[發明專利]一種模擬地層水滲流水侵固井水泥漿的裝置及方法

有效

• 申請號: 202011431891.8
• 申請日: 2020-12-07
• 公開（公告）號: CN112377146B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 馬瑞瑞;張興國;夏陽;陸川;宋健;李鵬;魏舉行;侯毅;劉銀
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B33/13
• 分類號: E21B33/13;E21B47/005
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

1.利用裝置模擬地層水滲流水侵固井水泥漿的方法，該裝置包括氮氣瓶（10）、地層水容器（11）、釜體（1）、圍壓泵（16）、濾液收集瓶（19），所述釜體（1）有左釜蓋（2）和右釜蓋（3），左釜蓋與釜體以及右釜蓋與釜體之間通過橡膠墊片（6）進行螺紋連接；左釜蓋（2）設有注水口（5），該注水口通過管線依次連接地層水容器（11）、氮氣瓶（10）；所述釜體外側包裹有加熱套（12）；所述釜體上端中部設有圍壓接口（15），該接口通過管線依次連接泄壓閥（17）、圍壓泵（16）；所述釜體內側有橡膠套（4），釜體與橡膠套之間形成圍壓腔；所述釜體內裝有模擬巖心（8）和水泥漿（7）；右釜蓋（3）設有濾液口（9），釜體流出的濾液通過該濾液口進入濾液收集瓶（19），該方法依次包括以下步驟：

（1）將模擬巖心從徑向中部垂直鉆通一個圓孔，使用防水膠布把圓孔下部封堵，將水泥漿從上部灌入后再使用防水膠布對其封堵，即為模擬試樣；

（2）將模擬試樣放入釜體內，將溫度控制在井下實際溫度T；

（3）打開圍壓泵，通過圍壓接口對模擬試樣施加圍壓，打開氮氣瓶，對地層水容器中地層水施加恒定壓力P₁，P₁為井下實際壓力，地層水在壓差作用下從注水口流入釜體內，經過模擬巖心、水泥漿、模擬巖心后，從濾液口流出，進入濾液收集瓶；

（4）待水泥漿凝固成水泥石后，關閉氮氣瓶、加熱套以及圍壓泵，將圍壓通過泄壓閥卸掉，打開釜體取出模擬試樣；

（5）測試模擬巖心與水泥石接觸面的液壓密封能力，過程如下：使用手動打壓泵對模擬巖心與水泥石緩慢打壓，當數據采集器中顯示壓力突然下降，且模擬試樣下端有地層水流出，說明模擬巖心與水泥石二界面竄通，此時的壓力就是固井二界面的竄通壓力P₂，即模擬巖心與水泥石接觸面的液壓密封能力；

（6）將模擬試樣置于抗折抗壓試驗機下壓力板正中，在水泥石上部放置與水泥石尺寸相同的墊塊，在墊塊上端面施加一定的壓力，緩慢將水泥石從模擬巖心中壓出，模擬巖心與水泥石界面脫落時試驗機顯示儀上顯示的值就是模擬巖心與水泥石接觸面的剪切力F，從而計算固井二界面的剪切膠結強度P₃；

（7）通過液壓密封能力與剪切膠結強度來評價水泥漿抗水侵能力：液壓密封能力越好、剪切膠結強度越大，說明該水泥漿的抗水侵能力越好，反之越差。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述測試模擬巖心與水泥石接觸面的液壓密封能力，通過液壓密封測試裝置進行，該裝置由手動打壓泵（21）、密封罐（24）、壓力傳感器（26）、支撐底座（27）和數據采集器（28）組成，所述手動打壓泵（21）通過管道與密封罐（24）連接，該管道設有壓力傳感器（26），壓力傳感器連接數據采集器（28）；所述密封罐（24）為圓柱體，其直徑比水泥石直徑大2厘米；水泥石上下兩端放上密封橡膠圈（25），密封橡膠圈內徑與水泥石直徑一致，其上端密封橡膠圈連接密封罐（24），下端密封橡膠圈置于支撐底座（27）上。