一种油气井固井水泥环密封性评价系统技术方案

本发明专利技术涉及一种油气井固井水泥环密封性评价系统，其包括：实验平台，包括气泡检测模块和声波检测模块；井筒模型组件，包括外筒件、内筒件以及设置在外筒件和内筒件之间的水泥环，外筒件、内筒件以及水泥环的端面之间形成密封空间，该井筒模型组件同时与气泡检测模块和声波检测模块相连接；气泡检测模块用以检测密封空间中是否有气体存在，以判断水泥环的密封能力；声波检测模块用以检测水泥环在温度和压力发生变化时，是否发出断裂声音，以判断水泥环的密封能力。该系统具有能够全面的分析导致水泥环密封能力减弱的因素的优点以及具有长期监测水泥环密封能力的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种室内评价系统，尤其涉及一种油气井固井水泥环密封性评价系统。
技术介绍
目前，随着国内大型高产气田的投产，对国内天然气的供给发挥了重要作用。但随着投产时间的增加，井口环空带压现象日益突出。影响环空带压的因素较多，如固井胶结质量差、压力变化、温度变化或长期界劣化等。上述影响环空带压的因素均可能导致环空水泥环结构破坏或出现微间隙，使得气体沿井内通道运移至井口，从而导致井口产生环空带压的现象。若高压气井中产生环空带压现象，则会导致资源的浪费，影响油井的正常生产，甚至导致油井报废，特别是对高压气井的危害极大。因此，环空带压的现象是石油工程急需解决的难题。现有技术中，针对环空带压开展的水泥环评价系统，主要以短期内的水泥环的机械密封评价为主，通过建立模拟井筒，在该模拟井筒内调整温度或压力，然后观察水泥环的密封性能。现有技术中的密封性评价系统存在不能全面地判断出导致该密封性评价系统密封能力减弱的综合因素的问题。
技术实现思路
针对上述问题，根据本专利技术提出了一种油气井固井水泥环密封性评价系统，其包括:实验平台，所述实验平台包括气泡检测模块和声波检测模块；井筒模型组件，所述井筒模型组件包括外筒件、内筒件以及设置在所述外筒件和所述内筒件之间的水泥环，所述外筒件、所述内筒件以及所述水泥环的端面之间形成密封空间，该井筒模型组件同时与所述气泡检测模块和所述声波检测模块相连接；所述气泡检测模块用以检测所述密封空间中是否有气体存在，以判断所述水泥环的密封能力；所述声波检测模块用以检测所述水泥环在温度和压力发生变化时是否发出断裂声音，以判断所述水泥环的密封能力。较佳的，所述内筒件的端口设置有压帽组件，所述压帽组件使得所述内筒件的内部空间完全密封。较佳的，所述内筒件中设置有一端固定在所述压帽组件上，另外一端接近所述内筒件的底壁的电加热管，所述电加热管使得所述内筒件的内部空间温度升高。较佳的，所述内筒件中还设置有端部固定在所述压帽组件上的温度探头，所述温度探头用以监测所述内筒件中所述电加热管加热到的温度。较佳的，所述内筒件中还设置有用以降低所述内筒件的内部空间温度的冷凝管，所述冷凝管包括呈螺旋状的冷凝管体，所述冷凝管体的两端固定在所述压帽组件上。较佳的，所述外筒件的外围沿周向设置有声波探头接头，所述声波探头接头与所述声波检测模块相连接，用以检测所述水泥环在温度和压力发生变化时，是否发生断裂以及是否发出断裂声音。较佳的，所述外筒件的外围的两端，沿周向分段设置有气体检测端口，所述气体检测端口与所述气泡检测模块相连接，用以检测所述密封空间中是否有气体存在。较佳的，所述外筒件的底端的内壁与所述水泥环的底端的外壁之间形成气体通道。较佳的，所述外筒件的底端设置有气体入口，所述气体入口与所述气体通道相连通。较佳的，所述实验平台还包括分别与所述井筒模型组件相连接的温控模块、应变检测模块、压力检测模块、抽真空模块、液体注入模块以及气体增压模块。较佳的，所述应变检测模块用以检测在所述水泥环中温度和压力发生变化时，检测所述水泥环的周向应力以及轴向应力，以判断所述水泥环密封失效时受力的临界值。较佳的，所述气体增压模块在不同气体压力条件下用以进行导气能力测试，并能够结合气泡检测模块检测所述水泥环在不同试验条件下的密封能力。较佳的，所述压力检测模块的一端固定在所述压帽组件上，另一端位于所述内筒件的外部，所述压力检测模块用以检测所述液体注入模块对所述内筒件增压后所述内筒件中的压力值，以及检测所述加热管对所述内筒件增压后，所述内筒件的压力值。根据本专利技术，该油气井固井水泥环密封性评价系统包括实验平台和与该实验平台相连接的井筒模型组件。该井筒模型组件包括外筒件、内筒件以及设置在外筒件以及内筒件之间的水泥环，其中，外筒件的端口与水泥环的一端的侧端面之间形成密封空间。该实验平台包括气泡检测模块和声波检测模块，该气泡检测模块与井筒模型组件中的气泡检测端口相连接，用来检测水泥环的密封能力，若该气泡检测模块检测到该密封空间中有气体存在，则表面水泥环产生缝隙，使得密封能力减弱，从而导致环空带压现象的产生。声波检测模块与设置在外筒件外围的声波探头接头相连接，用来检测水泥环是否发出断裂声音，从而判断水泥环的密封能力。若声波检测模块检测出水泥环发出断裂声音，则表明水泥环产生裂缝，使得密封性减弱，从而导致环空带压现象。该系统能够全面考虑导致水泥环密封能力减弱的诸多因素，如:配置的水泥浆缓渗严重、配置的水泥浆密度低而导致收缩严重、水泥环水化过程产生裂缝、水泥环受到温度变化膨胀收缩产生裂缝或微间隙、水泥环受到压力变化产生裂缝或者微间隙以及水泥环与外筒件的内壁胶结效果不好等等。该系统能够准确记录当水泥环的密封能力减弱时，水泥环承载的温度、应力及温度和应力随时间变化的临界值等。【附图说明】在下文中将基于实施例并参考附图来对本专利技术进行更详细的描述。在图中:图1为本专利技术油气井固井水泥环密封性评价系统的检测及控制的原理框图。图2为本专利技术油气井固井水泥环密封性评价系统的井筒模型组件的整体结构示意图。图3为本专利技术油气井固井水泥环密封性评价系统的流程示意图。在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例描绘。【具体实施方式】下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。请参阅图1和图2，其分别为本专利技术油气井固井水泥环密封性评价系统的检测及控制的原理框图和本专利技术油气井固井水泥环密封性评价系统的井筒模型组件的整体结构示意图。如图所示，所述油气井固井水泥环密封性评价系统包括实验平台10和井筒模型组件20，实验平台10与井筒模型组件20相连接。如图1所示，实验平台10包括气泡检测模块11和声波检测模块12。如图2所示，井筒模型组件20包括外筒件21、内筒件22以及设置在该外筒件21和内筒件22之间的水泥环23。在一个优选的实施例中，内筒件22的端口设置有压帽组件25，该压帽组件25使得内筒件22的内部空间完全密封。其中，外筒件21、内筒件22以及水泥环23的端面之间形成密封空间24。气泡检测模块11(见图1)和声波检测模块12(见图1)分别与井筒模型组件20相连接。其中，气泡检测模块11用来检测密封空间24中是否存在气体，从而，判断水泥环23的密封能力。声波检测模块12用来检测水泥环23是否发出断裂声音，从而，判断水泥环23的密封能力。在一个优选的实当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种油气井固井水泥环密封性评价系统，其包括：实验平台，所述实验平台包括气泡检测模块和声波检测模块；井筒模型组件，所述井筒模型组件包括外筒件、内筒件以及设置在所述外筒件和所述内筒件之间的水泥环，所述外筒件、所述内筒件以及所述水泥环的端面之间形成密封空间，所述井筒模型组件同时与所述气泡检测模块和所述声波检测模块相连接；所述气泡检测模块用以检测所述密封空间中是否有气体存在，以判断所述水泥环的密封能力；所述声波检测模块用以检测所述水泥环在温度和压力发生变化时，是否发出断裂声音，以判断所述水泥环的密封能力。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周仕明，陶谦，杨红歧，谭春勤，汪晓静，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11