[發明專利]一種適于固井水泥保溫隔熱性能的評價設備及方法

有效

• 申請號: 202110082094.1
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112878988B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 步玉環;沈晟達;柳華杰;馬睿;郭勝來
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: E21B47/005
• 分類號: E21B47/005
• 代理公司: 濟南克雷姆專利代理事務所(普通合伙) 37279
• 代理人: 張祥明

本發明公開了一種適于固井水泥保溫隔熱性能的評價設備及方法，包括等效井筒、內循環系統、外循環系統、保溫蓋、支架、溫感系統、水泥模具。該設備可以模擬井下真實情況，對固井水泥的保溫隔熱性能評價實驗，并且可以進行不同溫度下的實驗，溫度控制達到自動化，同時該裝置可以進行水泥環模的脫落，使得該裝置可以再次使用。該評價方法可以對固井水泥進行保溫隔熱性能評價。

技術領域

本發明屬于固井水泥材料性能評價領域，具體涉及一種適于固井水泥保溫隔熱性能的評價設備及方法。

背景技術

由于海底低溫高壓環境，海洋深水淺層存在大量的天然氣水合物。現場在進行油氣生產作業時，油管中的熱流體在流動過程中會將熱量沿徑向傳遞至地層，導致水合物層溫度升高，易使水合物受熱分解，引發固井事故。為了防止水合物在生產過程中受熱分解，需要提高水合物層附近水泥環的保溫隔熱能力，從而使凝固后的水泥環能夠很好的將環空中的熱量阻隔在井筒內，防止井筒中的熱量向地層擴散。因此需要對水泥的保溫隔熱性能進行研究。

目前，國內對于保溫隔熱水泥的研究還處于起步階段，因此亟需一種針對固井水泥保溫隔熱性能的評價方法，以利于保溫隔熱水泥的進一步研究。

發明內容

本發明的目的是為了克服上述現有技術中有關固井水泥保溫隔熱性能評價方法的空白，提供一種適于固井水泥保溫隔熱性能的評價設備及方法。該設備能有效模擬真實地層環境，可以更好地滿足研究需要，利用該設備可以對固井水泥的保溫隔熱性能進行評價。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

本發明提出了一種適于固井水泥保溫隔熱性能的評價設備，包括：

內部設有空腔的外腔體，所述外腔體內部設置有隔板，該隔板將外腔體內部的空腔分隔成兩個獨立的空間，分別為外循環空腔和放置空腔；所述外腔體外壁上設置有保溫層；

設置在放置空腔中的等效井筒，所述等效井筒內部開設有上下貫通的通腔，所述等效井筒為雙層壁結構，兩層壁之間形成環形空腔；所述等效井筒兩端還設置有與所述環形空腔相連通的進液口和出液口；

內腔體，所述內腔體插設在所述通腔中，所述內腔體內部開設有內循環空腔；內腔體的頂部設置有擋邊，所述擋邊卡接在所述內腔體的頂部；

保溫蓋，所述保溫蓋壓合在所述外腔體和等效井筒頂部；

外循環系統，包括低溫恒溫槽，所述低溫恒溫槽通過外循環管路與所述外循環空腔相連通構成所述外循環系統；

內循環系統，包括高溫恒溫槽，所述高溫恒溫槽通過內循環管路與所述內循環空腔相連通構成所述的內循環系統；

還包括溫感系統，所述溫感系統包括A組溫度傳感器、B組溫度傳感器與溫度測量儀，所述A組溫度傳感器及B組溫度傳感器設置在放置空腔中并分別與溫度測量儀電性連接。

優選的，所述外腔體底部開設有與外界貫通的階梯孔，所述階梯孔中配合放置有所述等效井筒。

優選的，所述進液口與出液口中螺紋連接有沉頭螺釘。

優選的，所述保溫蓋開設有中心孔，所述擋邊插設在該中心孔中。

優選的，還包括用于輔助填充沙泥的水泥模具。

優選的，還包括用于壓實沙泥的壓實體。

本發明還提出了一種適于固井水泥保溫隔熱性能的評價方法，包括如下步驟：

S1：將等效井筒放入外腔體內部的放置空腔中，向等效井筒的環形空腔中加入等效流體；

S2：將內腔體吊入等效井筒的通腔中，下放至內腔體上端的擋邊卡在等效井筒上端；將高溫恒溫槽通過內循環管路與內循環空腔相連通構成內循環系統；