[發明專利]一種封竄物理模擬實驗裝置及效果評價方法

在審

• 申請號: 201811434666.2
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN109507103A
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發明（設計）人: 王海文;繆媛媛;張津豪;曹萌萌;王忠博;王琪
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01N19/00
• 分類號: G01N19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.封竄物理模擬實驗裝置，其特征在于，包括釜體和套管，所述釜體和套管之間設有環壓膠套，所述環壓膠套和套管之間組成環形空腔，所述空腔內為水泥環，所述釜體上端和下端分別設有上法蘭和下法蘭，所述上法蘭和下法蘭上分別設有注液孔和出液孔，所述注液孔和出液孔均與環形空腔相連通；所述上法蘭為環形法蘭，其中部設有用于密封套管上端的小法蘭，所述小法蘭中心設有加壓孔；所述釜體側面設有環壓孔，所述環壓孔通過管線與所述手搖泵連接，所述手搖泵通過環壓孔對環壓膠套施加壓力；所述加壓孔和注液孔分別與平流泵通過管線連接，進行封竄模擬實驗時平流泵與加壓孔連通，進行封竄效果評價時平流泵與注液孔連通。

2.根據權利要求1所述的封竄物理模擬實驗裝置，其特征在于，所述封竄物理模擬實驗裝置還包括恒溫控制裝置。

3.根據權利要求2所述的一種封竄物理模擬實驗裝置，其特征在于，所述釜體外壁設有夾層，所述夾層內有加熱絲，所述恒溫控制裝置與所述加熱絲連接，控制、調節釜體內溫度。

4.根據權利要求1或2所述的一種封竄物理模擬實驗裝置，其特征在于，所述平流泵輸出管線上分別設有調壓閥、開關和第一精密壓力表；所述手搖泵的輸出管線上分別設有放空閥和第二精密壓力表。

5.根據權利要求1或2所述的一種封竄物理模擬實驗裝置，其特征在于，所述套管下部設有周向均布的4個射孔孔眼，射孔孔眼上設有螺紋。

6.根據權利要求1或2所述的一種封竄物理模擬實驗裝置，其特征在于，所述出液孔的上端凹槽內設有鋼制墊片。

7.根據權利要求1或2所述的一種封竄物理模擬實驗裝置，其特征在于，所述上、下法蘭與水泥環上下端之間通過圓環形密封板密封。

8.一種利用權利要求7所述裝置進行評價封竄劑封堵效果的方法，其特征在于，主要是通過對比相同條件下封竄劑擠入前后，套管與水泥膠結界面的滲透流量進行評價，包括以下步驟：

(1)測量封竄實驗前水泥環與套管膠結封固系統的滲透流量Q₁，具體步驟為：①將水泥環與套管膠結界面存在竄槽通道的封固系統放入釜體內，裝好上法蘭、小法蘭，平流泵輸出管線與注液孔連通；②使用手搖泵對環壓膠套施加水壓，進而對水泥環和套管封固系統加環壓；③打開平流泵，在一定壓力P和流量Q_P下測量出液口流量，即為封竄前水泥環與套管膠結封固系統的滲透流量，記為Q₁；

(2)測量封竄實驗后水泥環與套管膠結封固系統的滲透流量Q₂，具體步驟為：①取出上圓環形密封板、下圓環形密封板和鋼制墊片；③按照封竄實驗前的測試步驟在同樣的平流泵壓力P和流量Q_P下測出封竄后水泥環與套管膠結封固系統的滲透流量，記為Q₂，此時分為以下兩種情況：

①若Q₂>0，則通過對比Q₁、Q₂來評價封竄劑封竄效果，封堵效率的計算公式為：

其中，W值越高代表封竄劑封竄效果越好；

②若Q₂＝0，則增大平流泵壓力P，記錄出液口有水流出時的壓力P₁，然后再按照封竄實驗前的測試步驟在平流泵壓力P₁和流量Q_p下測出封竄后水泥環與套管膠結封固系統的滲透流量，記為Q₃，進行封竄劑優選時，先比較平流泵測試壓力P，P越大，封竄劑封堵效果越好，當P相同時，再比較出液口流量Q，Q越小封竄效果越好。

9.根據權利要求8所述的封竄劑封堵效果評價方法，其特征在于，步驟(1)所述水泥環與套管膠結界面存在竄槽通道的封固系統的制備方法為：

①將尺寸、形狀固定的瀝青條黏附在套管外壁指定位置，瀝青條之間相互連通且與套管下部孔眼連通；②在環壓膠套內壁均勻涂抹耐高溫脫模劑后將下法蘭裝好，在下圓環形橡膠密封板與水泥接觸的面均勻涂抹耐高溫脫模劑后將其放入，然后在①中套管下部射孔孔眼內擰入堵頭后將其放入釜體，然后將制備好的水泥漿倒入套管與環壓膠套之間的空腔內，調整恒溫控制裝置，在一定溫度下養護相應時間，養護完成后，關閉加熱裝置，冷卻至室溫；③將套管下部射孔孔眼內的任意一個堵頭擰出，將平流泵輸出管線與該射孔孔眼連接，調整平流泵流量為20mL/min，控制調壓閥至一定壓力，使用平流泵提供的高壓汽油射流將原先黏附于套管外壁的瀝青條完全溶解并沖出，為了將竄槽通道內壁改為親水性表面，將平流泵沖洗介質改為表面活性劑溶液后再對竄槽通道進行沖洗并循環5min后即形成所需模擬竄槽通道。