[发明专利]一种用于测试水泥环密封完整性的实验装置及方法

权利要求书

1.一种用于测试水泥环密封完整性的实验装置，其特征在于，包括：

由内至外依次间隔套设的套管、模拟围岩和釜体，所述套管和所述模拟围岩之间形成用于容置水泥环的水泥环空，所述模拟围岩和所述釜体之间形成环形的围压腔；

下釜盖，密封固定在所述釜体下端，所述下釜盖连接有与所述水泥环空连通的第一管路、以及与所述围压腔连通的第二管路，所述第一管路上设有第一增降压阀门，所述第二管路上设有第二增降压阀门；

调压上釜盖，用于可拆卸地密封固定在所述釜体的上端，所述调压上釜盖连接有与所述水泥环空连通的第三管路、以及与所述套管的内腔连通的第四管路，所述第三管路上设有第三增降压阀门，所述第四管路上设有第四增降压阀门；

测试上釜盖，用于可拆卸地密封固定在所述釜体的上端，所述测试上釜盖连接有与所述水泥环空连通的气体流量检测器；

轴向加载装置，与所述套管连接，用于使所述套管产生轴向形变。

2.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述实验装置还包括：

位移传感器，用于测量所述轴向加载装置的轴向位移；

多个应力应变片，设于所述套管的侧壁上；

数据采集系统，与所述位移传感器、所述应力应变片和所述气体流量检测器电连接。

3.如权利要求2所述的实验装置，其特征在于，所述实验装置还包括：

联接头，用于连接所述轴向加载装置和所述套管，所述位移传感器设于所述联接头上。

4.如权利要求2所述的实验装置，其特征在于，所述数据采集系统为计算机。

5.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述实验装置还包括：

加热保温套，固定套设于所述釜体外。

6.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述实验装置还包括：

渗透性隔板，设于所述下釜盖与所述水泥环的下端面之间。

7.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述套管的上端与所述调压上釜盖或所述测试上釜盖密封接触，所述套管的下端与所述下釜盖密封固定连接。

8.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述轴向加载装置为万能试验机。

9.如权利要求1至8任一项所述的实验装置，其特征在于，所述实验装置还包括与所述第一管路连接的气瓶。

10.一种用于测试水泥环密封完整性的实验方法，其特征在于，所述实验方法采用权利要求1至9任一项所述的实验装置，所述实验方法包括：

步骤S110：向所述水泥环空内注入水泥浆；

步骤S120：将所述调压上釜盖密封固定在所述釜体的上端；

步骤S130：调节所述第二增降压阀门，使所述围压腔内的压力达到预设围压；调节所述第三增降压阀门，使所述水泥浆上方的压力达到预设上覆压力；调节所述第四增降压阀门，使所述套管内的压力达到预设套管内压；

步骤S140：待所述水泥浆固化成为水泥环后，调节所述第二增降压阀门、所述第三增降压阀门和所述第四增降压阀门，以卸掉所述围压、所述上覆压力和所述套管内压，并将所述调压上釜盖卸下；

步骤S150：将所述测试上釜盖密封固定在所述釜体的上端；

步骤S160：调节所述第一增降压阀门，使所述水泥环下方的压力达到预设验窜压力，启动所述轴向加载装置对所述套管施加轴向力，使所述套管发生轴向形变，根据所述气体流量检测器的气体流量数据判断所述水泥环的密封完整性。