粘砂套管水泥膠結強度測試實驗裝置的製作方法

2023-06-01 01:43:26

專利名稱：粘砂套管水泥膠結強度測試實驗裝置的製作方法
技術領域：
粘砂套管水泥膠結強度測試實驗裝置一、 技術領域:本實用新型涉及的是石油與天然氣工程固井質量評價技術領域，具體涉及的是粘砂套管水泥膠結強度測試實驗裝置。二、背景技術:對石油與天然氣工程中的固井作業來說，界面膠結強度對固井工程質量的影響很大，會直接影響油氣井的使用壽命和開發效益。固井質量和膠結強度的優劣，受到諸多因素的影響，套管表面狀況是其重要的因素之一。國內外學者研究認為:光滑套管表面粘砂之後，由於表面粗糙度的提高，增加了套管與水泥環之間的流體阻力，有利於防止冒油冒氣。在實驗室，仍採用傳統剪切實驗測試粘砂套管的水泥膠結強度，由於沒有考慮粘砂套管上粘附的砂粒對水泥環的支撐作用，實驗所測的剪切強度並不能準確反映粘砂套管與水泥環間的膠結質量，容易導致錯誤的固井質量評價。目前，對粘砂套管水泥膠結強度測試實驗裝置的研製還屬空白。該項裝置的缺少，阻礙了粘砂套管井固井質量評價等相關問題的進一步研究，諸如:粘砂砂粒分布密度對粘砂套管井固井質量的影響、粘砂砂粒粒徑對粘砂套管井固井質量的影響、粘結劑膠結強度對粘砂套管井固井質量的影響及粘結劑厚度對粘砂套管井固井質量的影響。儘管通過建立力學強度模型可以進行定性描述，在一定程度上滿足當前的需要，但無法給予直接的評價，從而影響了套管粘砂技術的進一步發展。三、發明內容:本實用新型的目的是提供粘砂套管水泥膠結強度測試實驗裝置，這種粘砂套管水泥膠結強度測試實驗裝置用於解決傳統剪切實驗測試粘砂套管的水泥膠結強度不能準確反映粘砂套管與水泥環間的膠結質量，容易導致錯誤的固井質量評價的問題。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是:這種粘砂套管水泥膠結強度測試實驗裝置的水泥環外是環形的圍壓腔，粘砂套管置於水泥環內，粘砂套管由光滑套管外壁粘結砂粒形成，圍壓腔通過管線與圍壓加載系統連接；液壓總管伸入到粘砂套管內，液壓總管連接分液管，分液管的出口位於粘砂套管與水泥環間，液壓總管的另一端連接液壓加載系統；電阻式應變片設置在水泥環頂端，電阻式應變片連接信號轉換裝置，信號轉換裝置連接計算機。上述方案中圍壓腔通過管線與氣體抽吸系統連接，氣體抽吸系統由真空控制閥、真空測定儀、真空抽吸裝置組成，圍壓腔與真空抽吸裝置之間通過管線連接，管線上安裝真空控制閥、真空測定儀，通過氣體抽吸系統回收環形密封腔體內的氣體，準備循環再次利用。有益效果:1、本實用新型能夠實現動態、連續施加外載，可實時繪製套管-粘結劑-砂粒-水泥環橫截面的應力-應變曲線，測定粘砂套管井水泥膠結強度。2、本實用新型圍壓加載系統控壓範圍大，可實現SOMPa控壓；裝置整體結構合理，粘砂套管與水泥環置於環形密封的圍壓腔內，確保實驗密封條件。3、本實用新型檢測精度高，系統精度可達0.0lMPa。[0013]

:圖1是本實用新型的結構示意圖；圖2為圖1中A-A截面圖。1.圍壓腔2.光滑套管3.砂粒4.水泥環5.液壓總管6.分液管7.增壓裝置8.中間容器9.增壓裝置10.中間容器11.電阻式應變片12.信號轉換裝置13.計算機 14.真空控制閥15.真空測定儀16.真空抽吸裝置17.回收控制閥。五具體實施方式
:
以下結合附圖對本實用新型做進一步的說明:結合圖1、圖2所示，這種粘砂套管水泥膠結強度測試實驗裝置的水泥環外是環形的圍壓腔1，圍壓腔I為環形密封腔體，可確保實驗在氣密封條件下進行；粘砂套管置於水泥環4內，砂粒3通過粘結劑粘附在光滑套管2上，組成粘砂套管，圍壓腔I通過管線與圍壓加載系統連接，圍壓腔I還通過管線與氣體抽吸系統連接；液壓總管5伸入到粘砂套管內，液壓總管5連接分液管6,分液管6的出口位於粘砂套管與水泥環4間,液壓總管5的另一端連接液壓加載系統；電阻式應變片11設置在水泥環4頂端，電阻式應變片11連接信號轉換裝置12，信號轉換裝置12連接計算機13，計算機13內安裝水泥膠結強度計算軟體，通過監測並記錄電阻式應變片11的阻值變化，由信號轉換裝置12轉化成應變，並運用水泥環膠結強度計算軟體繪製應力-應變曲線，判斷流體發生竄槽的界面和測定粘砂套管井的水泥膠結強度。本實用新型中圍壓加載系統由增壓裝置7和中間容器8組成，由圍壓加載系統通過向環形密封腔體中注入氣體模擬不同地層壓力，對水泥環4施加圍壓外載。實驗運行時，由圍壓加載系統通過向圍壓腔I中注入氣體對水泥環4施加圍壓，模擬不同地層壓力條件，確保橫向外載均勻，使水泥環4始終處於均勻受載狀態，圍壓加載系統可連續、動態施加橫向載荷。本實用新型中液壓加載系統由增壓裝置9和中間容器10組成的，由液由液壓加載系統通過高壓管線向套管-粘結劑-砂粒-水泥環界面泵入液體，有效實現套管-粘結劑-砂粒-水泥環界面流體竄槽。本實用新型中氣體抽吸系統由真空控制閥14、真空測定儀15、真空抽吸裝置16組成，圍壓腔I與真空抽吸裝置16之間通過管線連接，管線上安裝真空控制閥14、真空測定儀15，通過氣體抽吸系統回收圍壓腔I內的氣體，準備循環再次利用。實驗結束後，並通過回收控制閥17將實驗用液體回收。本實用新型測試過程為圍壓加載系統向水泥環4施加橫向載荷，模擬不同地層壓力條件，液壓加載系統向粘砂套管泵入液壓，電阻式應變片11監測液壓引起的阻值變化，經由信號轉換裝置12傳輸至水泥膠結強度計算軟體，可測不同地層壓力條件下粘砂套管水泥膠結強度。
權利要求1.一種粘砂套管水泥膠結強度測試實驗裝置，其特徵在於:這種粘砂套管水泥膠結強度測試實驗裝置的水泥環(4)外是環形的圍壓腔(I )，粘砂套管置於水泥環(4)內，粘砂套管由光滑套管(2)外壁粘結砂粒(3)形成，圍壓腔(I)通過管線與圍壓加載系統連接；液壓總管(5)伸入到粘砂套管內，液壓總管(5)連接分液管(6),分液管(6)的出口位於粘砂套管與水泥環(4)間，液壓總管(5)的另一端連接液壓加載系統；電阻式應變片(11)設置在水泥環(4)頂端，電阻式應變片(11)連接信號轉換裝置(12)，信號轉換裝置(12)連接計算機(13)。
2.根據權利要求1所述的粘砂套管水泥膠結強度測試實驗裝置，其特徵在於:所述的圍壓腔(I)通過管線與氣體抽吸系統連接，氣體抽吸系統由真空控制閥(14)、真空測定儀(15)、真空抽吸裝置(16)組成，圍壓腔(I)與真空抽吸裝置(16)之間通過管線連接，管線上安裝真空控制閥(14)、真空測定儀(15)。
專利摘要本實用新型涉及的是粘砂套管水泥膠結強度測試實驗裝置，這種粘砂套管水泥膠結強度測試實驗裝置的水泥環外是環形的圍壓腔，粘砂套管置於水泥環內，粘砂套管由光滑套管外壁粘結砂粒形成，圍壓腔通過管線與圍壓加載系統連接；液壓總管伸入到粘砂套管內，液壓總管連接分液管，分液管的出口位於粘砂套管與水泥環間，液壓總管的另一端連接液壓加載系統；電阻式應變片設置在水泥環頂端，電阻式應變片連接信號轉換裝置，信號轉換裝置連接計算機。本實用新型能夠實現動態、連續施加外載，可實時繪製套管-粘結劑-砂粒-水泥環橫截面的應力-應變曲線，測定粘砂套管井水泥膠結強度，檢測精度高。
文檔編號E21B47/005GK203035188SQ20132005305
公開日2013年7月3日 申請日期2013年1月31日 優先權日2013年1月31日
發明者艾池, 郝明, 李銀朋, 劉小娟, 趙慧志, 李騰 申請人:東北石油大學