[发明专利]可倾斜且可偏心的固井第二界面胶结质量评价装置及方法

摘要

本发明公开了一种可倾斜且可偏心的固井第二界面胶结质量水力测试装置及方法，釜体由内向外依次为天然岩心、假岩心、加热保温套、支撑架，釜体上部和下部分别设置有椭圆形上圆台和下圆台；天然岩心和假岩心与下釜盖相连，天然岩心和假岩心与下釜盖之间通过密封槽确保密封；加热保温套可以加热釜体内部，模拟地层温度，其内有热电偶和温度传感器，计算机与温度传感器、压力表和流量计电连接，对其温度、压力和流量进行记录和监控。本发明适用范围广，既可模拟不同套管偏心度的第二界面胶结情况，又可以模拟不同井斜角对第二界面胶结质量影响；其测试的准确性高，可应用于指导现场气窜预测。

主权项

1.一种可倾斜且可偏心的固井第二界面胶结质量评价装置，包括釜体、控制阀、泥浆泵(34)、压力表、流量计(38)、集气瓶(39)、中间容器、液压泵、计算机(44)、造斜固定架(45)、支撑架、转动臂(50)和刻度盘(52)；其特征在于：釜体由内向外依次为天然岩心(17)、假岩心(16)、加热保温套(14)、支撑架(46、47) ，釜体上部和下部分别设置有椭圆形上圆台(13)和下圆台(14)；所述天然岩心(17)、假岩心(16)与下釜盖(6)相连，天然岩心(17)、假岩心(16)与下釜盖(6)之间通过密封槽(7)确保密封；加热保温套(15)可以加热釜体内部，模拟地层温度，其内有热电偶和温度传感器，电连接计算机(44)，对温度进行记录和监控，同时，计算机(44)与压力表(37)和流量计(38)，对其压力和流量进行记录和监控；釜体上部和下部分别设置有椭圆形上圆台(13)和下圆台(14)，上圆台(13)一侧设置有调节螺钉(20)，另一侧设置有固定螺钉(21)，下圆台(14)一侧设置有调节螺钉(8)，另一侧设置有固定螺钉(9)，上圆台调节螺钉(20)和下圆台调节螺钉(8)皆设置有偏移距离刻度尺，拧动上调节螺钉(20)或下调节螺钉(8)可挤压上釜盖或下釜盖平移；支撑架固定在造斜固定架(45)上，支撑架(46、47)由固定螺栓(48、49)连接，转动转动臂(50)，使刻度指针(53)转角满足所需井斜角，角度在刻度盘(52)上，转动臂由转动臂固定螺栓（51）固定；上圆台(13)通过螺栓(46)与上釜盖(19)连接，二者存在密封圈确保密封，所述环形密封圈(22)嵌于上釜盖内，并且宽度大于天然岩心的最大平移距离即环空的宽度；上釜盖(17)上存在一条通道即测窜气出口(23)，与天然岩心(17)和上釜盖(19)的间隙相连；下圆台(14)通过螺栓(10)与下釜盖(6)连接，二者存在环形密封圈(5)确保密封，环形密封圈(5)嵌于下釜盖(6)内，并且宽度大于天然岩心的最大平移距离即釜体环空(18)的宽度；下釜盖(6)上存在三条通道：一是环空排液口(2)，与釜体环空(18)相连，二是测窜气入口(1)，与假岩心(16)中间通道相连，三是围压入口(3)，与围压环空(45)相连；下釜盖(6)上部，可在天然岩心(17)与釜体(12)之间的环空内挤入一密封垫(4)，可隔离和阻挡水泥流入下部环空排液口(2)的通道；上圆台(13)和下圆台(14)上都对称存在螺栓平移槽(11)，螺栓平移槽(11)中为螺栓(10)，所述平移槽(11)长度大于天然岩心可平移的最大距离，即釜体环空(12)的宽度，以保证获得尽量大范围的偏心度，且天然岩心居中时，螺栓(10)位于平移槽(11)的起点；第二界面是指水泥环与天然岩心(17)形成的胶结面；所述测窜气入口(1)可注入高压气体，对第二界面测窜；所述测窜气出口与上釜盖(13)和天然岩心(17)的间隙相连，收集并排出第二界面气窜的气体；测窜气出口(23)可连接三条管线：一是钻井液注入管线，可以实现钻井液注入，冲洗液、隔离液循环；二是养护施压管线，可以实现密封槽(7)的密封性检验、水泥环养护、泥饼形成时的施压；三是气窜气体检测管线，可以实现测窜气体的检测和收集；环空排液口(2)可连接排液管线，实现钻井液排放和冲洗液、隔离液循环；测窜气入口(1)可连接两条管线：一是气窜气体加压管线，实现气窜气体向第二界面输入和加压；二是钻井液滤失管线，实现密封槽(7)密封性检验和钻井液滤液的排放；围压入口(3)与围压管线相连，确保密封槽(7)与天然岩心(17)和假岩心(16)之间的密封性。