[发明专利]一种测量固井水泥环微环隙的仪器

说明书

一种测量固井水泥环微环隙的仪器，涉及油气田固井技术领域，包括养护釜、温压调节系统、水泥模具和微环隙测量装置；温压调节系统用于调节所述养护釜内的温度和压力；所述水泥模具位于养护釜内，水泥模具包括两个套管，两个套管之间设有底端封闭的环形空间；微环隙测量装置包括探头和探头位移测量装置，所述探头包括杆体和连接于杆体一端的座体，座体位于所述环形空间内并靠近其中一个所述套管的管壁设置，杆体另一端沿所述环形空间的径向从靠近座体的所述套管上设置的开孔中活动穿出，探头位移测量装置用于测量水泥浆固化过程中所述杆体在环形空间的径向上的位移。本申请的测量仪器能在水泥浆模拟固化过程中测其径向收缩量，与井下实际工况相对应。

技术领域

本申请涉及油气田固井技术领域，具体涉及一种测量固井水泥环微环隙的仪器。

背景技术

解决油气田固井水泥浆防窜问题是提高固井质量、保护油气层的关键。

固井候凝过程中，水泥浆水化分胶凝阶段和硬化两个阶段。

胶凝阶段，水泥浆不断失重，当水泥浆失重后的有效液柱压力小于地层流体压力时，地层流体就窜入井内水泥浆中。解决此阶段防窜流的主要手段是提高压稳系数的浆柱结构、使用防窜能力强的水泥浆体系，使用水泥窜流仪模拟评价。

硬化阶段，一般水泥的体积都会收缩，使套管与水泥的第一界面、水泥与地层的第二界面出现微环空间隙，破坏了密封完整性，导致层间窜流，甚至井口环空带压，给生产带来严重的安全隐患。防止水泥环微环空间隙的有效手段是在水泥浆中加入合适种类、合适量的水泥膨胀剂。

水泥的水化反应是非常复杂的物理和化学反应，有些水泥浆轴向膨胀了，但径向收缩；有些水泥浆外径膨胀了，内径也膨胀变大了，即第一界面发生微环隙；有些水泥浆外径膨胀变大，内径膨胀变小，双界面都没有微环隙。固井工程追求的是在井下温压情况下，第一界面和第二界面都没有微环隙，且有微膨胀的水泥浆配方。

目前评价水泥浆膨胀能力的膨胀仪主要为“低温开口环法”、“体积膨胀法”、“轴向位移法”三类。它们从不同维度评价水泥的膨胀能力，但都存在与井下实际工况对应性差、无法在高温高压下评价最具密封本质特色的“微环空间隙”的缺点。

发明内容

本申请一实施例提供一种测量固井水泥环微环隙的仪器，包括养护釜、温压调节系统、水泥模具和微环隙测量装置；所述温压调节系统用于调节所述养护釜内的温度和压力；所述水泥模具位于所述养护釜内，所述水泥模具包括两个套管，两个套管之间设有底端封闭的环形空间，所述环形空间用于在其内进行水泥浆的固化过程；所述微环隙测量装置包括探头和探头位移测量装置，所述探头包括杆体和连接于杆体一端的座体，所述座体位于所述环形空间内并靠近其中一个所述套管的管壁设置，所述杆体另一端沿所述环形空间的径向从靠近座体的所述套管上设置的开孔中活动穿出；所述探头位移测量装置用于测量水泥浆固化过程中所述杆体在所述环形空间的径向上的位移。

有益效果：

本申请实施例的测量固井水泥环微环隙的仪器，测量的是水泥浆凝固后水泥环的径向位移，即水泥环的径向收缩量，径向收缩量也即水泥环与内套管或与外套管之间的“微环空间隙”(即微环隙)值。较之现有的水泥膨胀能力评价方法，本申请实施例所测得的水泥环径向位移，即可评价最具密封本质特色的“微环空间隙”，与井下实际工况相对应，对固井水泥浆膨胀收缩能力的评价更为准确。

此外，本申请实施例的测量固井水泥环微环隙的仪器可连续测量水泥环的径向位移，可获知水泥环内外直径的变化过程。

本申请实施例的测量固井水泥环微环隙的仪器，通过调节养护釜内的温度和压力，可模拟水泥浆在实际井下工况条件下的固化过程，所测得的水泥环径向位移更能评价水泥浆在实际井下工况条件下的膨胀性能。

附图说明