[发明专利]油气井固井水泥封隔能力检测装置及其检测方法

权利要求书

1.一种油气井固井水泥封隔能力检测装置，其特征在于，包括：

模拟地层，其内设置有沿上下方向延伸的模拟井眼；

模拟套管，其穿设于所述模拟井眼内；所述模拟套管与所述模拟地层之间形成有第一环形空间；所述模拟套管上设置有与所述第一环形空间相连通的至少一个第一贯通孔；

固井水泥，其填充于所述第一环形空间内；所述固井水泥与所述模拟套管之间形成第一界面；所述固井水泥与所述模拟地层之间形成第二界面；

活塞，其可移动地穿设于所述模拟套管内；所述活塞能与所述模拟套管之间形成第二环形空间；所述活塞内设置有用于与所述第一贯通孔相连通的第一通道；以使高压气体能通过所述第一通道流至所述第一界面或所述第二界面；

压力加载机构，其与所述第二环形空间相连通；用于向所述第二环形空间内施加压力；

地应力模拟机构，其用于向所述模拟地层、所述模拟套管和所述固井水泥施加地应力；

所述固井水泥内设置有第二贯通孔；所述第一贯通孔为两个；其中一个所述第一贯通孔与所述第二贯通孔不连通；另一所述第一贯通孔与所述第二贯通孔密封连通；所述第二贯通孔背对所述第一贯通孔的一端朝向所述模拟地层敞开。

2.根据权利要求1所述的油气井固井水泥封隔能力检测装置，其特征在于：所述固井水泥内设置有具有所述第二贯通孔的管体；所述管体的一端密封连接于另一所述第一贯通孔的外端周围的侧壁上。

3.根据权利要求1所述的油气井固井水泥封隔能力检测装置，其特征在于：所述活塞包括缩径段和横截面积大于所述缩径段的扩径段；所述扩径段位于所述缩径段的下方；所述缩径段与所述模拟套管之间形成所述第二环形空间；所述扩径段的外壁与所述模拟套管的内壁密封配合。

4.根据权利要求3所述的油气井固井水泥封隔能力检测装置，其特征在于：所述第一通道包括设置于所述缩径段内的竖直延伸段和设置于所述扩径段内的水平延伸段；所述水平延伸段背对所述竖直延伸段的一端用于与所述第一贯通孔相连通。

5.根据权利要求3所述的油气井固井水泥封隔能力检测装置，其特征在于：所述模拟套管的上端内还设置有用于密封所述第二环形空间的压帽；所述压帽上设置有与所述第二环形空间相连通的第二通道；所述压力加载机构通过所述第二通道与所述第二环形空间相连通。

6.根据权利要求5所述的油气井固井水泥封隔能力检测装置，其特征在于：所述压帽上呈具有中心孔的环状；所述活塞密封穿设于所述中心孔内。

7.一种利用如权利要求1所述的油气井固井水泥封隔能力检测装置的检测方法，其特征在于，其包括：

步骤S11：通过所述地应力模拟机构向所述模拟地层、所述模拟套管和所述固井水泥施加地应力；

步骤S13：使所述第一通道与所述第一贯通孔相连通且使所述活塞与所述模拟套管之间形成所述第二环形空间；

步骤S15：通过所述压力加载机构向所述第二环形空间内施加压力直至所述第二环形空间内的压力升高至第一当前加载压力；

步骤S17：对所述第二环形空间进行卸压，以使所述第二环形空间内的压力降低至大致与大气压相等；

步骤S19：向所述第一通道内注入高压气体，以使所述高压气体能通过第一贯通孔流至所述固井水泥与所述模拟套管之间的所述第一界面；并判断所述高压气体能否从所述固井水泥与所述模拟套管之间的所述第一界面泄漏；

步骤S21：当所述固井水泥与所述模拟套管之间的所述第一界面不存在气体泄漏时，在所述第一当前加载压力的基础上增加预定压力并重复上述步骤S15至步骤S19。