[发明专利]一种高温高压套管水泥环地层密封完整性评价装置及方法

权利要求书

1.一种高温高压套管水泥环地层密封完整性评价装置，其特征在于，包括：高温高压釜、温度压力控制系统和组合体(12)；

所述高温高压釜包括：釜盖(1)、釜体(2)、进气单向阀(7)、进气管线(8)、出气管线(9)、支架(11)、排气阀(13)，实现套管/水泥环/地层组合体密封完整性评价的交变高温高压实验条件；

所述温度压力控制系统包括：加热套(3)、保温层(4)、温度压力探针(5)和温度压力监控系统(10)、增压泵(6)，实现套管/水泥环/地层组合体密封完整性评价期间温度、压力的调控、实验数据监控及记录；

釜盖(1)和釜体(2)通过密封组成密闭系统，进气管线(8)和出气管线(9)与密闭系统连通，增压泵(6)连接进气管线(8)，进气管线(8)上安装进气单向阀(7)控制进气，出气管线(9)上安装排气阀(13)控制排气，密闭系统内设置支架(11)用于支撑组合体(12)；

釜体(2)表面包裹一层加热套(3)，加热套(3)表面包裹保温层(4)，温度压力探针(5)贯穿加热套(3)、保温层(4)和釜体(2)；

所述组合体(12)包括：地层岩石(14)、水泥环(15)、套管(16)、组合体上盖板(17)、组合体下盖板(18)、组合体密封圈(19)、套管密封圈(20)、组合体上盖板把手(21)、组合体上盖板堵头(22)、验窜管线(23)、验窜管汇(24)、套管阀门(25)、组合体下盖板堵头(26)、套管内腔(27)、组合体下盖板把手(28)、直通接头(29)和钢丝，实现高温高压油气井目标井段全尺寸或紧凑尺寸套管/水泥环/地层组合体的模拟；

所述组合体(12)是由套管(16)、水泥环(15)、地层岩石(14)组成的由内至外三层圆柱体，组合体上盖板(17)安装在三层圆柱体上表面，组合体下盖板(18)安装在三层圆柱体下表面，套管(16)与水泥环(15)之间为固井一界面，水泥环(15)与地层岩石(14)之间为固井二界面；

所述组合体上盖板(17)左右对称设置有两个组合体上盖板把手(21)，组合体上盖板(17)的上部设置有六个组合体上盖板堵头(22)，每一个组合体上盖板堵头(22)插入一条验窜管线(23)，验窜管线(23)的一端贯穿组合体上盖板堵头(22)和组合体上盖板(17)穿入水泥环(15)内，所有验窜管线(23)的另一端通过直通接头(29)汇集于验窜管汇(24)，直通接头(29)一端连接验窜管线(23)一端连接验窜管汇(24)；

通过组合体密封圈(19)、组合体上盖板堵头(22)和套管密封圈(20)将三层圆柱体上部密封，通过验窜管汇(24)对水泥环(15)施加验窜压力；组合体下盖板(18)左右对称设置有两个组合体下盖板把手(28)，组合体下盖板(18)表面设置有六个组合体下盖板堵头(26)和套管阀门(25)，通过组合体密封圈(19)、组合体下盖板堵头(26)和套管密封圈(20)密封三层圆柱体下部，通过套管阀门(25)连接套管阀门管道，套管阀门管道贯穿组合体下盖板(18)直通三层圆柱体内，可升高或降低套管内腔(27)的内压力；

组合体上盖板堵头(22)通过螺纹与组合体上盖板(17)连接并保持密封，组合体下盖板堵头(26)通过螺纹与组合体下盖板(18)连接并保持密封，组合体上盖板把手(21)通过螺纹与组合体上盖板(17)，组合体下盖板把手(28)通过螺纹与组合体下盖板(18)连接；

所设置的六条验窜管线(23)端部分别垂直插入水泥环、弯向固井一界面或弯向固井二界面，该验窜管线(23)直径为3mm，在其内部插入直径为1mm的钢丝，钢丝一端凝固在水泥环(15)之中，另一端通过组合体上盖板堵头(22)固定于组合体上盖板(17)，经直通接头(29)连接并汇集于验窜管汇(24)，验窜时钢丝可从验窜管线(23)内拔出。

2.根据权利要求1所述的一种高温高压套管水泥环地层密封完整性评价装置，其特征在于：地层岩石(14)为根据高温高压油气井目标井段井眼尺寸大小所取地层岩石或根据相似性原理加工的模拟岩石，水泥环(15)为高温高压油气井目标井段所用水泥浆体系凝固而成，套管(16)为高温高压油气井目标井段所用全尺寸套管或按相似性原理设计的紧凑型小尺寸套管。