[发明专利]地层水扰动下固井二界面养护及胶结质量评价装置及方法有效

专利信息
申请号: 201711159565.4 申请日: 2017-11-20
公开(公告)号: CN107725030B 公开(公告)日: 2023-05-26
发明(设计)人: 步玉环;梁岩;杜嘉培;柳华杰;郭胜来 申请(专利权)人: 中国石油大学(华东)
主分类号: E21B47/005 分类号: E21B47/005;E21D5/04
代理公司: 济南克雷姆专利代理事务所(普通合伙) 37279 代理人: 张祥明
地址: 266580 山*** 国省代码: 山东;37
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摘要:
搜索关键词: 地层 扰动 下固井二 界面 养护 胶结 质量 评价 装置 方法
【权利要求书】:

1.一种地层水扰动下固井二界面养护及胶结质量评价方法,其特征在于,采用地层水扰动下固井二界面养护及胶结质量评价装置进行,所述的地层水扰动下固井二界面养护及胶结质量评价装置,由釜体、注入泵、环压泵、加压泵和加热控制装置组成;

所述釜体内部设有胶套和圆环形岩心;

所述釜体的上部和下部分别设有上封头和下封头,所述上封头设有内筒,所述内筒内设有与圆环形岩心内径相同的皮囊,所述皮囊通过皮囊压块固定在上封头内筒中,皮囊压块中心设有上打压孔;所述下封头中心设有下打压孔,下封头设有浅凹槽,内有垫片;所述加压泵通过上、下两条管线分别与上打压孔和下打压孔相连;

所述釜体侧面设有环压孔,所述环压孔通过管线与所述环压泵连接,所述胶套位于釜体内壁与圆环形岩心之间,所述环压泵通过环压孔对胶套施加环压;

所述釜体侧面的下部设有进水口,上部设有出水口,所述胶套上与进水口和出水口相对应的位置设有与进水口和出水口相配合的通孔,所述进水口与出水口经通孔穿过胶套,与圆环形岩心外壁接触,所述进水口通过管线与注入泵相连;

所述釜体外壁设有夹套,所述夹套内设有电热丝,所述加热控制装置与所述电热丝连接;

所述评价方法包括以下步骤:

(1)将注入泵、环压泵、加压泵分别与对应孔口连接好,装好下封头,并在下封头中心的浅凹槽内放入垫片,同时放入下圆环形密封板,然后放入带泥饼的圆环形岩心,调整加热控制装置使釜体内温度满足实验要求,将配置好的水泥浆倒入圆环形岩心内筒,放入上圆环形密封板,装好上封头,放入皮囊,装好皮囊压块;

(2)通过环压泵给胶套加环压,然后使用注入泵通过进水口对圆环形岩心施加水压,同时打开第一开关,由加压泵通过上打压孔对皮囊加水压,实现对釜体内的水泥浆加压来模拟上部浆柱压力,按实验要求养护结束后,关闭注入泵、环压泵、加压泵,关闭加热控制装置,装置冷却至室温;

(3)剪切胶结强度评价:卸掉上下封头,将养护后的封固系统取出,使用压力机测试固井二界面胶结破坏时的压力,F记为固井二界面的失效压力,再通过计算得到固井二界面的剪切胶结强度G,计算公式为:G=F/πDH,

式中:G为剪切胶结强度,MPa;F为固井二界面的失效压力,N;D为圆环形岩心内径,mm;H为圆环形岩心高度,mm;

(4)水力胶结强评价度:卸掉上下封头,将下封头中心浅凹槽内的垫片取出后,放入下圆环形密封板并重新装好下封头,然后重新打开环压泵,打开第二开关,由加压泵通过下打压孔施加水压,至圆环形岩心上端有水流出时,记录此时加压泵上压力表的示数,即为水力胶结强度。

2.根据权利要求1所述的一种地层水扰动下固井二界面养护及胶结质量评价方法,其特征在于,步骤(1)所述带泥饼的圆环形岩心的制备方法为:将所述评价装置的下封头密封圈装好,将下封头装上,并在下封头中心的浅凹槽内放入垫片,同时放入下圆环形密封板,然后放入圆环形岩心,将现场钻井液倒入圆环形模拟圆环形岩心内筒,进行搅拌,放入上圆环形密封板,装好上封头,放入皮囊,装好皮囊压块,通过加热控制装置对釜体加热至实验所需温度,打开第一开关,由加压泵通过上打压孔对皮囊加水压,对釜体内的钻井液施加适当压力,加压2小时后,关掉加压泵,拆下上、下封头,除去多余钻井液,用清水冲去虚泥饼,即得带泥饼的圆环形岩心。

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