[实用新型]一种固井水泥环性能模拟实验装置

说明书

本实用新型涉及一种模拟实验装置，特别是关于一种在油/气井下实际温压条件下，能够模拟固井动态变化的固井水泥环性能模拟实验装置。

目前，在水泥胶结固井过程中，钻井液泥饼的厚度及形成过程对固井水泥环胶结强度的影响很大，而由于受到泵压、接触时间和环空体积等因素的影响，冲洗液冲洗井过程的顶替效率不是很好，因此为了模拟井下钻井、洗井动态变化工况，研究不同条件下固井后水泥环胶结强度的变化，改善水泥胶结固井效果，目前国内出现了不少模拟钻井和固井过程的实验装置。但是由于水泥环的胶结强度还取决于水泥浆高度和水泥环直径，实际尺寸的环空与按照比例缩小的环空对胶结强度的影响不一样，目前国内同类型的实验装备均不完善，要么不能完全模拟现场实际储层孔渗特性，要么不能模拟套管及水泥环的实际尺寸，要么不能真实模拟泥饼的形成过程与泥饼厚度,及泥饼形成后的洗井过程等对第二胶结面强度的影响。

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种功能全面，模拟条件准确，实验方法有效且能够模拟全尺寸固井动态变化的固井水泥环性能模拟实验装置。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种固井水泥环性能模拟实验装置，其特征在于：它包括一套泥饼循环装置、一套水泥环性能检测装置和一套胶结面剪切力实验装置；所述泥饼循环装置包括一具有通液口的下釜盖，所述下釜盖的顶面焊接有一筒体，且在所述下釜盖的凹缘内设置有一下托架，所述下托架顶面设置有一地层试样，所述地层试样顶面设置有一上托架，所述上托架顶面设置有一与所述筒体密封连接的、且具有侧面出液口和中心测井口的上釜盖，所述筒体中心设置有一连接驱动装置的实验工具；所述水泥环性能检测装置包括一具有通液口的下釜盖，所述下釜盖的顶面焊接有一具有侧面进口的筒体，且在所述下釜盖的凹缘内设置有一下托架，所述下托架顶面设置有一固井试样，所述固井试样顶面设置有一与所述筒体密封连接的、且具有中心测井口的上釜盖；所述胶结面剪切力实验装置包括一底座，所述底座顶面中心设置有一凸柱，所述底座顶面设置有一插设在所述凸柱上的垫块，所述垫块顶面设置有一固井试样，所述固井试样顶面设置有一冲压板，所述冲压板的底面设置有一圈凸缘；所述固井试样包括一设置在外层的地层试样、一设置内层的套管试样和一将所述地层试样与所述套管试样胶结在一起的水泥环。

所述实验工具为一钻杆，所述钻杆上端通过一顶针连接在所述上托架中心，下端通过一转轴连接在所述下釜盖的中心，且所述转轴通过传动机构连接一电机。

所述实验工具为一洗井管，所述洗井管包括一输液管和一通过上封板和下封板连接在所述输液管上的套筒，所述下封板设置有若干垂向排液口，所述上、下封板之间的所述输液管上设置有若干径向排液口，所述下封板底面中心设置有一转轴，所述转轴穿过所述下釜盖，并通过传动机构连接一电机；所述输液管顶部穿过所述上托板，转动支撑在所述中心测井口处。

所述下托架包括一外圆环，在所述外圆环的内径设置有至少三个伸出爪，所述三个伸出爪通过一内圆环连接成一体，所述内圆环内的各所述伸出爪的高度均低于所述内圆环外的相应所述伸出爪的高度，且在分界处形成的凹台处设置有用于安装密封圈的凹槽。

所述上托架包括一圆环，在所述圆环的内径设置有至少三个伸出爪，所述三个伸出爪的末端共同连接一具有中心孔的圆盘。

所述垫块包括分别使用的两块，其中一所述垫块的外径与所述套管试样的外径相匹配，另一所述垫块的顶面边缘设置有一圈凸缘，且凸缘的内、外径与所述水泥环的内、外径相匹配；所述冲压板包括分别使用的两块，其中一所述冲压板底面的凸缘内径大于所述套管试样的外径，小于所述水泥环的外径；另一所述冲压板底面的凸缘内径大于所述水泥环的外径。