[发明专利]一种可偏心测试固井第一界面胶结质量的评价装置及方法

摘要

本发明公布了一种可偏心测试水泥‑套管界面胶结质量的评价装置及实验方法，水泥‑套管界面即固井第一胶结界面。目前第一界面的评价只考虑了套管外表面与水泥环的胶结情况，而在实际多开的井身结构中，套管内表面与水泥环也存在胶结，其胶结质量也决定着水泥环密封的成功与否。此外，在考虑内外表面的同时，还需要考虑套管的偏心对胶结的影响。本装置针对以上问题提出了解决方案，尽可能地模拟出现场固井的工艺和工况，包括泥饼的形成、冲洗、水泥的井下养护，井下压力温度等。本装置模拟程度高，既可评价套管内外表面与水泥的胶结情况，又能模拟任意偏心度的套管胶结情况，还可以模拟水泥浆等胶体段塞的封堵强度。实验结果与分析可为固井水泥第一界面胶结质量的评价提供重要参考，为工程设计提供重要的依据，亦可用于评价其他材料体系与套管的胶结强度。

主权项

一种可偏心测试的套管‑水泥界面胶结质量评价装置，主要包括釜体，所述釜体分为上釜体、侧釜体，以及下釜体，所述上釜体通过承压螺钉与上封盖连接，所述下釜体通过承压螺钉与下封盖连接；所述侧釜体由内向外依次为套管，地层管，加热保温套，侧釜体，套管与上下可分别与上封盖、下封盖连接，套管下部设置有羊毛垫片。所述上釜体通过承压螺钉与上封盖连接，上釜体一侧设置有调节螺钉，调节螺钉上设置有距离测量装置，上封盖和上釜体之间设置有环形密封圈，上封盖上嵌有一分隔圈；所述上封盖上存在三条通道：一是套管出气口，与套管内部连通，二是第一界面出气口，紧贴于套管外侧，三是第二界面出气口，紧贴于地层管内侧；所述第一界面出气口、第二界面出气口和套管出气口都可接三条管线，三条管线可实现三个目的：一、钻井液循环，二、水泥环养护施压，三、气窜时气体的检测；所述下釜体通过承压螺钉与下封盖连接，下釜体一侧设置有调节螺钉，调节螺钉上设置有距离测量装置，下封盖和下釜体之间设置有环形密封圈，下封盖的上部(紧贴于下封盖，)设置有环形羊毛垫片；所述下封盖上存在两条通道：一是套管进气口，与套管内部连通，二是环空进气口，与环空相连通；所述套管进气口和环空进气口都可接三条管线，三条管线可实现三个目的：一、钻井液循环，二、水泥环养护施压，三、高压气体注入；所述钻井液循环管线，钻井液在泥浆泵的作用下被吸入，由套管出气口流入套管内部，由套管进气口流出套管(此时并未放置羊毛垫片)，经外部管线由环空进气口进入环空，从第一界面出气口和第二界面出气口流出环空流回钻井液池，模拟出钻井液完整循环；所述水泥养护施压管线，是在完成注水泥之后，打开特定的阀门，在液压泵的作用下，使压力流体流至水泥环上部和水泥环下部，在压力流体的挤压作用下，对水泥环施加压力。所述气体注入管线，关闭所有的控制阀门。由套管进气口进入的气体，对套管内部的水泥胶结情况进行检测；由环空进气口进入的气体，对环空水泥胶结情况进行检测。所述气窜气体检测管线，关闭所有控制阀门，气体由第一界面出气口、第二界面出气口以及套管出气口收集并排出，排出后经相应的回压阀、压力表以及流量表，由集气瓶收集。