[发明专利]一种水泥环初始应力状态监测实验方法

摘要

本发明涉及一种水泥环初始应力状态监测实验方法，基于主要由井筒模拟机构、温压控制机构和数据采集机构组成的监测实验装置，包括以下步骤：1)将清水、水泥浆和地层水分别注入监测实验装置的清水容置腔、固井水泥环空和地层环空；2)打开气瓶，通过气瓶和压力控制阀向清水容置腔、固井水泥环空和地层环空施加压力，同时打开加热管将井筒模拟机构加热至预设温度；3)数据采集系统实时采集压力传感器和温度传感器测量的实验数据；4)待固井水泥环空内的水泥浆凝固结束，保存实验数据。本发明能够较好的还原固井过程中水泥浆注入后凝固过程，监测水泥浆凝固后的初始应力，为探索井下水泥环应力状态的准确计算以及水泥环完整性评价提供数据基础及分析依据。

主权项

1.一种水泥环初始应力状态监测实验方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n步骤1：设置一主要由井筒模拟机构、温压控制机构和数据采集机构组成的水泥环初始应力状态监测实验装置，其中所述井筒模拟机构包括套管模拟管柱(1)、地层模拟管柱(2)、外边界管(3)、顶端盖(4)和底座(5)，所述温压控制机构包括气瓶(6)、压力控制阀(7)和加热管(9)，所述数据采集机构包括压力传感器(11)、温度传感器(12)和数据采集系统(13)；/n步骤2：将所述套管模拟管柱(1)、地层模拟管柱(2)和外边界管(3)由内至外依次固定于所述底座(5)上，由此所述套管模拟管柱(1)的内腔形成清水容置腔(10)，所述地层模拟管柱(2)与所述套管模拟管柱(1)之间形成固井水泥环空(20)，所述外边界管(3)与所述地层模拟管柱(2)之间形成地层环空(30)，然后将所述加热管(9)安装在所述外边界管(3)内；/n步骤3：将至少两个所述压力传感器(11)分别安装在所述套管模拟管柱(1)的外侧和所述地层模拟管柱(2)的内侧，同时将至少一个所述温度传感器(12)安装在所述地层模拟管柱(2)的内侧，并通过数据线将全部所述压力传感器(11)和温度传感器(12)与所述数据采集系统(13)连接；/n步骤4：将清水、水泥浆和地层水分别注入所述清水容置腔(10)、固井水泥环空(20)和地层环空(30)；/n步骤5：将所述顶端盖4固定于所述套管模拟管柱(1)、地层模拟管柱(2)和外边界管(3)上，并保持密封，将三个所述气瓶(6)通过加压管线分别与所述清水容置腔(10)、固井水泥环空(20)和地层环空(30)连通，同时在每一所述加压管线上安装所述压力控制阀(7)；/n步骤6：打开三个所述气瓶(6)，通过所述气瓶(6)和压力控制阀(7)向所述清水容置腔(10)施加压力至预设值以模拟钻井液压力，通过所述气瓶(6)和压力控制阀(7)向所述固井水泥环空(20)施加压力至预设值以模拟水泥浆不同深度处的垂向压力，通过所述气瓶(6)和压力控制阀(7)向所述地层环空(30)施加压力至预设值以模拟地层孔隙压力，同时打开所述加热管(9)将所述井筒模拟机构加热至预设温度；/n步骤7：所述数据采集系统(13)实时采集所述压力传感器(11)和温度传感器(12)测量的实验数据；/n步骤8：待所述固井水泥环空(20)内的水泥浆凝固结束，保存实验数据。/n