[发明专利]一种固井水泥环封隔能力测试装置

说明书

本发明公开了一种固井水泥环封隔能力测试装置，属于石油工程固井领域，一种固井水泥环封隔能力测试装置包括保护壳和上釜盖，上釜盖连接于保护壳上端，保护壳内壁上固定连接有保温层，保温层位于保护壳内侧，上釜盖内底端固定连接有内釜底盖，上釜盖下端固定连接有套管，套管下端与内釜底盖转动连接，套管外侧设置有模拟地层，套管与模拟地层之间设有水泥空腔，水泥空腔中填充有水泥环，将测试装置内部的模拟地层设置成两部分，测试结束后，只需要将两部分的模拟地层相互分离，即可将固化的水泥环轻易取出，可以很好的保护测试装置，延长测试装置的使用寿命。

技术领域

本发明涉及石油工程固井领域，更具体地说，涉及一种固井水泥环封隔能力测试装置。

背景技术

油气井固井作业是指油井水泥注入井下套管与地层之间的环形空间内，使水泥浆在设计时间内凝结、固化，形成具有层间封隔能力的水泥环的过程。水泥环在井下的作用除了封隔地层外，对悬挂和保护套管，延长全井生产周期也有着不可或缺的作用。

然而，水泥环在井下的服役环境十分恶劣。现场实际施工时，套管偏心、大肚子井眼、混浆、充填不均等工况亦会对水泥环自身性能产生不容忽视的影响，遇到恶劣、持续的载荷作业及热应力的冲击更会对保障固井水泥环封隔能力提出难题。钻进过程中，上一开次水泥环要承受当前钻进过程中的钻柱碰撞、钻井液密度变化、井下复杂作业时带来的压力骤增与骤减以及套管试压等；增产求产过程中，射孔、酸化、压裂、试油等作业带来的载荷变化，均会对水泥环封隔能力提出更严峻的挑战；生产过程中，尤其是高温高压的天然气井，不断产出的高压气体会使油管温度逐渐升高，而环空中填充的工作液温度也会愈来愈高，液体升温必然会存在膨胀效应，液体高温膨胀对固井水泥环的影响也不容忽视。

近年来，随着对固井水泥环封隔能力研究的不断深入，国内外诸多学者、机构推出了自己的测试手段及测试装置，例如：水泥环密封完整性实验装置(SPE168321)，可以模拟套管内外压力及温度变化，直接观察水泥环表面是否发生微裂缝，并借助CT扫描进行后续研究；一种水泥环结构完整性力学实验装置(CN103498662A)，预先在养护釜体内养护套管水泥环结构，而后放入测试釜体内通过轴向机械加压方式检测套管-水泥环组合体的完整性；一种深水固井水泥环封隔性能测试装置(CN103174409A)，采用不同类型材料模拟不同地层，仪器配有应变片，用于测量水泥环应变，借以推算应力，通过改变套管内压，测试水泥环完整性；地层作用下套管-水泥环损坏室内模拟试验装置(CN101725345A)，在模拟器内养护实验样品，放入实验装置内模拟层间滑动，通过应变片检测水泥环样品位移情况；一种固井水泥环性能模拟实验装置及实验方法(CN102979505A)采用全尺寸模拟井下结构，并采用人造围岩，设有注入工作液的进口，可以循环不同工作液。

上述测试手段及测试装置都是力图还原水泥环在井下的实际承载状态来研究水泥环的完整性问题。但是上述专利的技术方案中未提及测试结束后水泥环的取出操作，而且从上述技术方案的设计看出，其中的水泥环在固化之后极其不方便取出，强行取出则会损坏装置。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种固井水泥环封隔能力测试装置，它将测试装置内部的模拟地层设置成两部分，测试结束后，只需要将两部分的模拟地层相互分离，即可将固化的水泥环轻易取出，可以很好的保护测试装置，延长测试装置的使用寿命。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。