[發明專利]儲氣庫完井套管-水泥環粘結強度測試試件及其制作方法

無效

• 申請號: 201210062759.3
• 申請日: 2012-03-12
• 公開（公告）號: CN102536202A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 王同濤;閆相禎;楊秀娟
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(華東)
• 主分類號: E21B47/005
• 分類號: E21B47/005;E21B33/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于油氣資源開發領域，具體地，涉及一種應用于儲氣庫完井套管、水泥環粘結強度測試的試件及其制作方法。

背景技術

在儲氣庫完井套管設計和安全性評價過程中，精確獲得套管與水泥環間粘結強度是至關重要的。已有的方法采用矩形鋼板模擬套管，將水泥漿澆筑在鋼板上制作套管-水泥環粘結強度測試試件。該方法主要存在以下2個方面上的缺點：

(1)、在制作試件制作過程繁瑣、成功率不高。由于試件尺寸較小不易固定，同時水泥漿在硬化過程中經常出現與鋼板脫離的現象，造成試件制作成功率只有30％左右。

(2)、試件測試結果精度低。由于采用鋼板模擬套管并不能反映套管與水泥環間的粘結強度，使得測試結果普遍偏低，與現場監測值間的平均誤差在60％左右。

上述原因造成了采用已有的測試試件進行實驗將會給儲氣庫完井套管設計和安全評價帶來隱患。

發明內容

本發明的目的在于提供一種應用于儲氣庫完井套管、水泥環粘結強度測試的試件及其制作方法。本發明直接采用實際儲氣庫完井套管作為實驗材料，制作完成儲氣庫完井套管-水泥環粘結強度測試試件；解決套管與完井水泥環間粘結強度測試中存在的難題。

本發明的技術方案如下：

一種儲氣庫完井套管-水泥環粘結強度測試試件，包括套管短節、水泥環；水泥環為一正四棱柱體，套管短節為一圓管，圓管的軸線與正四楞柱體的軸線重合；其特征在于：套管短節上端高出水泥環，套管短節下端位于水泥環下底面以上；套管短節下端與水泥環下底面間留有圓孔，圓孔直徑為套管短節外徑。

優選地，水泥環的長度和寬度分別為3倍套管短節外徑，水泥環的高度為65cm；套管短節長度65cm，套管短節上端比水泥環上端面高出5cm；圓孔高度為5cm。

優選地，水泥環由G級油井水泥、石英砂和外添加劑制成，外壁粗糙度小于2mm。

優選地，外添加劑為水泥增強劑CXB6-1或水泥膨脹劑PZ-1或水泥膨脹型增塑劑HPZ或水泥降失水劑HYJ。

一種儲氣庫完井套管-水泥環粘結強度測試試件的制作方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)、套管短節制備：選取儲氣庫完井使用的套管，利用切割機將套管切割成套管短節，用手工或者機器將表面打磨、清洗干凈，然后烘干；

(2)、墊片制備：從相同套管上截取5cm制成墊片；墊片上均勻刷涂機油或者潤滑油；

(3)、模具制備：根據套管外徑尺寸制作試件模具，模具為木質無頂蓋的長方體，模具長和寬度取為3倍套管直徑，高度為套管短節長度；

(4)、水泥漿制備：根據套管尺寸計算得到木模尺寸及體積，水泥、石英砂、外添加劑的質量配比按照儲氣庫完井水泥漿的配比選用，所制備水泥漿的體積為1.2倍木模體積；

(5)、試件澆筑：將墊片放在模具底板中心位置處，并采用沉頭水泥釘沿墊片內壁將墊片固定在模具底板中心，水泥釘釘頭要比墊片高出20mm～30mm；將套管短節通過水泥釘與墊片連接，保證短節和墊片同軸；將水泥漿倒入模具至1/3位置處，采用振動器振動搗實；再加入水泥至模具2/3位置處，采用振動器振動搗實；再加入水泥至模具頂部，采用振動器振動搗實；

(6)、試件養護：將試件放入養護箱中養護，養護溫度為28～35℃、相對濕度為75～85％，養護28天；

(7)、試件成型：養護完成后，脫模，然后將墊片取出，制得儲氣庫完井套管-水泥環粘結強度測試試件。

優選地，模具制作完成后，在模具內壁均勻刷涂機油或者潤滑油，在內壁形成約1mm厚油層。

優選地，模具內壁粗糙度不大于0.5mm；模具四周壁面厚度不小于3cm、底板厚度不小于5cm。

優選地，模具采用外部鐵箍加固連接，分別位于模具頂部、中間和底部位置均勻設置3個鐵箍；模具的各個面之間采用沉頭水泥釘連接，沉頭水泥釘間距為10cm。

優選地，采用與鉆井液性質一致的水基或者油基清洗劑對套管短節進行清洗。

優選地，套管短節、墊片制造長度誤差控制在±0.5％，套管短節、墊片的端面粗糙度不大于2um。

本發明適用于所有類型的套管和水泥類型，可以用于油井、氣井完井套管與水泥環膠結強度測試；本試件制作過程簡單，制作成功率高，實際室內實驗已經驗證本發明測試結果具有較高的精度，可以為評價儲氣庫完井套管安全提供基礎數據。

附圖說明

圖1是儲氣庫套管-水泥環粘結強度測試試件正視示意圖；

圖2是儲氣庫套管-水泥環粘結強度測試試件俯視示意圖；