[发明专利]一种水泥浆固化模拟地层用模具

说明书

一种水泥浆固化模拟地层用模具，涉及油气井的固井技术领域，所述模具包括底座，以及同轴设于所述底座上的内套管和外套管，所述内套管和外套管之间设有底端密封的环形空间，用于进行水泥浆的固化过程；所述外套管包括两个或两个以上数目的圆弧状板，两个或两个以上数目的圆弧状板围成所述外套管，相邻的两个圆弧状板之间密封设置并采用连接组件连接；在所述水泥浆凝固产生的膨胀力作用下，相邻的两个圆弧状板之间能够产生相对位移使所述外套管的管径变大。本申请实施例的水泥浆固化模拟地层用模具，可用于模拟水泥浆在弹性地层的固化过程，且外套管可以拆卸，可重复使用。

技术领域

本申请涉及油气井的固井技术领域，具体涉及一种水泥浆固化模拟地层用模具。

背景技术

石油及天然气井的固井水泥浆主要用于：(1)封隔不同压力源的井下流体，防止油、气、水窜槽；(2)固结套管和地层，以支撑套管和井口装置。

固井候凝过程中，水泥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浆柱结构的压稳系数、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的膨胀剂，用“微环隙仪”测量其膨胀或收缩量，以选择合适的膨胀剂。

模拟水泥浆固化过程测其膨胀或收缩量需用到水泥浆模具，目前的一些水泥浆模具采用双套管组成的圆环柱结构，外套管难以变形，不能满足模拟弹性地层的需要，且模具使用后水泥固结不能拆卸，不可重复使用。

发明内容

本申请一实施例提供一种水泥浆固化模拟地层用模具，所述模具包括底座，以及同轴设于所述底座上的内套管和外套管，所述内套管和外套管之间设有底端密封的环形空间，用于进行水泥浆的固化过程；所述外套管包括两个或两个以上数目的圆弧状板，两个或两个以上数目的圆弧状板围成所述外套管，相邻的两个圆弧状板之间密封设置并采用连接组件连接；在所述水泥浆凝固产生的膨胀力作用下，相邻的两个圆弧状板之间能够产生相对位移使所述外套管的管径变大。

有益效果：

本申请实施例的水泥浆固化模拟地层用模具，其外套管设置为分体式结构，能在水泥发生膨胀时其管径可以变化，可用于模拟水泥浆在弹性地层的固化过程。另外，分体式的外套管可以拆卸，便于取出固化后的水泥，可重复使用。

附图说明

附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1为本申请一实施例水泥浆固化模拟地层用模具的剖面结构示意图；

图2为本申请一实施例水泥浆固化模拟地层用模具在外套管未变形状态下的截面结构示意图；

图3为本申请一实施例水泥浆固化模拟地层用模具在外套管受水泥膨胀力作用变形状态下的截面结构示意图；

附图标记为：1、环形空间，2、外套管，3、内套管，4、吊装部，5、底座，6、环形凸起，7、吊耳组件，8、第一连接座，9、第二连接座，10、弹簧，11、螺母，12、连接杆。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本申请的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。