[发明专利]固井水泥的体积稳定性的确定装置和方法

权利要求书

1.一种固井水泥的体积稳定性的确定装置，其特征在于，包括：

反应釜、径向收缩膨胀环、加热器、加压器、体积变化参数测试仪，其中：

所述径向收缩膨胀环包括：第一套管和第二套管，所述第一套管为弹性材料套管，所述第二套管为钢质套管，所述第一套管套设于所述第二套管外，在所述径向收缩膨胀环的顶端和底端分别设有上盖和下盖，所述第一套管和所述第二套管之间的环空用于盛放待检测的目标区域的固井水泥样品；

所述径向收缩膨胀环置于所述反应釜内；

所述加热器与所述反应釜相连，用于向所述径向收缩膨胀环提供预设温度；所述加压器与所述反应釜相连，用于向所述径向收缩膨胀环提供预设压力；

所述体积变化参数测试仪与所述反应釜相连，用于通过检测在所述预设温度、预设压力条件下的第二套管的形变参数以确定固井水泥的径向体积变化参数，所述径向体积变化参数用于确定所述固井水泥的体积稳定性；

其中，在所述反应釜和所述径向收缩膨胀环之间的区域内注满液体，在所述反应釜与外界之间的交界位置处设置有橡胶隔膜，所述体积变化参数测试仪通过连接所述橡胶隔膜与所述反应釜相连。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述径向收缩膨胀环和所述上盖之间通过橡胶密封，所述径向收缩膨胀环和所述下盖之间通过橡胶密封。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述上盖上设有注入孔和排出孔，所述注入孔与所述第一套管和所述第二套管之间的环空连通，所述排出孔与所述第一套管和所述第二套管之间的环空连通。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述上盖和所述下盖上分别设有压力调节孔，所述压力调节孔与所述第二套管的内部连通。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述下盖的中心位置设有固定孔，所述固定孔用于将所述径向收缩膨胀环固定在所述反应釜内。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括处理器，所述处理器与所述体积变化参数测试仪相连，所述处理器用于根据所述固井水泥的径向体积变化参数和固井水泥的轴向体积变化参数确定所述固井水泥的体积稳定性，所述固井水泥的轴向体积变化参数用于表征固井水泥沿轴向的体积变化率。

7.一种固井水泥的体积稳定性的确定方法，其特征在于，包括：

获取目标区域的固井水泥样品；

通过权利要求1至6中任一项所述的固井水泥的体积稳定性的确定装置，在预设温度、预设压力条件下对所述固井水泥样品进行径向体积变化测试，以获取固井水泥的径向体积变化参数；

在所述预设温度、所述预设压力条件下对所述固井水泥样品进行轴向体积变化测试，以获取固井水泥的轴向体积变化参数；

根据所述固井水泥的径向体积变化参数、所述固井水泥的轴向体积变化参数，确定所述固井水泥的体积稳定性；

其中，在所述反应釜和所述径向收缩膨胀环之间的区域内注满液体，在所述反应釜与外界之间的交界位置处设置有橡胶隔膜，所述体积变化参数测试仪通过连接所述橡胶隔膜与所述反应釜相连。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述预设温度根据所述目标区域的井下温度确定，所述预设压力根据所述目标区域的井下压力确定。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述固井水泥的径向体积变化参数、所述固井水泥的轴向体积变化参数，确定所述固井水泥的体积稳定性，包括：

比较所述固井水泥的径向体积变化参数和径向体积变化阈值的大小；比较所述固井水泥的轴向体积变化参数和轴向体积变化阈值的大小；

在所述固井水泥的径向体积变化参数小于所述径向体积变化阈值，所述固井水泥的轴向体积变化参数小于所述轴向体积变化阈值的情况下，确定所述固井水泥的体积稳定性符合要求。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述固井水泥样品包括多种配比的用于在目标区域的井下地层和套管之间构建水泥环的水泥。