[發明專利]一種耐高溫高壓泡沫水泥漿強度養護系統及其方法

有效

• 申請號: 201210208464.2
• 申請日: 2012-06-19
• 公開（公告）號: CN103510910A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 劉建;劉偉;丁士東;桑來玉;周仕明;周體秋;汪曉靜;方春飛;張林海
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: E21B33/13
• 分類號: E21B33/13;E21B47/005
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所 11218
• 代理人: 劉明華

技術領域

本發明屬于油田低密度固井領域，尤其涉及一種模擬井下條件的泡沫水泥漿強度養護設備。

背景技術

泡沫水泥是指在常規水泥漿中混入一定量的泡沫,形成固、液、氣三相且具有高度分散性的多相體系。泡沫水泥固井主要是降低水泥漿密度，從而降低環空水泥漿段的液柱壓力，以解決低壓易漏油層的固井漏失問題，并起到保護油層的作用。泡沫水泥漿雖然在50多年前就己被用于建筑行業，但是油井泡沫水泥漿還是在1975年由美國的Aldrich和Mitchell首次提出，1984年，Smith等人在加拿大東海岸的深水地區，使用泡沫水泥進行固井，成功實現了長封固、漏失地層的一次性固井作業。在國內，對使用泡沫水泥進行固井施工的研究始于1985年，隨后相繼在各個油田得以研究和發展，此外隨著發泡和穩泡技術的發展，以及固井設備性能的提高，使得泡沫低密度水泥固井技術得到迅速發展。現在泡沫水泥漿主要包括：物理發泡機械混合和化學反應發泡。物理機械發泡又分成將泡沫預先發好然后與水泥漿泵前混合和在水泥車泵后充氮發泡兩者方式，化學發泡是將發泡劑和泡沫穩定劑分別混入灰樣和配漿水中，在固井施工的過程中兩者因化學反應產生氣泡。與化學反應生成氮氣相比，機械充氮泡沫水泥的強度明顯要高。因為化學發泡的水泥漿中含有強氧化劑，對水泥石的整體性能會產生破壞。且由于化學發泡的化學劑中亞硝酸鹽和氨具有腐蝕性和毒性，亞硝酸鹽和氧化劑與水泥漿外加劑相互之間的作用關系復雜，所以沒有推廣開。

隨著泡沫固井技術的發展，國內盡管泡沫固井技術已在現場展開，但室內對泡沫水泥漿的研究還僅限于從理論上對泡沫水泥漿的性能影響規律進行研究，對泡沫水泥漿的物理發泡的實驗室研究最關鍵的是模擬井下的高溫高壓的條件，在泡沫固井注水泥施工過程中，泡沫水泥漿的流動都存在一定壓力，而且泡沫水泥漿的體積和密度變化都受壓力的影響，因此要真實的測定現場泡沫水泥漿的性能，需在密閉帶壓條件下進行。目前室內采用的機械注氮方式產生泡沫的方式多為機械攪拌發泡，它是將發泡液倒入攪拌漿杯中，然后用攪拌機的葉片剪切發泡液，通過在氣體（一般指氮氣）中攪動液體，把氣體攪入液體中而產生泡沫，通過水泥漿和泡沫混合的相關裝置，采用泡沫在帶壓的情況下產生，在密閉的容器中和水泥漿混合均勻，并在壓力的作用下注入本專利提及的高溫高壓養護漿杯，放入油井水泥石強度評價的高溫高壓養護釜中進行養護的方式，泡沫水泥漿在一定齡期內養護成型，然后脫模，測定泡沫水泥石的強度及滲透率變化規律，為現場推廣泡沫水泥漿的應用具有指導性的作用。

發明內容

本發明為了解決現有技術中存在的技術問題，提出了一種耐高溫高壓泡沫水泥漿強度養護系統及其方法，該裝置能解決實驗室評價模擬井下復雜條件下泡沫水泥石強度發展趨勢的規律的問題，對于優選物理發泡劑和現在進行泡沫水泥漿固井作用具有指導作用。

本發明的技術方案為

一種耐高溫高壓泡沫水泥漿強度養護系統，所述系統包括泡沫水泥漿耐高溫高壓強度養護漿杯，泡沫水泥漿混配漿杯以及帶壓管路；所述混配漿杯在所述帶壓管路下進行泡沫水泥漿發泡和混漿；之后將預混后泡沫水泥漿帶壓輸入養護漿杯中，對水泥石進行強度養護；

所述養護漿杯設置為帶壓結構，用于模擬井下高溫高壓環境；所述帶壓結構采用漿杯內設置活塞結構。

所述帶壓管路包括高壓氮氣罐，高壓管線和控制閥；所述混配漿杯在所述帶壓管路的加壓環境下進行發泡和混漿。

在具體的發明里，所述的養護漿杯包括漿杯1，底座2，三通閥桿8，活塞3，活塞座10和備壓螺桿12；所述三通閥桿8設置底座2內，且在所述閥桿8上設置有水平進液口和底座密封螺釘13；所述活塞3設置在所述漿杯1內腔中；所述備壓螺桿12一端通過工字型活塞座10與活塞3接觸式連接，另一端通過螺扣穿過連桿4，把手設置在所述漿杯1外，用于控制壓力。

為了配合帶壓結構，所述養護漿杯還包括一組固定件和一組密封件；所述固定件包括底座2，底座密封螺釘13，活塞螺釘9，活塞擋環11，連桿4和連桿螺釘5；所述密封件包括底座密封螺釘13，O型密封圈15，底座2的O型密封圈6以及活塞3的O型密封圈7；