[發明專利]高溫高壓測井室內模擬裝置及其試驗方法

在審

• 申請號: 201810840932.5
• 申請日: 2018-07-27
• 公開（公告）號: CN108952684A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 許明標;王曉亮;文華;楊曉榕
• 申請（專利權）人: 長江大學;荊州嘉華科技有限公司
• 主分類號: E21B47/005
• 分類號: E21B47/005
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 黃君軍

本發明實施例公開了一種高溫高壓測井室內模擬裝置及其試驗方法，包括：試驗釜，其包括釜體、密封釜蓋以及模型構件；測量探頭，其包括探桿、多個直探頭以及多個斜探頭，探桿一端穿過密封釜蓋，插入到套管內，直探頭以及斜探頭與探桿側壁連接，布置于套管內；加熱器，其與釜體外壁抵接；加壓裝置，其包括壓力機以及加壓管。本發明能夠模擬水泥環完全膠結、一界面出現間隙、二界面出現間隙以及自由套管四種情況，并且通過在子腔體以及間隙內填充水、油或者不填充介質，來模擬自由套管內充滿水、油或者氣介質這三種情況，通過這些模擬獲得不同情況下的聲幅曲線圖，并和實際測井過程中獲得的聲幅曲線圖比對，來了解固井的膠結情況。

技術領域

本發明涉及測井技術領域，尤其涉及一種高溫高壓測井室內模擬裝置及其試驗方法。

背景技術

油井固井的主要目的是封隔油、氣、水層，保護生產層以及加固井壁。固井后套管-水泥環-地層形成的膠結體，作為固井屏障保障油井井筒完整性。但是在實際生產過程中，固井屏障在長期的工作狀態下溫度不斷變化，同時受到各種載荷作用，部分井會出現水泥環密封失效造成井口環空帶壓，地層層間流體互竄等問題，導致固井屏障失效，嚴重影響油井的使用壽命，甚至引發重大事故發生。因此，對于井筒完整性的研究，有利于我們發現固井質量存在的問題并進行改進，而現有的室內研究集中在井下溫度、壓力與抗竄強度影響，或者是通過流體流量檢測井筒完整性，雖然也實現了高溫高壓環境測試，實際上是作為一種驗竄裝置，通常只能判斷膠結質量好壞、界面是否存在間隙，并不能準確判斷界面產生間隙所在位置，同時也不能分辨界面間隙所含油、氣、水等介質的具體情況。

發明內容

本發明的目的在于克服上述技術不足，提出一種高溫高壓測井室內模擬裝置及其試驗方法，解決現有技術中只能判斷膠結質量好壞、界面是否存在間隙，并不能準確判斷界面產生間隙所在位置，同時也不能分辨界面間隙所含油、氣、水等介質的技術問題。

為了達到上述技術目的，本發明實施例提供了一種高溫高壓測井室內模擬裝置及其試驗方法，該高溫高壓測井室內模擬裝置包括：

試驗釜，其包括釜體、密封釜蓋以及模型構件，釜體上端開口，與密封釜蓋可拆卸連接，形成一測量腔，模型構件內置于測量腔內，下端與釜體下底面密閉連接，模型構件包括套管以及套接于套管外的模擬地層，模擬地層與套管之間形成一水泥腔，水泥腔包括四個子腔體，第一子腔體、第二子腔體、第三子腔體以及第四子腔體依次連接圍繞套管形成一環形，至少一個子腔體內填充有水泥；

測量探頭，其包括探桿、多個直探頭以及多個斜探頭，探桿一端穿過密封釜蓋，插入到套管內，直探頭以及斜探頭與探桿側壁連接，布置于套管內；

加熱器，其與釜體外壁抵接；

加壓裝置，其包括壓力機以及加壓管，加壓管一端連通壓力機，另一端連通測量腔。

該高溫高壓測井室內模擬裝置的試驗方法，包括以下步驟：

S1、制作第一模型構件，其第一子腔體以及第三子腔體內填充水泥，并與套管以及模擬地層完全膠結，將第一模型構件下端與試驗釜下底面密閉連接，常溫常壓養護侯凝48h；

S2、在套管內以及第一模型構件與釜體之間注水，第二子腔體內注水，第四子腔體內注油，然后安裝密封釜蓋以及測量探頭，控制加熱器以及壓力機，使得測量腔內升溫至140～160℃，壓力45～55MPa，待溫度壓力升至目標值后，測量探頭發出聲波信號并接收反射回的聲波信號，并將反射回來的聲波信號依次傳輸給數據采集器、聲波處理器以及聲波顯示器，獲得第一模型構件水介質以及油介質的聲幅曲線圖；

S3、將第二子腔體內的水抽出，然后安裝密封釜蓋以及測量探頭，按照S2方法獲得第一模型構件的氣介質的聲幅曲線圖；