[发明专利]一种用于模拟油井水泥浆流动状态以及养护测试一体化的试验方法

说明书

本发明公开了一种用于模拟油井水泥浆流动状态以及养护测试一体化的试验方法，涉及石油钻井技术领域。本发明利用传动机构控制器和搅拌机构模拟水泥浆在井下的流动状态，利用温度控制子系统和压力控制子系统模拟水泥浆在井下所受温度和压力环境，并保持该模拟环境稳定，然后利用超声波控制子系统采集超声波传播速度并转换为水泥石抗压强度值，最后由计算机控制系统生成水泥石抗压强度动态测试曲线图，实现对水泥石抗压强度的动态测试。本发明一方面能够模拟实际井下高温高压环境，另一方面能够通过调节转速来模拟水泥浆在注替过程中的流动速度，能够研究不同转速对水泥石抗压强度的影响。

技术领域

本发明涉及石油钻井技术领域，更具体地说涉及石油钻井领域固井工程中的一种用于模拟油井水泥浆流动状态以及养护测试一体化的试验方法。

背景技术

固井施工过程中，水泥浆充填于套管与井眼之间的环形空间内，凝结固化后形成的水泥石具有支撑井壁、保护套管、封隔油气水层的作用。抗压强度作为衡量水泥石承载能力的重要物理性能参数之一，其测试结果的精确性尤为重要。

对于水泥石抗压强度的测试，目前业界通用做法为：将配制好的水泥浆放入常压稠化仪或者增压稠化仪中预制一定时间（按实际工况而定），然后将预制好的水泥浆倒入方形养护模具中，接着放入水浴箱或者增压养护釜中养护一定时间（根据实际需求而定），最后将养护好的水泥石放入机械压力机上进行破型，从而测试其抗压强度。而实际井下的水泥石所处的温压环境为：从水泥浆被顶替开始，先是经过一个升温升压过程，然后顶替到位后，就在恒定温度、压力环境下养护形成水泥石，此后一直处于这种温压环境内。

目前的做法相当于将水泥石抗压强度测试分为了三个阶段：预制、养护和测试，但这三个阶段并不能很好的进行衔接，例如：从浆杯中取出预制之后的水泥浆，便会经历降温降压的过程，进行养护时会再一次经历升温升压过程，取出养护之后的水泥石，又会经历降温降压过程，最后水泥石抗压强度的测试也仅仅是在常温常压环境下进行的。常规方法显然与实际井下的水泥石所处的温压环境不符，在每一个阶段下温压环境都发生了改变，这样会导致测试出的结果与实际井下水泥石的抗压强度存在一定误差。因此，科学模拟水泥浆形成水泥石的整个工艺过程和温压环境，对于准确测量水泥石的抗压强度有着重要的意义。

经过多年的研究发展，国内外已经在水泥石强度测试装置上取得了长足的进步（例如：朱江林.一种高温高压养护及强度、弹模综合试验仪：CN110823712A、刘书杰.一种高温高压水泥石养护装置及水泥石的制备方法：CN111300617A、靳建洲.水泥浆性能试验系统及其方法：CN105571991A等），虽然这些装置能够对水泥石强度进行测量，但还是不能很好地模拟水泥浆注替的工艺过程以及养护测试的温压环境。因此需要一个一体化测试方法既能模拟水泥浆注替的流动和升温升压过程，也能在恒温恒压环境下进行养护和测试，从而准确获取水泥石的抗压强度。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种用于模拟油井水泥浆流动状态以及养护测试一体化的试验方法，本发明的发明目的在于提供一种既能实现水泥浆在升温升压过程中的流动状态，又能在恒定稳压环境下进行养护测试一体化的试验方法。本发明一方面能够模拟实际井下高温高压环境，另一方面能够通过调节转速来模拟水泥浆在注替过程中的流动速度，能够研究不同转速对水泥石抗压强度的影响。本发明既能满足水泥浆在升温升压过程中的流动状态，又能在此恒定稳压环境下进行养护以及采用超声波无损测试的方法对水泥石进行抗压强度测试，实现预制养护测试一体化，更好地模拟了实际井下水泥浆的流动状态和水泥石的应力环境，保证测试结构的准确性。

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明是通过下述技术方案实现的：

一种用于模拟油井水泥浆流动状态以及养护测试一体化的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A、按照配方要求配制相应体系的水泥浆，将配制好的水泥将注入到浆杯中，并将浆杯固定在釜体内；