[发明专利]可倾斜且可偏心的固井第二界面胶结质量评价装置及方法

权利要求书

1.一种可倾斜且可偏心的固井第二界面胶结质量评价装置，包括釜体、控制阀门、泥浆泵(34)、压力表、流量计(38)、集气瓶(39)、中间容器、液压泵、计算机(44)、造斜固定架(45)、支撑架、转动臂(50)和刻度盘(52)；其特征在于：釜体由内向外依次为天然岩心(17)、假岩心(16)、加热保温套(15)、第一支撑架(46)和第二支撑架(47) ，釜体上部和下部分别设置有椭圆形上圆台(13)和下圆台(14)；所述天然岩心(17)、假岩心(16)与下釜盖(6)相连，天然岩心(17)、假岩心(16)与下釜盖(6)之间通过密封槽(7)确保密封；加热保温套(15)加热釜体内部，模拟地层温度，其内有热电偶和温度传感器，电连接计算机(44)，对温度进行记录和监控，同时，计算机(44)与第三压力表(37)和流量计(38)电连接、对压力和流量进行记录和监控；

上圆台(13)一侧设置有上调节螺钉(20)，另一侧设置有上固定螺钉(21)，下圆台(14)一侧设置有下调节螺钉(8)，另一侧设置有下固定螺钉(9)，上调节螺钉(20)和下调节螺钉(8)皆设置有偏移距离刻度尺，拧动上调节螺钉(20)或下调节螺钉(8)挤压上釜盖或下釜盖平移；

支撑架固定在造斜固定架(45)上，第一支撑架(46)和第二支撑架(47)分别由第一固定螺栓（48）和第二固定螺栓（49）连接，转动转动臂(50)，使刻度指针(53)转角满足所需井斜角，角度在刻度盘(52)上，转动臂由转动臂固定螺栓（51）固定；

上圆台(13)通过上螺栓（54）与上釜盖(19)连接，二者存在上环形密封圈确保密封，上环形密封圈(22)嵌于上釜盖内，并且宽度大于天然岩心的最大平移距离即环空的宽度；上釜盖(19)上存在一条通道即测窜气出口(23)，与天然岩心(17)和上釜盖(19)的间隙相连；

下圆台(14)通过下螺栓(10)与下釜盖(6)连接，二者存在下环形密封圈(5)确保密封，下环形密封圈(5)嵌于下釜盖(6)内，并且宽度大于天然岩心的最大平移距离即釜体环空(18)的宽度；下釜盖(6)上存在三条通道：一是环空排液口(2)，与釜体环空(18)相连，二是测窜气入口(1)，与假岩心(16)中间通道相连，三是围压入口(3)，与围压环空(24)相连；下釜盖(6)上部，在天然岩心(17)与釜体(12)之间的环空内挤入一密封垫(4)，隔离和阻挡水泥流入下部环空排液口(2)的通道；

上圆台(13)和下圆台(14)上都对称存在螺栓平移槽(57)，螺栓平移槽(57)中为上螺栓(54)或下螺栓(10)，所述平移槽(57)长度大于天然岩心平移的最大距离，即釜体环空(18)的宽度，以保证获得尽量大范围的偏心度，且天然岩心居中时，下螺栓(10)位于平移槽(57)的起点；

第二界面是指水泥环与天然岩心(17)形成的胶结面；所述测窜气入口(1)注入高压气体，对第二界面测窜；所述测窜气出口与上釜盖(19)和天然岩心(17)的间隙相连，收集并排出第二界面气窜的气体；

测窜气出口(23)连接三条管线：一是钻井液注入管线，实现钻井液注入，冲洗液、隔离液循环；二是养护施压管线，实现密封槽(7)的密封性检验、水泥环养护、泥饼形成时的施压；三是气窜气体检测管线，实现测窜气体的检测和收集；

环空排液口(2)连接排液管线，实现钻井液排放和冲洗液、隔离液循环；

测窜气入口(1)连接两条管线：一是气窜气体加压管线，实现气窜气体向第二界面输入和加压；二是钻井液滤失管线，实现密封槽(7)密封性检验和钻井液滤液的排放；

围压入口(3)与围压管线相连，确保密封槽(7)与天然岩心(17)和假岩心(16)之间的密封性；

其中，

所述钻井液注入管线，检验过密封槽(7)与天然岩心(17)和假岩心(16)之间的密封性后，只打开第二控制阀门(26)，其他控制阀门均关闭，在泥浆泵(34)的作用下，钻井液流经第二控制阀门(26)，由测窜气出口(23)流入釜体环空(18)，关闭第二控制阀门(26)；泥饼形成后，打开第八控制阀门(32)，将钻井液从环空排液口(2)排出，将泥浆泵(34)中的钻井液替换成冲洗液，再打开第二控制阀门(26)，其他控制阀门均关闭，在泥浆泵(34)的作用下，冲洗液流经第二控制阀门(26)，由测窜气出口(23)流入釜体环空，由环空排液口(2)，经第八控制阀门(32)流出釜体环空(18)；冲洗液完成循环后，将泥浆泵(34)中的冲洗液替换成隔离液，在泥浆泵(34)的作用下，隔离液流经第二控制阀门(26)，由测窜气出口(23)流入釜体环空(18)，由环空排液口(2)，经第八控制阀门(32)流出釜体环空(18)；

所述养护施压管线，在检验密封槽密封性前，打开第一控制阀门(25)、和第九控制阀门(33)，其他控制阀门均关闭，利用第一 液压泵(42)，压力流体由第一中间容器(40)，经第一控制阀门(25)和第一压力表(35)，由测窜气入口(1)注入釜体内部；当完成钻井液注入后，打开第一控制阀门(25)，利用第一 液压泵(42)，压力流体由第一中间容器(40)，经第一控制阀门(25)和第一压力表(35)，由测窜气入口(1)注入压力流体，达到模拟井下钻井液所受到的压力条件，模拟泥饼形成；水泥浆注入釜体之后，只打开第一控制阀门（25）和第九控制阀门（33），其他控制阀门均关闭，此时在第一 液压泵(42)的作用下，打开第一控制阀门(25)，其他控制阀门均关闭，利用第一 液压泵(42)，压力流体由第一中间容器(40)，经第一控制阀门(25)和第一压力表(35)，由测窜气入口(1)注入釜体内部，达到模拟井下水泥所受压力条件；

所述气窜气体加压管线，打开第六控制阀门(30)和第七控制阀门(31)，其他控制阀门均关闭，利用第一 液压泵(42)，经第二中间容器(41)向测窜气入口(1)注入测窜气体，气体经第六控制阀门(30)进入密封槽(7)内，对第二界面胶结质量进行检测；

所述气窜气体检测管线，打开第三控制阀门(27)、第六控制阀门（30）和第七控制阀门(31)，其他控制阀门均关闭，气体由测窜气出口(23)排出，经第三控制阀门(27)和流量计(38)，由装满液体的集气瓶(39)收集；

所述环空排液管线，泥饼形成后，打开第八控制阀门(32)，其他控制阀门均关闭，钻井液从环空排液管线排出；钻井液排出后，将泥浆泵(34)中的钻井液替换成冲洗液，在泥浆泵(34)的作用下，冲洗液经第二控制阀门(26)，由测窜气出口(23)流入釜体内部，由环空排液口(2)流出釜体环空，经第八控制阀门(32)流出环空排液管线；完成冲洗液循环后，将泥浆泵(34)中的冲洗液替换成隔离液，隔离液经第二控制阀门(26)，由测窜气出口流入釜体内部，由环空排液口流出体，经第八控制阀门(32)流出环空排液管线，完成隔离液循环；

所述钻井液滤失管线，对下釜盖密封槽(7)与天然岩心(17)和假岩心(16)密封性进行检验时，打开第五控制阀门(29)，其他控制阀门均关闭，若密封性不良，压力流体由测窜气入口(1)流出，经第五 控制阀门(29)流出钻井液滤失管线；完成钻井液施压后，打开第五控制阀门(29)，在钻井液压力的作用下，滤液由测窜气入口(1)流出，经第五控制阀门(29)流出钻井液滤失管线；

所述围压管线，打开第四控制阀门(28)，利用第二 液压泵(43)，压力流体由围压入口(3)流入围压环空(24)，完成密封；

所述天然岩心(17)为直径25.4mm的小岩心，在现场较容易获得。