[发明专利]模拟套管滑套压裂的固井水泥环密封检测装置和方法

权利要求书

1.一种模拟套管滑套压裂的固井水泥环密封检测装置，包括：

外筒；

内筒，所述内筒套设在所述外筒内，在所述外筒与内筒之间形成环形空间，所述内筒包括压裂滑套组件，所述压裂滑套组件包括沿径向方向贯穿所述内筒的压裂孔；

水泥环，所述水泥环填充在所述环形空间内，其中，所述压裂滑套组件构造为能通过所述压裂孔向所述水泥环喷射压裂流体；以及

检测机构，所述检测机构构造为用于在所述压裂滑套组件打开并向所述水泥环喷射压裂流体之时和/或之后检测所述水泥环的密封性。

2.根据权利要求1所述的模拟套管滑套压裂的固井水泥环密封检测装置，其特征在于，所述内筒包括多个压裂滑套组件，所述多个压裂滑套组件构造为用于模拟多级滑套压裂的情况。

3.根据权利要求1或2所述的模拟套管滑套压裂的固井水泥环密封检测装置，其特征在于，所述压裂滑套组件包括：

管状壳体，在所述管状壳体上设置有所述压裂孔；

滑套件，所述滑套件设置在所述管状壳体内；

其中，在第一状态下，所述滑套件通过第一剪切销钉与所述管状壳体相连，以将所述滑套件保持在封堵所述压裂孔的位置；

在第二状态下，所述第一剪切销钉剪断，所述滑套件相对于所述管状壳体向下移动至将所述压裂孔暴露出来，压裂流体能通过所述压裂孔而射向水泥环。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的模拟套管滑套压裂的固井水泥环密封检测装置，其特征在于，还包括：

上堵头，所述上堵头设置在所述外筒、环形空间和内筒的顶端，以用于封闭所述环形空间和内筒内通道的顶端；以及

压裂流体注入泵及压裂流体注入管道，所述压裂流体注入管道的一端与所述压裂流体注入泵相连通，另一端穿过所述上堵头而连通到所述内筒内通道中，以用于向所述内筒中注入压裂流体。

5.根据权利要求1到3中任一项所述的模拟套管滑套压裂的固井水泥环密封检测装置，其特征在于，所述检测机构包括声波检测组件，所述声波检测组件包括沿所述外筒的纵向方向彼此间隔开地设置在所述外筒外侧的至少一个接收探头和至少一个发射探头，所述至少一个接收探头和所述至少一个发射探头构造为用于通过声波反射来检测所述水泥环的状态。

6.根据权利要求5所述的模拟套管滑套压裂的固井水泥环密封检测装置，其特征在于，所述至少一个接收探头和至少一个发射探头安装在连接架上，所述连接架连接到所述外筒的上端处，或连接到位于所述外筒顶端的上堵头处，以使所述至少一个接收探头和至少一个发射探头紧贴在所述外筒的外壁上。

7.根据权利要求1到6中任一项所述的模拟套管滑套压裂的固井水泥环密封检测装置，其特征在于，还包括下堵头，所述下堵头设置在所述外筒、环形空间和内筒的底端，以用于封闭所述环形空间和内筒内通道的底端；

在所述下堵头上设置有延伸到所述内筒内通道中的加热器，所述加热器构造为用于对所述装置进行加热。

8.根据权利要求1到7中任一项所述的模拟套管滑套压裂的固井水泥环密封检测装置，其特征在于，所述检测机构还包括地层流体注入泵以及地层流体注入管道，所述地层流体注入管道的一端与所述地层流体注入泵相连通，另一端从所述环形空间的下端连通到所述环形空间内；

所述检测机构还包括气体供应器以及气体注入管道，所述气体注入管道的一端与所述气体供应器相连通，另一端从所述环形空间的下端连通到所述环形空间内；

所述检测机构还包括流量计、收集器和收集管道，所述收集管道的一端与所述收集器相连通，另一端从所述环形空间的上端连通到所述环形空间内，所述流量计设置在所述收集管道上。

9.根据权利要求1到8中任一项所述的模拟套管滑套压裂的固井水泥环密封检测装置，其特征在于，所述检测机构还包括沿径向方向贯穿所述外筒的检测孔，在所述检测孔内设置有贴合在所述水泥环上并用于检测水泥环的应力变化状态的应变片，和/或通过所述检测孔能获取所述水泥环的水泥样品。

10.一种固井水泥环密封检测方法，包括以下步骤：

向内筒与外筒之间的环形空间内灌注水泥，以形成水泥环；

使所述内筒中的至少一个压裂滑套组件打开，以通过所述至少一个压裂滑套组件上的压裂孔来向所述水泥环喷射压裂流体；以及

在使所述内筒中的至少一个压裂滑套组件打开并喷射压裂流体的过程中以及过程之后，通过检测机构对所述水泥环的密封性进行检测。