[实用新型]一种实验用套管-水泥环组合体制作装置

说明书

本实用新型公开了一种实验用套管‑水泥环组合体制作装置，涉及油气田开发领域。包括底座、外定位环、内定位环、套管短节、半水泥环模具A、半水泥环模具B、套管压盖、水泥环压盖、支撑柱，所述底座中心处设有圆形槽，圆形槽圆心处设有定位柱，所述底座设有2个中心对称的螺纹盲孔，所述水泥环压盖上设有均布的进浆孔，所述半水泥环模具A、半水泥环模具B上设有配合板。通过所述水泥环压盖、套管压盖、支撑柱能对所述半水泥环模具A、半水泥环模具B、套管短节进行轴向固定，通过改变所述内定位环、外定位环、套管短节、套管压盖、水泥环压盖、半水泥环模具A、半水泥环模具B的尺寸能在同一底座上实现多种尺寸套管‑水泥环组合体的制作。

技术领域

本实用新型涉及油气田开发领域，具体涉及一种实验用套管-水泥环组合体制作装置。

背景技术

随着油气资源的持续开发，常规油气资源剩余可采储量越来越少，然而世界对油气的需求却在稳步增加。作为油气资源的一种，非常规油气储量丰富，约是常规油气资源总量的4倍，开发前景广阔，目前油气勘探开发重心开始向非常规油气领域转移。非常规油气包括页岩气、稠油、致密气、煤层气、天然气水合物等，我国非常规油气资源丰富，预测资源总量可达8×10¹⁰吨油当量，其中页岩气和稠油资源尤其丰富，预测页岩气资源总量可达2.5×10¹⁰吨油当量，稠油资源总量可达2×10¹⁰吨油当量。目前，在我国的涪陵、威远地区已经实现了页岩气的大规模商业开发，在新疆油田、辽河油田等地区已经开始了稠油的开采。

页岩气是典型的边际油气资源，具有低孔隙度、低渗透率、难以动用等特点，目前大规模水力压裂是实现页岩气规模开发的有效方式。在多轮次压裂过程中套管所受内压会呈现周期性的波动，压裂施工时套管所受流体内压增高，从而发生膨胀，降压过程中套管又会收缩，在反复膨胀收缩过程中由于套管和水泥环性质的差异容易出现两者变形不一致的情况，从而导致套管-水泥环界面发生脱离形成微环隙，在后续压裂施工中高压流体会沿着微环隙上窜造成水泥环密封失效，严重时会诱发地层的滑动，使套管遭到挤毁，目前中石油在四川盆地页岩气压裂开发过程中已经出现了严重的套管变形问题，导致后续施工无法进行，给页岩气的高效开发带来严重影响。

由于稠油具有高粘度、高密度、低流动性等特点，目前稠油以蒸汽吞吐、蒸汽驱、火烧油层等热力开采方式为主，其中又以蒸汽吞吐应用最为普遍。蒸汽吞吐是指向井内注入高温流体，然后焖井一定时间，高温流体将热量传递给地层，从而增加稠油流动性，之后开井生产。在蒸汽吞吐过程中，井筒内会产生周期性的升降温过程，升温时套管和水泥环发生膨胀，在轴向固定情况下套管内部产生很大热应力，严重时套管会发生变形，水泥环也会有被挤毁的风险，降温时两者又会发生收缩，由于套管和水泥环热变形性质的差异，两者界面容易产生脱离形成微环隙，在后续作业过程中高温热蒸汽会沿着微环隙上窜，容易造成上部套管的损坏，严重威胁热采井的安全生产。

页岩气压裂套管损坏及热采井套管损坏问题目前已经有了一定研究，但问题尚未完全解决，需进一步加深相关研究。在进行理论分析的同时，对井下套管-水泥环实际工况的实验模拟也必不可少，可在模拟套管中施加周期性的内压来模拟页岩气压裂过程中套管-水泥环组合体真实受载情况，在模拟套管内施加周期性变化的温度来模拟套管-水泥环组合体实际受载情况。

以上两种实验都涉及到套管-水泥环组合体的使用，因此有必要发展适用于页岩气压裂、稠油热采井套管损坏模拟实验用套管-水泥环组合体制作装置。

申请号为200920254474.3，名称是《固井套管-水泥环室内模拟制作器》的实用新型专利申请，其公开了一种用于制作套管-水泥环组合体的模拟制作器，但其装置只能实现一种尺寸的套管-水泥环组合体制作，效率相对较低，且不能对套管-水泥环组合体在轴向上实现固定，在水泥固结过程中水泥石体积产生膨胀会引起套管-水泥环组合体与底座脱离，进而导致套管-水泥环组合体制作失败。

实用新型内容