【技术实现步骤摘要】
本公开涉及储气库密封性监测，尤其涉及一种储气库固井第二界面密封性监测室内试验装置。
技术介绍
1、地下各种储气库(天然气储气库、储氢库、co2地质封存等)强吞强吐的工况特点导致井筒发生密封完整性失效的风险较高，因此确保井筒密封完整性贯穿多种储气库安全运行的全生命周期。井筒密封完整性失效后，储存在储层内的气体(天然气、氢气、co2等)会沿井筒发生气窜或层间窜流，诱发储气库环空带压问题，可能导致注采井管柱的泄露，影响管柱的安全。
2、造成井筒密封完整性失效的途径和因素异常复杂，主要包括：沿油管和套管的气体泄露、沿水泥环本体及套管-水泥环-地层间的界面密封失效等。在几种失效机制中，水泥环在收缩过程中可能引起套管-水泥石，或水泥石-岩层的接触面产生微间隙，而针对水泥环-地层界面的密封性失效监测手段较少，因此需研发适合地下储气库水泥环-地层界面密封性监测的可靠技术。
3、对于固井第一界面(水泥环-套管交界面)的密封性，目前已存在多种监测方法，而对于固井第二界面(水泥环-地层界面)的密封完整性，尚未有较为可靠的监测方法。本专利技术分别从井筒内部和外部对水泥环-岩石交界面的密封性进行监测。
技术实现思路
1、本公开旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
2、为此，在本公开的第一方面提供了一种储气库井筒水泥环-地层界面密封性监测室内试验装置，包括：
3、井筒组合体加载箱装置，包括加载箱本体和多个加载机构，多个所述加载机构设置在所述加载箱
4、生产套管，设置在所述加载箱本体内部，且所述生产套管与所述加载箱本体的中心轴线重叠；
5、水泥环，设置在所述生产套管与所述加载箱本体之间；
6、模拟岩层，设置在所述水泥环与所述加载箱本体之间；
7、监测装置，包括探杆和多个声波监测机构，所述探杆设置在所述生产套管内且与所述生产套管的中心轴线重叠，探杆6能够沿生产套管3的延伸方向移动，多个所述声波监测机构沿所述探杆的轴向均匀设置，所述声波监测机构用于发射声波和接收声波监测信号。
8、在一种可行的实施方式中，所述声波监测机构的数量设置为四组。
9、在一种可行的实施方式中，所述声波监测机构包括声波发生器和声波信号接收器，所述声波发生器和所述声波信号接收器沿所述探杆的延伸方向间隔设置，所述声波信号接收器包括调辉管，所述调辉管用于处理声波监测信号。
10、在一种可行的实施方式中，所述声波发生器设置为压电陶瓷声波发生器。
11、在一种可行的实施方式中，所述加载机构数量设置为八个。
12、在一种可行的实施方式中，所述加载箱本体包括八个扇形板，八个所述扇形板绕行形成所述加载箱本体，八个所述加载机构分别设置在八个所述扇形板上。
13、在一种可行的实施方式中，所述探杆包括伸缩杆体和驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述伸缩杆体伸缩。
14、在一种可行的实施方式中，所述驱动装置为步进电机。
15、在本公开的第二方面提供了一种室内尺度储气库固井第二界面密封性试验监测方法，包括以下步骤：
16、获取地下储气库井筒水泥环及近井区域岩层空间展布和裂隙分布等参数；
17、搭建储气库固井第二界面密封性监测室内试验装置；
18、监测装置向井筒中心发射预设频率的声波信号，且监测装置会接受到反射信号，并将监测信号进行可视化处理获得探杆6所在平面水泥环第二界面的密封情况；
19、匀速下降监测装置的探杆，获得井筒随延伸方向而变化的声幅曲线，经过终端设备处理得到随井深变化的水泥环第二界面密封性变化曲线。
20、在本公开的第三方面提供了一种场地尺度储气库固井第二界面密封性试验监测方法，包括以下步骤：
21、获取注采气井筒周围岩体的属性参数及空间结构数据，确定探测井井眼位置；
22、沿注采气井筒周向均匀开设三个探测井；
23、向探测井内伸入监测装置，所述监测装置的监测范围为120°的扇形，三个所述监测装置在同一平面共同围绕水泥环第二界面；
24、监测装置向注采气井筒中心发射预设频率的声波信号，且监测装置会接受到反射信号，并将监测信号进行可视化处理获得监测装置所在平面水泥环第二界面的密封情况；
25、匀速下降监测装置的探杆，获得井筒随延伸方向而变化的声幅曲线，经过终端设备处理得到随井深变化的水泥环第二界面密封性变化曲线。
26、相比现有技术，本公开至少包括以下有益效果：本公开提供了一种储气库固井第二界面密封性监测室内试验装置，包括井筒组合体加载箱装置，包括加载箱本体和多个加载机构，多个加载机构设置在加载箱本体外部且沿加载箱本体轴向均匀设置，加载机构用于施加径向压力以模拟应力环境；生产套管，设置在加载箱本体内部，且生产套管与加载箱本体的中心轴线重叠；水泥环，设置在生产套管与加载箱本体之间；模拟岩层，设置在水泥环与加载箱本体之间；监测装置，包括探杆和多个声波监测机构，探杆设置在生产套管内且与生产套管的中心轴线重叠，多个声波监测机构沿探杆的轴向均匀设置，声波监测机构用于发生声波和接收声波监测信号，进而以超声波信号为媒介，声波发生器发射信号，经过界面反射回到声波信号接收器，通过监测装置进行数据处理分析将不同大小的声波幅度转换为不同强度的光辉度，可评估井筒密封性随深度的变化情况，从而为固井第二界面密封完整性的评估提供有力的技术支撑。
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1.一种储气库固井第二界面密封性监测室内试验装置,其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的储气库固井第二界面密封性监测室内试验装置，其特征在于，所述声波监测机构的数量设置为四组。
3.根据权利要求1所述的储气库固井第二界面密封性监测室内试验装置，其特征在于，所述声波监测机构包括声波发生器和声波信号接收器，所述声波发生器和所述声波信号接收器沿所述探杆的延伸方向间隔设置，所述声波信号接收器包括调辉管，所述调辉管用于处理声波监测信号。
4.根据权利要求3所述的储气库固井第二界面密封性监测室内试验装置，其特征在于，所述声波发生器设置为压电陶瓷声波发生器或压电石英晶体声波发生器。
5.根据权利要求1所述的储气库固井第二界面密封性监测室内试验装置，其特征在于，所述加载机构数量设置为八个。
6.根据权利要求5所述的储气库固井第二界面密封性监测室内试验装置，其特征在于，所述加载箱本体包括八个扇形板，八个所述扇形板绕行形成所述加载箱本体，八个所述加载机构分别设置在八个所述扇形板上。
7.根据权利要求1所述的储气库固井第二界
8.根据权利要求7所述的储气库固井第二界面密封性监测室内试验装置，其特征在于，所述驱动装置为步进电机。
9.一种室内尺度储气库固井第二界面密封性试验监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.一种场地尺度储气库固井第二界面密封性试验监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种储气库固井第二界面密封性监测室内试验装置,其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的储气库固井第二界面密封性监测室内试验装置，其特征在于，所述声波监测机构的数量设置为四组。
3.根据权利要求1所述的储气库固井第二界面密封性监测室内试验装置，其特征在于，所述声波监测机构包括声波发生器和声波信号接收器，所述声波发生器和所述声波信号接收器沿所述探杆的延伸方向间隔设置，所述声波信号接收器包括调辉管，所述调辉管用于处理声波监测信号。
4.根据权利要求3所述的储气库固井第二界面密封性监测室内试验装置，其特征在于，所述声波发生器设置为压电陶瓷声波发生器或压电石英晶体声波发生器。
5.根据权利要求1所述的储气库固井第二界面密封性监测室内试验装置，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘贺娟，谈宏英，杨春和，刘满仓，邱小松，苏云河，郭印同，施锡林，冒海军，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：
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