[發明專利]水泥分析儀

在審

• 申請號: 201910039316.4
• 申請日: 2019-01-16
• 公開（公告）號: CN110057916A
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 宏峰·畢
• 申請（專利權）人: 宏峰·畢
• 主分類號: G01N29/07
• 分類號: G01N29/07;G01N11/14;G01N7/10
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 瞿網蘭

本發明涉及一種方法和實驗裝置用于在不同壓力和溫度條件下研究油井或氣井的水泥漿性質。該裝置可用于預測水泥漿氣竄可能性，測量其水泥強度與其靜態凝膠強度。該裝置包括一個伺服電機和耦合磁鐵在壓力容器中以非常慢的速度用驅動槳來驅動水泥，一對聲學傳感器產生聲信號通過水泥漿并測量聲信號在水泥漿中的傳播時間，以及一個注氣系統來預測水泥中氣竄的嚴重程度。

技術領域

本發明涉及一種用于研究在不同壓力和溫度條件下用于油井或氣井的水泥漿性質的方法和實驗裝置。該裝置可用于預測氣竄的可能性，確定水泥強度以及水泥漿的靜態凝膠強度。水泥分析儀包括一個伺服電機和一個耦合磁鐵，以非常慢的速度驅動槳葉通過壓力容器中的水泥。一對聲音傳感器產生聲信號并記錄聲信號經過水泥后的傳輸時間，配合氣體注入系統以評估水泥樣品的氣竄的可能性和其嚴重程度。

背景技術

固井是一個將水泥和水的漿料混合并將其向下泵送到套管周圍的環形空間的過程。固井的兩個主要功能是限制地層和井口之間的流體運動，通過固化一體來支撐套管。由于地層的壓力不平衡可導致氣竄，氣竄是地層流體(此情況下為氣體)侵入環形水泥圈，其中流體(氣體)可遷移到較低壓力區域或可能遷移到地面。氣體透過水泥漿氣竄到井筒中有可能對固井操作者造成重大危害。因此，必須了解和理解這種流體的性質，并確定這些性質如何受到不同地層狀況的影響。

專利4,259,868介紹了一種用于無損檢測水泥漿樣品隨時間變化的方法和設備。在計算機控制下傳感器裝置用于測試放置在有溫度和壓力控制的高壓釜中的樣品。超聲能量通過樣品傳播，其傳輸時間可被測量并可對應找到樣品的水泥強度。但該系統不能用于分析水泥氣竄的嚴重程度。

專利4,648,264介紹了一種可移動的裝置，該裝置可以通過單個容器測量漿料樣品的可壓縮性，增稠時間和靜態凝膠強度。稱重單元直接連接到驅動機構并以非常慢的速度驅動槳葉通過樣品。但該裝置不能用于分析水泥氣竄的嚴重程度。

專利8,418,526提出了一種用于測試煤和巖體中的氣竄過程的方法和系統。系統包括選擇圓柱形煤樣品步驟，施加軸向壓力，控制徑向壓力和溫度來吸收煤樣品中已被吸收的氣體，引導從煤樣中解吸的氣體通過導向通道，來檢測氣體的流速和壓力，以及分析氣體的成分和含量。但該系統不能用于測量水泥的靜態凝膠強度和水泥強度。

專利9,612,187提出了一種研究油氣井中氣體入侵和遷移機理的裝置，可用于研究地層氣體侵入井筒的機理以及井筒中氣泡遷移、合并或相變的機理。用此提供實驗依據去建立氣涌理論模型和為建立安全高效的近海深水井鉆井的理論支持。但該系統不能用于測量靜態凝膠強度和水泥強度。

本發明的一個目的是提供一種實用且經濟的方法和裝置來準確地預測氣竄的可能性，確定水泥漿的水泥強度以及靜態凝膠強度而不損害其完整性和性能。

本發明的另一個目的是在一個系統中確定多種水泥性能，這需要比其它設計少更多的維護工作，同時滿足精度，可重復性，耐久性和易于清潔的工業標準。

發明內容

本發明涉及一種用于研究在不同壓力和溫度條件下用于油井或氣井的水泥漿性質的方法和實驗裝置。該裝置可用于預測氣竄的可能性，檢測水泥的水泥強度和靜態凝膠強度。它包括一個伺服電機和一個耦合磁鐵，以非常慢的速度驅動槳通過壓力容器中的水泥，一對聲傳感器器產生聲信號并記錄聲信號在通過水泥后的通過時間，配合一個氣體注入系統以評估水泥樣品的氣竄的可能性和嚴重程度。

附圖說明

通過以下結合附圖對實例的詳細描述，其他物件、特征和優點將變得顯而易見，其中：

圖1是水泥分析儀單元組件的橫截面圖。

圖2是水泥分析儀系統的流程圖。

附圖中的參考數字

12磁鐵支架 14塞子