[发明专利]水泥胶结测试装置和方法

说明书

本发明涉及一种水泥胶结测试装置和方法，用于测量水泥的胶结性能，所述装置包括实验箱；安装在所述实验箱内的模拟套管，所述模拟套管通过水泥连接所述实验箱；选择性连接所述模拟套管的提拉装置，所述提拉装置构造成能够向所述模拟套管施加向上的拉力；以及拉力检测装置，所述拉力检测装置构造成能够检测所述提拉装置和所述模拟套管之间的拉力。本发明能够准确测量水泥在不同土质下的胶结强度，为深水浅层固井阶段的水泥选择提供依据，从而增强固井质量，降低风险。

技术领域

本发明涉及一种水泥胶结测试装置，尤其是一种深水固井用的水泥的胶结性测试的装置，本发明涉及一种水泥胶结测试方法。

背景技术

在深水浅层固井过程中，由于浅土层成岩性差，井壁具有渗透性，需要固井水泥灌注在套管与井壁之间的环空中。水泥浆在井下高压的情况下，会形成在井壁与套管之间的具有一定胶结能力的水泥环，以降低井壁的渗透性。其中，水泥的胶结强度是保证固井质量的重要因素之一。因此固井前要根据不同的情况优选合适的水泥浆。

现有的技术中，测试水泥的胶结性的主要方式是通过在模拟的油管和套管之间加入水泥浆，经过养护后取出，然后用压力计进行压力测试，记录水泥环界面在压力作用下脱落时的压力，从而得到胶结强度。但是由于设备问题，在压力测试时会导致水泥环的各界面受力不同，相互干扰，极大影响了测试的难度，导致测试的准确性非常低。而且现有的技术不能完成不同水泥浆于不同土质环境的胶结配合，导致结论不全面。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种水泥胶结测试装置和方法，能够准确测量水泥在不同土质下的胶结强度，为深水浅层固井阶段的水泥选择提供依据，从而增强固井质量，降低风险。

发明的一个方面，提出了一种水泥胶结测试装置，包括：

实验箱；

安装在所述实验箱内的模拟套管，所述模拟套管通过水泥连接所述实验箱；

选择性连接所述模拟套管的提拉装置，所述提拉装置构造成能够向所述模拟套管施加向上的拉力；以及

拉力检测装置，所述拉力检测装置构造成能够检测所述提拉装置和所述模拟套管之间的拉力。

本发明的进一步改进在于，所述实验箱包括箱体，所述箱体内设置有土层，所述土层的上部设置有模拟井口，所述模拟井口通过水泥固定所述模拟套管。

本发明的进一步改进在于，所述模拟井口内选择性地安装有固井模具，所述固井模具在安装所述模拟套管时固定所述模拟套管，并在浇筑水泥后拆除。

本发明的进一步改进在于，所述模拟套管的顶部设置有若干提拉环，所述提拉装置通过所述提拉环向所述模拟套管施加拉力。

本发明的进一步改进在于，所述拉力检测装置包括设置在所述模拟套管和所述提拉装置之间的传感器，以及连接所述传感器的拉力采集分析系统，所述拉力采集分析系统用于接收所述传感器传来的拉力信号，并进行分析及可视化处理。

本发明的另一个方面，还提出了一种水泥胶结测试的方法，包括：

步骤一，在实验箱内安装所述模拟套管，并注入水泥将所述模拟套管固定；

步骤二，在实验箱的土层的上方设置水层，等待一段时间后水泥凝固成水泥环；

步骤三，将所述提拉装置连接所述模拟套管，并通过提拉装置对所述模拟套管施加拉力直至水泥环的任意胶结面被破坏；

步骤四，观察所述水泥环的胶结面的破坏情况，同时通过拉力检测装置测量拉力数据并计算水泥的胶结强度；

步骤五，更换实验箱的土层和/或水泥的类型重复上述步骤。