[实用新型]固井水泥石外源性自修复材料修复模拟实验装置

说明书

本实用新型属于自动化加工产品运输设备技术领域，公开了固井水泥石外源性自修复材料修复模拟实验装置，包括釜体、上釜盖、釜底座、气体开关控制阀、气瓶、高压气嘴、样品固定夹、加热单元、旋转轴、冷凝管、液体开关控制阀、电机、增压泵、热电偶、液位感应器、温度控制器、数据接收终端、过滤器、采样口、进出气口、液体回收器、气体回收器等，是一种通过外部通入测试气体和液体对已经损坏的外源性自修复水泥石进行真实井下环境的模拟的固井水泥石外源性自修复材料修复过程以更好地观测材料自修复过程的模拟实验装置。

技术领域

本实用新型属于油气井工程固井技术领域，具体涉及固井水泥石外源性自修复材料修复模拟实验装置。

背景技术

石油开采过程中，固井质量直接关系到井下后续作业能否正常的进行，固井的主要目的是防止油气水的窜流，保证开采的顺利进行。固井是钻井过程中的重要作业，在钻井作业中一般至少要有两次固井（生产井），多至4~5次固井（深探井）。最上面的固井是表层套管固井，它起的是“泥浆通路，油气门户”的作用，在下一次开钻之前，表层套管上要装防喷器预防井喷，防喷器之上要装泥浆导管，是钻井液返回泥浆池的通路。

油气井开采过程中，由于井下温度、压力等环境因素的变化，后期射孔、酸化压裂等措施会使水泥环内部及胶界面出现裂缝或者微环隙，致使水泥环密封性缺失，造成环空带压甚至油气井报废等问题，水泥环出现的裂缝，会对未来水泥环的密封性造成一定影响；对于密封性缺失的水泥环，后续解决气窜及油井报废的措施很少，且成本很高，施工过程容易发生事故，所以针对这些问题，现在有很多固井水泥都是添加外源性自修复材料，以便利用自修复的功能来弥补使用中损伤，从而降低事故率和更换维修成本，基于此，能够有一种效果较好的水泥石外源性修复材料实验模拟装置则成为评判泥石外源性自修复材料好坏的必要设备。

国内外机构研究了很多水泥浆自修复体系及外源性的自修复测试装置，但是国内对于固井水泥环外源性的自修复技术还并不成熟，且也没有一个统一的评价装置及评价方法。如现有技术中，公开号为CN107044939A，名称为“评价固井水泥浆体系活性自修复能力的实验装置与方法”的中国发明专利文献，公开了一种评价固井水泥浆体系活性自修复能力的实验装置与方法，其装置包括界面胶结强度试模、框架、上压盘、压头和下压盘，所述下压盘设置在框架的底部，所述界面胶结强度试模下端置于下压盘上，所述界面胶结强度试模的上端设有压头，所述上压盘固定在框架的顶部，上压盘位于压头的上方；本发明通过压力机测试养护后压脱水泥石的最大抗剪切力，再以该试模在特定条件下养护，测试二次压脱水泥石的最大抗剪切力；依此计算界面胶结强度恢复率，以此来评价固井水泥浆体系活性自修复的能力，但是该装置是对于水泥浆体的自修复能力的测试，一般来说油气井测试投产使用之前水泥环的密封质量还是很好的，后期的各种试井测试会对水泥环造成损伤，这种水泥浆体的自修复技术便不能满足要求。再如，公开号为CN203519474U，名称为“一种用于评价水泥基体自愈合效果的试验装置”的中国实用新型专利文献，公开了一种用于评价水泥基体自愈合效果的试验装置，该装置主要由中空体腔、顶部盖板、侧板、底板、施压垫片和螺旋杆组成，所述顶部盖板边缘设有6个对称的钻孔，所述侧板和底板由螺钉进行连接；所述中空体腔中放置长方体测试模块，带有螺旋杆的施压垫片位于测试模块顶部，通过螺旋杆加力压紧模块，螺旋杆顶部为柱状六边形，可用扭力扳手测试和调整。本实用新型的顶部盖板、侧板、底板可通过螺钉进行组装连接，每个组成部分均可以拆卸，可根据测试模块的大小调整挤压。本实用新型原理可靠，结构简单，操作方便，可实现对水泥基体修复过程的模拟评价，克服了现有技术的缺陷和不足，但是此装置太过于简单，也不能在实际工况下对材料的自修复性能进行评价。

即现有技术中这些研究方法和手段都试图对存在缺陷微裂纹的水泥环进行修复，装置及评价方式也存在着不足，由于受到实验设备和条件的限制，很少结合实际工况对已经损伤的水泥石进行外源性的修复模拟实验。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种通过外部通入测试气体和液体对已经损坏的外源性自修复水泥石进行真实井下环境的模拟的固井水泥石外源性自修复材料修复过程以更好地观测材料自修复过程的模拟实验装置。