一种固井水泥石性能测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及石油天然气勘探领域，公开了一种固井水泥石性能测试装置，包括内套管和外套管，内套管套设在外套管内部并在内套管和外套管之间形成环状空腔，还包括底座，底座设置在内套管和外套管的下方，并密封环状空腔的底部。在使用时，将水泥浆注入环状空腔中，然后养护形成固井水泥石，整个试样的制作非常简单。形成水泥石后，使用压力机来挤压内管，使得内管和水泥石试样发生相对运动，来计算水泥石第一面的胶结强度，整个测试过程通过直接挤压的方式，不需要夹持水泥石试样或内套管。同时，根据高温高压气井的实际工况，模拟如压裂等工况带来的压力的持续变化对水泥环密封失效的影响，通过水泥环的气体渗透率变化量化评价水泥环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种固井水泥石性能测试装置
本技术涉及石油天然气勘探开发领域，具体涉及一种固井水泥石性能测试装置。
技术介绍
随着勘探开发向深部地层迈进，固井工程面临越来越严峻的挑战和难题。高温、高压、高酸性和复杂载荷等条件对水泥环完整性要求越来越高。固井工程是钻井作业中的重要环节，是保证井下后续作业能正常进行的关键，固井的胶结面强度会直接影响油气井的有效开发。随着复杂井、特殊井日益增长，水泥环的完整性要求越来越高，对固井胶结面破坏强度的测试就显得尤为重要。目前对于固井胶结面强度测试的装置大多都存在结构比较复杂，CN109342195A公开了油井水泥第一胶结面的胶结强度测试方法，包括：(1)制作模拟套管-水泥环组合结构试样；(2)将模拟套管-水泥环组合结构试样竖直放置，两端夹持在液压式拉伸试验机上然后开始测试胶结强度。上述方法的试样制作过程较为复杂，测试的时候还需要夹持在液压式拉伸试验机上实验，操作不方便，同时上述方法的试样尺寸与实际套管差异较大。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是如何提供一种固井水泥石性能测试装置，使试样制作和胶结强度测试更为简单、方便、可靠。本技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种固井水泥石性能测试装置，包括内套管和外套管，所述内套管套设在所述外套管内部并在所述内套管和所述外套管之间形成环状空腔，还包括底座，所述底座设置在所述内套管和所述外套管的下方，并密封所述环状空腔的底部。本技术的有益效果是：首先，本技术的固井水泥石性能测试装置模拟了井下的结构，内套管即为输油管道，外套管即为油井内壁。在使用过程中，按照标准水泥浆配制方式，据水泥浆配方制备水泥浆，将水泥浆注入内套管和外套管之间形成环状空腔中，然后养护形成固井水泥石，整过试样的制作非常简单。形成水泥石后，直接将内套管、外套管和水泥石试样作为一个整体使用压力机来挤压内管，使得内管和水泥石试样发生相对运动，其中，发生相对运动的压力与水泥石试样和内套管的接触面积的比值就是水泥石第一面的胶结强度，整个测试过程通过直接挤压的方式，不需要夹持水泥石试样或内套管，测试过程非常简单有效。在上述技术方案的基础上，本技术还可以做如下改进。进一步，所述内套管和所述外套管同轴设置。采用上述进一步方案的有益效果是：确保水泥石试样的厚度一致，与水泥石在井下的环境保持一致。在上述技术方案的基础上，本技术还可以做如下改进。进一步，所述底座设有通孔，所述通孔位于所述内套管的下方，其孔径大于所述内套管的外径。采用上述进一步方案的有益效果是：由于在底座上的通孔在内套管的下方，其孔径大于所述内套管的外径；在进行胶结强度测试的时候，不需要借助额外的工装，直接将测试装置放置到压力机上进行挤压测试，内套管被挤压脱落时，进入通孔，方便测试。在上述技术方案的基础上，本技术还可以做如下改进。进一步，所述内套管底部密封，所述内套管内设置有热油。采用上述进一步方案的有益效果是：内套管中的热油可以模拟井下井液的实际环境条件，确保水泥石试样的形成与井下使用条件保持一致，提高了水泥石试样胶结强度测试的准确性。在上述技术方案的基础上，本技术还可以做如下改进。进一步，所述热油里设有加热装置和温度传感器，所述加热装置和所述温度传感器与温控制装置相连。采用上述进一步方案的有益效果是：由于井下井液在不同的深度其温度不一样，对内套管中的热油进行温度控制，可以模拟不同井液温度，确保水泥石试样制备的准确性。在上述技术方案的基础上，本技术还可以做如下改进。进一步，所述底座与所述环状空腔之间设置有抗高温弹性圈，所述底座与所述内套管和所述外套管固定连接，还包括用于密封所述环状空腔的上部的环空密封上盖，所述底座设有与所述环状空腔导通的底座加压孔和用于探测所述环状空腔内压力的压力传感器，所述环空密封上盖上也设置有与所述环状空腔导通的上盖加压孔、用于探测所述环状空腔内压力的压力传感器和用于测试环状空腔内流量的流量传感器。采用上述进一步方案的有益效果是：通过上述设置，可以测试水泥石试样的气体渗透率，进一步评估水泥石试样的性能。在上述技术方案的基础上，本技术还可以做如下改进。进一步，所述内套管的上部设有密封盖帽，所述加热装置和所述温度传感器穿过所述密封盖帽与所述温控制装置相连，所述密封盖帽还设有与所述环状空腔导通的内套管加压孔。采用上述进一步方案的有益效果是：通过对内套管内进行循环加压，来评估水泥石试样在循环压力条件下的破坏程度。在上述技术方案的基础上，本技术还可以做如下改进。进一步，所述环空密封上盖和所述外套管通过螺纹固定密封连接，所述底座和所述外套管通过螺纹固定密封连接。采用上述进一步方案的有益效果是：通过螺纹密封连接，提高了连接的可靠性，在进行气体渗透率测试和循环压力测试时，确保测试的准确性。在上述技术方案的基础上，本技术还可以做如下改进。进一步，所述环空密封上盖具有上盖环状凸台，所述底座设有底座环状凸台，所述盖环状凸台和所述底座环状凸台伸入所述环状空腔内，并通过密封圈与所述环状空腔密封。采用上述进一步方案的有益效果是：通过凸台与环状空腔内的密封连接，确保密封的可靠性。在上述技术方案的基础上，本技术还可以做如下改进。进一步，所述密封圈为多个。采用上述进一步方案的有益效果是：多个密封圈形成多层次的密封，进一步确保密封的可靠性。附图说明图1是本技术实施例一剖视图；图2是实施例一水泥试样测试胶结强度示意图；图3是本技术实施例二剖视图；图4是本技术实施例三剖视图；图5是本技术实施例四剖视图；图6是实施例四测试气体渗透率以及循环内应力对水泥石破坏程度的示意图；图7本技术实施例五剖视图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：01、内套管，011、热油，02、外套管，03、环状空腔，04、底座，041、底座环状凸台，042、底座加压孔，05、水泥石试样，06、测试平台，07、抗高温弹性圈，08、加热装置，09、环空密封上盖，091、上盖加压孔，092、压力传感器，093、密封圈，10、密封盖帽，101、内套管加压孔，11、固定孔，12、剪切凸台。具体实施方式以下结合附图对本技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本技术，并非用于限定本技术的范围。本技术实施例一剖视图参见图1。一种固井水泥石性能测试装置，包括内套管01和外套管02，内套管01套设在外套管02内部并在内套管01和外套管02之间形成环状空腔03，还包括底座04，底座04设置在内套管01和外套管02的下方，并密封环状空腔03的底部。本实施例的工作原理如下：首先，本技术的固井水泥石性能测试装置模拟了井下的结构，内套管01即本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固井水泥石性能测试装置，包括内套管和外套管，其特征在于，所述内套管套设在所述外套管内部并在所述内套管和所述外套管之间形成环状空腔，还包括底座，所述底座设置在所述内套管和所述外套管的下方，并密封所述环状空腔的底部。/n

【技术特征摘要】
1.一种固井水泥石性能测试装置，包括内套管和外套管，其特征在于，所述内套管套设在所述外套管内部并在所述内套管和所述外套管之间形成环状空腔，还包括底座，所述底座设置在所述内套管和所述外套管的下方，并密封所述环状空腔的底部。


2.根据权利要求1所述的一种固井水泥石性能测试装置，其特征在于：所述内套管和所述外套管同轴设置。


3.根据权利要求2所述的一种固井水泥石性能测试装置，其特征在于：所述底座设有通孔，所述通孔位于所述内套管的下方，其孔径大于所述内套管的外径。


4.根据权利要求1至3任一项所述的一种固井水泥石性能测试装置，其特征在于：所述内套管底部密封，所述内套管内设置有热油。


5.根据权利要求4所述的一种固井水泥石性能测试装置，其特征在于：所述热油里设有加热装置和温度传感器，所述加热装置和所述温度传感器与温控制装置相连。


6.根据权利要求5所述的一种固井水泥石性能测试装置，其特征在于：所述底座与所述环状空腔之间设置有抗高温弹性圈，所述底座与所述内套管和所述外套管固定连接，还包括用于密封所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，
申请(专利权)人：四川维泰科创石油设备制造有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51