[实用新型]一种固井水泥环性能模拟装置

说明书

本实用新型公开了一种固井水泥环性能模拟装置，包括釜体外壳、水泥环、模拟地层、釜盖、套管、底座，釜体外壳设在底座上方，其顶部设置有中部空心的釜盖，模拟地层和套管由外至内分别依次设置在釜体外壳内部，水泥环设在模拟地层与套管之间；套管与模拟地层之间还设有上限位环与下限位环，上限位环经传动机构和螺纹丝杆调节位置，下限位环经液压活塞控制移动，装置在使用时，可通过改变上限位环位置调节养护所得的水泥环的规格，同时下限位环可对水泥环施加上行压力以模拟地层压力，从而实现对水泥环界面胶结强度的评价，下限位环中的注气管路可对水泥环进行气窜实验模拟，以实现对水泥环性能的全面评价。

技术领域

本实用新型属于石油工程模拟实验设备技术领域，特别是一种固井水泥环性能模拟装置。

背景技术

在钻井施工过程中，固井作业是在下入套管后，向井壁和套管之间的环空注入水泥成环以起到固定套管作用的一道工序，起到了保证钻进正常进行的重要作用；而形成的水泥环的结构强度的好坏将直接影响固井作业的成功与否，因此对固井水泥环的性能进行评价表征就显得十分重要。

目前常见的水泥环性能评价装置主要从水泥环的成型情况、水泥环与井壁和套管的胶结强度和水泥环的防气窜性能几个方面进行单独考察，所得出的数据结果是受单一因子影响反映而来，难以真实全面地表现出实际地层条件下水泥环的性能状态；而为了有效模拟地层中的水泥环受多种因影响下所表现出的性能状态，则需要同时对界面强度、防气窜性能、水泥环成型情况进行综合评价，才能够真实反映出水泥环成型时受到各方面地层因素作用的综合结果。

实用新型内容

鉴于此，本实用新型目的在于提供一种固井水泥环性能模拟装置，用于对固井过程中的水泥环在多因素复杂条件影响下的工作性能进行全面综合评价。

本实用新型提供的技术方案是，提供一种固井水泥环性能模拟装置，包括釜体外壳、水泥环、模拟地层、釜盖、套管、底座，所述釜体外壳设在底座上方，其顶部设置有中部空心的釜盖，所述釜盖上方设置有升降支架，所述升降支架上设有传动机构，所述传动机构与螺纹丝杆啮合，所述模拟地层和所述套管由外至内分别依次设置在釜体外壳内部，所述水泥环设在所述模拟地层与所述套管之间，所述模拟地层和所述套管之间分别设有上限位环与下限位环，所述上限位环包括环体部分和立柱部分，所述环体部分可与水泥环上表面接触，所述立柱部分穿过釜盖延伸至釜体外部，所述上限位环内部还内埋有贯穿环体部分和至少一组立柱部分的导液管路，所述下限位环包括环体部分和立柱部分，所述下限位环的环体部分可与水泥环的下表面接触，所述下限位环的立柱部分穿过釜体外壳底部延伸至釜体外部，所述下限位环内部还内埋有贯穿环体部分和至少一组立柱部分的注气管路。

根据本实用新型一种固井水泥环性能模拟装置的一个具体实施方式，所述注气管路在下限位环环体部分的出口处设置有滤网。

根据本实用新型一种固井水泥环性能模拟装置的一个具体实施方式，所述螺纹丝杆底部设置有连接杆，所述连接杆分别与上限位环的立柱部分连接。

根据本实用新型一种固井水泥环性能模拟装置的一个具体实施方式，所述底座上分别设置有数量与所述下限位环的立柱部分数量相同的液压活塞，所述液压活塞与所述下限位环的立柱部分相接触，并通过底座上设置的液压电机驱动。

根据本实用新型一种固井水泥环性能模拟装置的一个具体实施方式，所述套管内部贴有声发射传感器，所述声发射传感器经釜盖中部空心与釜体外部设置的控制分析单元电连接。

根据本实用新型一种固井水泥环性能模拟装置的一个具体实施方式，所述釜体外壳上还分别设置有连通釜体内部的注液口和排液口。

与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点：