[發明專利]一種固井第二界面膠結質量的評價裝置及實驗方法

有效

• 申請號: 201611247445.5
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106596400B
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 楊浩;吳少誠
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04;G01N1/28
• 代理公司: 北京中譽威圣知識產權代理有限公司 11279
• 代理人: 蔣常雪

1.一種固井第二界面膠結質量的評價裝置，其特征在于，包括釜體，釜體內部設置有巖心，巖心與釜體之間設置有水泥環；巖心頂部套有巖心帽，巖心帽下緣與水泥環之間設置有間隙；巖心底部設置有羊毛墊；水泥環外側面與釜體內側面緊密組成第一界面氣竄通道，巖心外側面與水泥環內側面緊密組成第二界面氣竄通道；

所述的釜體外側面緊密設置有加熱套，加熱套內部設置有熱電偶，加熱套外側面緊密設置有保溫層；

所述的釜體上部分連接上端蓋，上端蓋下部設置有上堵頭和上陶瓷墊圈，上堵頭上設置有密封圈、第一界面氣竄氣體收集口、巖心體滲透氣體收集口和第二界面氣竄氣體收集口；

所述的釜體下部分連接下端蓋，下端蓋上表面依次緊密設置有下陶瓷墊圈、下封頭和下堵頭，下堵頭與釜體的間隙處設置有石墨填料，下堵頭中軸線方向設置有高壓氣體管道，下堵頭與水泥環之間設置有過氣槽；

所述的高壓氣體管道連接兩條管線：一是通過特殊單向閥連接氣體壓力表、氣體穩壓閥和氮氣源，二是通過第一控制閥連接第一液壓壓力表和第一液壓泵；

所述的第一界面氣竄氣體收集口、巖心體滲透氣體收集口和第二界面氣竄氣體收集口分別通過管道連接第一界面氣竄氣體集氣瓶、巖心體滲透氣體集氣瓶和第二界面氣竄氣體集氣瓶；沿氣體流動方向，每個管道上依次設置有回壓閥、壓力表和流量計；

所述的第一界面氣竄氣體收集口還通過管道連接第二控制閥、第三控制閥、第二液壓壓力表和第二液壓泵，第二界面氣竄氣體收集口還通過管道連接至第二控制閥和第三控制閥之間的管道上。

2.如權利要求1所述的一種固井第二界面膠結質量的評價裝置，其特征在于，所述的熱電偶、壓力表、第二液壓壓力表、氣體壓力表、第一液壓壓力表和流量計分別電連接計算機。

3.一種利用如權利要求1或2所述的固井第二界面膠結質量的評價裝置的實驗方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

1)制備泥餅：將巖心烘干，放入巖心真空飽和裝置中，抽真空處理，在抽真空環境下飽和地層鉆井液，在巖心外表面模擬地層泥餅的形成；

2)沖洗：泥餅形成后，將巖心放入該裝置中并固定住，由高壓氣體管道泵入固井常用的沖洗液，由第一界面氣竄氣體收集口、第二界面氣竄氣體收集口以及巖心體滲透氣體收集口流出，并持續一段時間，之后放掉沖洗液，換成隔離液根據實驗需要循環一定時間后將裝置內的液體全釋放掉，模擬后續施工中沖洗液和隔離液對地層界面的作用；

3)制備水泥環：取出巖心在巖心上套上巖心帽，在釜體中放入羊毛墊，之后將巖心放入釜體中的羊毛墊上并固定住，向巖心和釜體之間的環空處注入水泥漿，待注入水泥漿完畢后，蓋上堵頭、上陶瓷墊圈和上端蓋，在第一液壓泵和第二液壓泵的作用下，通過高壓氣體管道、第一界面氣竄氣體收集口和第二界面氣竄氣體收集口注入水泥養護時所需壓力的壓力流體，同時打開加熱帶加熱至設定溫度，根據實驗以及實際需要，在一定的溫度條件下養護適當時間；

4)高壓氣體管道換接特殊單向閥，第一界面氣竄氣體收集口和第二界面氣竄氣體收集口換接回壓閥，調整回壓閥，設定回壓閥的壓力為釜體內部壓力，即水泥養護所需壓力；

5)由高壓氣體管道通入高壓氣體，逐漸增大氣壓，觀察第二界面氣竄氣體集氣瓶是否有氣泡產生和氣體氣壓表的壓力變化，若出現氣泡或氣體氣壓表出現顯著變化，則表明第二膠結界面處已竄通，此時氣體氣壓表所得氣壓為第二膠結界面的抗竄壓力大小，可表征第二膠結界面的膠結質量。

4.如權利要求3所述的實驗方法，其特征在于，在步驟1）中，巖心烘干的時間為45-50h，抽真空的時間為6-10h，巖心真空飽和裝置中真空度不小于0.1MPa，飽和地層鉆井液的時間為6-10h。