[實(shí)用新型]水泥環(huán)環(huán)隙模擬測(cè)試系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720129964.5
• 申請(qǐng)日: 2017-02-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN206554916U
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉子帥;靳建洲;徐明;于永金;李勇;張華;張弛;丁志偉;張順平
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司;中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): E21B47/005
• 分類(lèi)號(hào): E21B47/005;E21B47/002
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11127
• 代理人: 趙燕力,王春光

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及水泥環(huán)環(huán)隙測(cè)試裝置領(lǐng)域，具體是一種水泥環(huán)環(huán)隙模擬測(cè)試系統(tǒng)。

背景技術(shù)

水泥是一種具有先天缺陷的脆性材料，井下水泥環(huán)在射孔彈高能聚流沖擊力的作用下，會(huì)破裂形成宏觀裂紋，油氣井開(kāi)發(fā)過(guò)程中的后續(xù)增產(chǎn)措施使這些裂紋進(jìn)一步擴(kuò)大，致使水泥環(huán)的封隔作用徹底失效。另外水泥石的收縮使界面產(chǎn)生微間隙，這些都可導(dǎo)致后期發(fā)生氣水竄。國(guó)外對(duì)井下水泥環(huán)環(huán)隙的研究主要有兩個(gè)手段：實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值計(jì)算。在實(shí)驗(yàn)方面，主要采用的方法是在兩層同心套管內(nèi)注入水泥，待水泥固結(jié)后在內(nèi)層套管內(nèi)施加液壓或改變套管內(nèi)的溫度，通過(guò)壓力或溫度變化改變兩層套管內(nèi)水泥環(huán)的應(yīng)力狀態(tài)，通過(guò)環(huán)空水泥環(huán)滲透性的改變分析水泥環(huán)的水力膠結(jié)性質(zhì)。國(guó)內(nèi)，2013年西安石油大學(xué)楊振杰等發(fā)明了一種固井水泥環(huán)完整性模擬評(píng)價(jià)試驗(yàn)儀，能夠模擬固井水泥環(huán)所處的井下的環(huán)境條件，模擬井下壓力對(duì)固井水泥環(huán)的損傷，測(cè)定不同條件下固井水泥環(huán)抗壓強(qiáng)度的變化情況，從而評(píng)價(jià)固井水泥環(huán)的抗沖擊韌性和封隔可靠性。2013年中國(guó)石油大學(xué)(華東)王成文等研發(fā)了深水固井水泥環(huán)封隔性能測(cè)試裝置，能夠模擬不同地層條件下液壓載荷變化、變溫循環(huán)對(duì)深水固井水泥環(huán)封隔性能影響。2014年西南石油大學(xué)劉健等發(fā)明了一種高溫高壓固井水泥環(huán)力學(xué)完整性測(cè)試裝置，模擬了在不同管柱結(jié)構(gòu)下水泥環(huán)在高溫高壓環(huán)境中的損傷劣化。但這些研究裝置未能實(shí)時(shí)測(cè)量壓力及溫度變化引起的套管變形情況，不能實(shí)時(shí)判斷環(huán)隙是否產(chǎn)生，不能以可視化形式獲得第一界面(水泥環(huán)和內(nèi)管)與第二界面(水泥環(huán)和外管)的膠結(jié)情況、環(huán)隙的大小、數(shù)量及具體分布情況。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型提供了一種水泥環(huán)環(huán)隙模擬測(cè)試系統(tǒng)，以達(dá)到實(shí)時(shí)觀測(cè)水泥環(huán)環(huán)隙的目的。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種水泥環(huán)環(huán)隙模擬測(cè)試系統(tǒng)，水泥環(huán)環(huán)隙模擬測(cè)試系統(tǒng)包括：水泥環(huán)環(huán)隙模擬測(cè)試裝置，設(shè)置有用于容納水泥環(huán)的容納空間；超聲波成像裝置，設(shè)置在水泥環(huán)環(huán)隙模擬測(cè)試裝置處，超聲波成像裝置能夠?qū)崟r(shí)觀測(cè)水泥環(huán)。

進(jìn)一步地，水泥環(huán)環(huán)隙模擬測(cè)試裝置包括：底座組件和頂蓋組件；內(nèi)管，一端與底座組件能拆卸的密封連接，另一端與頂蓋組件能拆卸的密封連接；外管，一端與底座組件能拆卸的密封連接，另一端與頂蓋組件能拆卸的密封連接，內(nèi)管與外管同軸設(shè)置，內(nèi)管的直徑小于外管的直徑。

進(jìn)一步地，水泥環(huán)環(huán)隙模擬測(cè)試系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)處理裝置；內(nèi)管的外壁上設(shè)置有第一應(yīng)變片，第一應(yīng)變片通過(guò)第一連接線(xiàn)路與數(shù)據(jù)處理裝置連接；外管的外壁上設(shè)置有第二應(yīng)變片，第二應(yīng)變片通過(guò)第二連接線(xiàn)路與數(shù)據(jù)處理裝置連接。

進(jìn)一步地，底座組件包括底座本體、外管法蘭和第一絲堵，底座本體設(shè)置有環(huán)形凸起，第一絲堵的一端密封固定在環(huán)形凸起內(nèi)，第一絲堵的另一端與內(nèi)管一端密封連接；外管的一端內(nèi)壁與環(huán)形凸起的外壁密封連接，外管法蘭套設(shè)在外管的一端外壁處，外管法蘭能夠?qū)⑼夤艿囊欢斯潭ㄓ诘鬃倔w。

進(jìn)一步地，內(nèi)管和外管之間形成環(huán)空，底座本體設(shè)置有氮?dú)庾⑷肟祝獨(dú)庾⑷肟椎囊欢伺c環(huán)空連通，氮?dú)庾⑷肟椎牧硪欢伺c底座本體的外側(cè)連通。

進(jìn)一步地，內(nèi)管和外管之間形成環(huán)空，頂蓋組件包括壓帽和頂板，壓帽的一端密封設(shè)置在內(nèi)管的另一端內(nèi)，壓帽的另一端置于內(nèi)管的另一端外側(cè)；頂板為環(huán)形結(jié)構(gòu)，頂板密封套設(shè)在壓帽外，頂板的一側(cè)表面設(shè)置有環(huán)形頂板凸起，環(huán)形頂板凸起的內(nèi)壁與內(nèi)管另一端的外壁密封，環(huán)形頂板凸起的外壁與外管另一端的內(nèi)壁密封。

進(jìn)一步地，水泥環(huán)環(huán)隙模擬測(cè)試系統(tǒng)還包括注液管，設(shè)置在內(nèi)管內(nèi)，注液管的一端位于內(nèi)管的一端處，注液管的另一端設(shè)置在壓帽內(nèi)，壓帽上開(kāi)設(shè)有壓帽注液孔，壓帽注液孔一端與注液管的另一端連接，壓帽注液孔的另一端與壓帽的外側(cè)連通。

進(jìn)一步地，頂板內(nèi)設(shè)置有頂板注液孔，頂板注液孔的一端與環(huán)空連通，頂板注液孔的另一端與頂板的外側(cè)連通。

進(jìn)一步地，水泥環(huán)環(huán)隙模擬測(cè)試系統(tǒng)還包括拉壓力施加組件，拉壓力施加組件與頂蓋組件連接，拉壓力施加組件能夠向內(nèi)管施加拉力或壓力。

進(jìn)一步地，拉壓力施加組件包括拉壓力傳感器和液壓驅(qū)動(dòng)裝置，拉壓力傳感器的一端與頂蓋組件固定連接，拉壓力傳感器的另一端與液壓驅(qū)動(dòng)裝置連接。

本實(shí)用新型的有益效果是，設(shè)置超聲波成像裝置，能夠?qū)崟r(shí)的以可視化形式檢測(cè)水泥環(huán)的膠結(jié)情況、是否產(chǎn)生環(huán)隙、環(huán)隙大小、數(shù)量及具體分布情況，達(dá)到水泥環(huán)的環(huán)隙實(shí)時(shí)可視的目的。