[发明专利]一种蠕变地层定向井筒力学行为模拟实验装置与方法

权利要求书

1.一种蠕变地层定向井筒力学行为模拟实验装置，其特征是：包括蠕变岩石、套管、水泥浆、支撑框架、底座、垫片、水箱、高压泵、液压缸、应变传感器、示踪剂、欧姆表和计算机；高压泵连接液压缸，通过液压缸对蠕变岩石施加三轴压力，在加载后蠕变岩石中钻出井眼，井眼顶部连接水箱，在井眼中放置套管且在环空中注入水泥浆，在井壁和套管外壁上布置应变传感器，水泥环内部布置欧姆表探针。

2.一种蠕变地层定向井筒力学行为模拟实验方法，其特征是：包括以下步骤：步骤一，制作蠕变岩石，在岩石内部布置应变传感器；步骤二，把蠕变岩石放置在底座上，安装垫片、液压缸、支撑框架，连接高压泵；步骤三，通过高压泵和液压缸对蠕变岩石施加三轴压力，持续加载一段时间，测量蠕变岩石应变(模拟钻井前蠕变岩石地应力状态)；步骤四，在蠕变岩石中钻出定向井眼，通过水箱向井眼注水，持续一段时间并测量井壁应变(模拟钻井过程井眼缩径)；步骤五，在套管外壁和井壁上布置应变传感器；步骤六，把套管放入蠕变岩石井眼中，在套管与井眼之间环空中注入水泥浆，水泥浆凝固成为水泥环，水泥环上部连接含示踪剂水箱，水泥环内部布置欧姆表探针；步骤七，利用应变传感器和计算机测量套管应变(模拟生产过程套管力学行为)，利用欧姆表或观察水泥环底部示踪剂分析水泥环密封完整性(模拟生产过程水泥环密封性能)。

3.根据权利要求2所述的一种蠕变地层定向井筒力学行为模拟实验方法，其特征是：通过高压泵和液压缸对蠕变岩石施加三轴压力，持续加载一段时间，从而确定钻井前蠕变地层应力状态。

4.根据权利要求2所述的一种蠕变地层定向井筒力学行为模拟实验方法，其特征是：在确定钻井前蠕变地层应力状态后，再在蠕变岩石中钻出定向井眼，通过水箱向井眼注水，持续一段时间并测量井壁应变，分析钻井过程井眼缩径。

5.根据权利要求2所述的一种蠕变地层定向井筒力学行为模拟实验方法，其特征是：在套管外壁上布置应变片，并连接应变传感器和计算机，通过测量应变实时监测蠕变地层中套管力学行为。

6.根据权利要求2所述的一种蠕变地层定向井筒力学行为模拟实验方法，其特征是：利用欧姆表测量水泥环内部导电性差异，或观察水泥环底部是否出现示踪剂，分析水泥环的密封性能。