閥8分別設(shè)置在清水槽2和儲(chǔ)液槽3上，位于與管路的連接部。將清水和已知電導(dǎo)率的半透膜液分別放入清水槽和儲(chǔ)液槽，通過 管路，清水和已知電導(dǎo)率的半透膜液分別抵達(dá)巖芯的兩端，清水和半透 膜液向巖芯中部滲透，凈置30分鐘左右，半透膜液在巖芯上形成穩(wěn)定 的滲透膜，半透膜液中的離子和清水在滲透膜處達(dá)到平衡，這時(shí)，測量 半透膜液的電導(dǎo)率，和已知電導(dǎo)率比較，換算成半透膜膜效率。實(shí)施例2、常溫高壓下的半透膜膜效率測試儀與實(shí)施例1不同之處在于，巖芯12為5厘米*5厘米*20厘米的 長方體；排水閥7和排液閥8分別設(shè)置在巖芯夾持器6的兩端上，位于與管路的連接部；清水槽2和儲(chǔ)液槽3為耐高壓密閉槽，分別接有高壓 氣體進(jìn)口 a9和高壓氣體進(jìn)口 blO;高壓氣體的壓力為6兆帕；殼體5為 耐高壓容器，設(shè)有高壓保護(hù)氣體進(jìn)口 cl8和卸壓閥11;高壓氣體的壓力 為6兆帕；其余同實(shí)施例1。
將清水和已知電導(dǎo)率的半透膜液分別放入清水槽和儲(chǔ)液槽，通過 管路，清水和已知電導(dǎo)率的半透膜液分別抵達(dá)巖芯的兩端，清水和半透 膜液向巖芯中部滲透，加壓、凈置30分鐘左右，半透膜液在巖芯上形 成穩(wěn)定的滲透膜，半透膜液中的離子和清水在滲透膜處達(dá)到平衡，這時(shí)， 測量半透膜液的電導(dǎo)率，和已知電導(dǎo)率比較，換算成半透膜膜效率，高 壓保護(hù)氣體的作用是使巖芯12在兩端高壓的情況下不至斷裂。
實(shí)施例3、高溫常壓下的半透膜膜效率測試儀 與實(shí)施例1不同之處在于，巖芯12為5厘米*3厘米*20厘米的 長方體；排水閥7和排液閥8分別設(shè)置在清水槽2和儲(chǔ)液槽3連接到殼 體5的內(nèi)部空間的管路上；在殼體5內(nèi)壁上設(shè)有電加熱裝置13，由溫控 器16控制溫度在300攝氏度；在殼體5上設(shè)置冷卻水進(jìn)口 14和冷卻水 出口15,通冷卻水；其余同實(shí)施例l。
將清水和已知電導(dǎo)率的半透膜液分別放入清水槽和儲(chǔ)液槽，通過 管路，清水和已知電導(dǎo)率的半透膜液分別抵達(dá)巖芯的兩端，清水和半透 膜液向巖芯中部滲透，加熱、凈置30分鐘左右，半透膜液在巖芯上形 成穩(wěn)定的滲透膜，半透膜液中的離子和清水在滲透膜處達(dá)到平衡，這時(shí)， 測量半透膜液的電導(dǎo)率，和已知電導(dǎo)率比較，換算成半透膜膜效率；冷 卻水的作用是使巖芯12在兩端高溫的情況下不至變形。實(shí)施例4、高溫高壓下的半透膜膜效率測試儀與實(shí)施例2不同之處在于，排水閥7和排液閥8分別設(shè)置在巖芯 夾持器(6)上，位于與所述的管路的連接部；在殼體5內(nèi)壁上設(shè)有電 加熱裝置13,由溫控器16控制溫度在300攝氏度；在殼體5上設(shè)置冷 卻水進(jìn)口 14和冷卻水出口15，通冷卻水；其余同實(shí)施例2。將清水和已知電導(dǎo)率的半透膜液分別放入清水槽和儲(chǔ)液槽，通過 管路，清水和已知電導(dǎo)率的半透膜液分別抵達(dá)巖芯的兩端，清水和半透 膜液向巖芯中部滲透，加壓、加熱、凈置30分鐘左右，半透膜液在巖 芯上形成穩(wěn)定的滲透膜，半透膜液中的離子和清水在滲透膜處達(dá)到平 衡，這時(shí)，測量半透膜液的電導(dǎo)率，和已知電導(dǎo)率比較，換算成半透膜 膜效率；冷卻水的作用是使巖芯12在兩端高溫的情況下不至變形，高 壓保護(hù)氣體的作用是使巖芯12在兩端高壓的情況下不至斷裂。綜上，本實(shí)用新型提供的半透膜膜效率測試儀能測試出高溫和 高壓的情況下的半透膜膜效率，又能得到體現(xiàn)井壁巖層的特性、巖層 與半透膜的結(jié)合的具體特點(diǎn)的半透膜膜效率。雖然本實(shí)用新型利用上述實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)地闡述，但并不是限 定本實(shí)用新型，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，應(yīng)當(dāng)可作各種的更動(dòng)與修改， 在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，應(yīng)^L為本實(shí)用新型的保護(hù)范 圍。
權(quán)利要求1、一種半透膜膜效率測試儀，該測試儀包括支架(1)、清水槽(2)和儲(chǔ)液槽(3)，其特征在于所述的測試儀還包括測試腔(4)；所述的清水槽(2)、儲(chǔ)液槽(3)和測試腔(4)安裝在支架(1)上，清水槽(2)和儲(chǔ)液槽(3)高度相同，設(shè)置在測試腔(4)的上方；所述的測試腔(4)包括殼體(5)和巖芯夾持器(6)；所述的巖芯夾持器(6)為一對(duì)凹型槽體，固定連接在殼體(5)上，凹槽的內(nèi)側(cè)夾緊在巖芯(12)的兩個(gè)外端面；所述的巖芯水平貫穿所述的殼體(5)的內(nèi)部，并與所述的殼體(5)連接部形成密閉空間；所述的清水槽(2)和儲(chǔ)液槽(3)由管路分別通過所述的巖芯夾持器(6)的左右兩端連接到殼體(5)內(nèi)巖芯(12)的兩端。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半透膜膜效率測試儀，其特征在于所述的 半透膜膜效率測試儀設(shè)有排水閥(7 )和排液閥(8 );所述的排水閥(7 )和 排液閥(8 )分別設(shè)置在清水槽(2 )和儲(chǔ)液槽(3 )連接到殼體(5 )的內(nèi)部 空間的管路上，或設(shè)置在清水槽(2)和儲(chǔ)液槽(3)上，位于與所述的管路 的連接部，或設(shè)置在巖芯夾持器(6)上，位于與所述的管路的連接部。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半透膜膜效率測試儀，其特征在于所 述的清水槽(2)和儲(chǔ)液槽(3)為耐高壓密閉槽，分別接有高壓氣體進(jìn) 口 a ( 9)和高壓氣體進(jìn)口 b ( 10);所述的高壓氣體的壓力小于等于6 兆帕。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半透膜膜效率測試儀，其特征在于所述的 殼體(5)為耐高壓容器，設(shè)有高壓保護(hù)氣體進(jìn)口 c (18)和卸壓閥(11); 所述的高壓氣體的壓力小于等于6兆帕。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半透膜膜效率測試儀，其特征在于所述的 半透膜膜效率測試儀設(shè)有加熱裝置(13);所述的加熱裝置(13)設(shè)置在所述的殼體(5)內(nèi)壁上，或設(shè)置在殼體(5)外壁上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的半透膜膜效率測試儀，其特征在于所述 的加熱裝置(13)為電加熱裝置，并設(shè)有控制溫度在300攝氏度以下的溫控 器(16)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l或5所述的半透膜膜效率測試儀，其特征在于所 述的半透膜膜效率測試儀設(shè)有冷卻水進(jìn)口 (14)和冷卻水出口 (15);所述 的冷卻水進(jìn)口 ( 14 )和冷卻水出口 ( 15 )設(shè)置在殼體(5 )上。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半透膜膜效率測試儀，其特征在于所述的 巖芯夾持器(6)與所述的殼體(5)為螺紋連接。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半透膜膜效率測試儀，其特征在于所述的 半透膜膜效率測試儀設(shè)置夾緊器(17);所述的夾緊器(17)的兩個(gè)外端面 分別由螺紋固定在支架(1)上，兩個(gè)內(nèi)端面分別夾緊在巖芯夾持器(6)的 兩個(gè)端面上。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種半透膜膜效率測試儀，該測試儀包括支架、清水槽和儲(chǔ)液槽，還包括測試腔；清水槽、儲(chǔ)液槽和測試腔安裝在支架上，清水槽和儲(chǔ)液槽高度相同，設(shè)置在測試腔的上方；測試腔包括殼體和巖芯夾持器；巖芯夾持器夾住巖芯，使巖芯水平置于殼體中部，并與殼體連接部形成密閉空間；清水槽和儲(chǔ)液槽由管路分別通過所述的巖芯夾持器的左右兩端連接到殼體內(nèi)巖芯的兩端，并在清水槽和儲(chǔ)液槽與巖芯夾持器上設(shè)置排水閥和排液閥；清水槽、儲(chǔ)液槽和殼體可以加壓至6兆帕；殼體內(nèi)可以升溫至300攝氏度。綜上，該半透膜膜效率測試儀能測試出高溫和高壓的情況下的半透膜膜效率，從而能夠模擬鉆井過程產(chǎn)生高溫高壓狀況下的半透膜膜效率。
文檔編號(hào)G01N27/02GK201145679SQ200720187488
公開日2008年11月5日 申請(qǐng)日期2007年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月26日
發(fā)明者孫金生, 林喜斌 申請(qǐng)人:中國石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院