[發明專利]水泥環膠結強度評價裝置

有效

• 申請號: 201310719841.3
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN104727805B
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發明（設計）人: 彭志剛;馮茜;齊志剛;徐璧華;曹成章;楊玉豪;魏緒偉;馬德材;王毅;高輝;曹會蓮;路志平;饒鴻飛;馬丁
• 申請（專利權）人: 中石化石油工程技術服務有限公司;中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院;西南石油大學
• 主分類號: E21B47/005
• 分類號: E21B47/005
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司 37107
• 代理人: 侯華頌

一種水泥膠結強度評價實驗裝置，主要由與電控攪拌器為一體的釜蓋(1)、與熱電偶配合使用的養護釜蓋(7)、釜體(2)、巖芯（4)、鉆井液儲液罐(29)、沖洗液儲液罐(35)和管路系統組成，其特征在于，釜體(2)與釜蓋（1、7）螺紋連接，并通過管路和閥門系統與鉆井液儲液罐(29)、沖洗液儲液罐(35)、氮氣源(11)、空氣源(12)以及水源(13)系統相連。與現有測量膠結強度的典型裝置相比，本發明的有益效果在于：評價膠結性能時，模擬了地層巖芯或人造巖芯壁面泥餅形成與沖洗過程，模擬了水泥石與兩個界面同時膠結的情況，更加符合現場實際情況，為確定合理的現場施工方案提供參考依據。

技術領域

本發明涉及石油工程材料檢測技術領域中一種模擬評價油井水泥環膠結強度評價裝置。

背景技術

固井注水泥完成后，水泥環與兩個界面膠結狀態的好壞對固井質量有重大的影響。目前，界面膠結強度的影響因素已較為明確，主要有地層壓力、地層水滲流、地層巖性、水泥石自身性能、鉆井液在地層形成的濾餅以及固井時對濾餅的沖洗效果等。但界面的膠結強度的大小以及水泥環與地層膠結面防竄流能力的強弱無法在井下直接測量。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的空白，為評價水泥環與地層或套管之間的膠結質量而提出一種水泥環膠結強度評價裝置。

本發明的技術方案如下：

一種水泥環膠結強度評價裝置，由壓力釜系統和外圍控制系統兩部分通過氣、液管路連接組成，其中：壓力釜系統包括壓力釜和巖芯、巖芯夾持器、模擬套管，壓力釜包括頂部開口的釜體，與壓力釜頂部開口處分別密閉連接配合的釜蓋和養護釜蓋，其中釜蓋上設有電控攪拌器，電控攪拌器下部連接的攪拌漿葉軸向延伸至釜體底部，養護釜蓋帶有熱電偶，在釜體底座和側部分別設置進出管口，釜體底座沿軸心預制有圓形凹槽，圓形凹槽與底座設置的進出管口貫通；巖芯夾持器上部帶有一圓形托盤，圓形托盤外周邊與模擬套管連接，巖芯夾持器中間固定巖芯，巖芯夾持器下部為與釜體底座上的圓形凹槽插接配合的縮徑凸臺，凸臺中間設有連通于巖芯和釜體底座進出管口之間的通孔，模擬套管套在圓形托盤上方的巖芯部分，頂部設有密封端蓋，密封端蓋居中設有通孔，密封端蓋外周邊通過連接件與圓形托盤連接后將模擬套管和巖芯緊緊夾固，并在巖芯和模擬套管之間形成水泥漿侯凝室；外圍控制系統包括鉆井液儲液罐、沖洗液儲液罐、氮氣源、空氣源、水源以及連接在其間的管路、泵和閥。

上述方案進一步包括：

所述外圍控制系統中，氮氣源與氣體高壓泵、蓄能器、調壓閥相連，在調壓閥后的管路又分兩個支路，支路一通過高壓進氣閥與釜體上部進出管口和排氣閥相連，支路二通過氣竄閥接入釜體底座的巖芯夾持器底部；水源經過進水閥之后，一部分通過液體高壓泵、隔離閥連接釜體上部進出管口和儲液溢出閥，另一部分連接蓄水器、泄壓節止和泄壓泵，還有一部分經過蓄水器與液竄閥后接入釜體底座的巖芯夾持器底部；空氣源經過空氣調壓閥后分成四個支路，支路一經過氣增壓閥接入到氣體高壓泵所在的管路，進而與前述氮氣源管路相連，支路二經過液增壓閥接入到液體高壓泵所在的管路，進而與前述的水源13管路相連，支路三經過空氣至釜閥接入到進水閥和液體高壓泵之間的管路，進而與水源13管路相連，支路四與鉆井液儲液罐、沖洗液儲液罐、三通閥連接到釜體下部的進出管口。

釜體為圓筒型，釜體與釜蓋和養護釜蓋均采用螺紋連接，釜體底部的圓形凹槽邊緣連有3個成120°夾角的小凹槽，圓形凹槽中間還同心嵌入直徑略小的凹槽，巖芯夾持器中下部邊緣分布3個卡扣，尺寸與釜體底座的三個小凹槽一一對應，并將巖芯夾持器下端固定。

巖芯夾持器上部為一鋼制圓形托盤，圓形托盤上面有3個鋼制卡扣，成120°夾角分布，與模擬套管底部連接，圓形托盤外邊緣均勻對稱分布6個螺紋孔；模擬套管為一空心銅管，模擬套管頂部密封端蓋通過螺桿與圓形托盤的螺紋孔連接將模擬套管和巖芯緊緊夾固。

攪拌漿葉的直徑與巖芯直徑相同，頂在巖芯上面。

該裝置中還包括強度測試伺服試驗機。