气窜模拟测试装置以及测试方法制造方法及图纸

本文公布了一种气窜模拟测试装置以及测试方法，测试装置包括加热筒、用于测量水泥气窜过程的气窜管和用于测量水泥静液柱压力的失重管；气窜管、失重管均设置在加热筒内，气窜管、失重管均设置有用于容纳水泥的环状腔体；气窜管的环状腔体的底端设置有第一水泥浆输入口和第一气体输入口，顶端设置有加压检测口，失重管的环状腔体的底端设置有第二水泥浆输入口和压力检测口；测试方法包括步骤a：通过压力检测机构检测失重管中的单位高度的水泥静液柱压力值，根据检测数值计算出目标高度的水泥静液柱压力值；步骤b：通过气窜管的加压检测口进行加压操作，测量气窜管底部压力并记录测量值等步骤。

【技术实现步骤摘要】
气窜模拟测试装置以及测试方法
本申请涉及但不限于油井配套设备
，尤其是一种气窜模拟测试装置以及测试方法。
技术介绍
注水泥后的侯凝阶段，高压气体的上窜是气井固井中的主要问题。气窜的主要原因有以下几点：1、固井时水泥环顶替效率低，形成泥浆夹带的窜槽，如气层压力大于静水液柱压力，气体沿窜槽带逸出；2、由于水泥质量问题，使在环空中水泥与套管或地层胶结面的胶结质量差，气体沿环隙缝窜漏；3、施工过程中水泥浆柱和泥浆柱总压力小于气层压力。即“水泥浆失重”形成气窜；其中，水泥浆失重的原因是：水泥浆失水大，水泥浆的水化收缩，水泥浆胶凝自身悬挂。气窜的主要危害有以下几点：1、固井声幅值高，固井质量不合格；2、产层的产能失去保护，造成产能下降；3、发生井喷事故；4、多次挤水泥，使固井施工重复作业。现有技术中，针对这一现象提供有相应的模拟测试装置，以模拟评价油井水泥配方的防窜能力和水化过程，以全面了解水泥的综合性能，并获取相关数据以服务于后期实际应用。然而，目前的测试装置存在有如下缺点：装置结构复杂，测试操作繁琐，不能有效模拟实际情况，测试结果偏差较大等。
技术实现思路
本申请解决的技术问题是提供一种气窜模拟测试装置以及测试方法，能够有效克服现有技术中存在的缺陷，能够优化测试装置的结构组成，降低操作的复杂程度；进一步的，还能够有效模拟实际情况，能够有效提高测试结果的准确性。为解决上述技术问题，本申请提供了一种气窜模拟测试装置，包括加热筒、用于测量水泥气窜过程的气窜管和用于测量水泥静液柱压力的失重管；所述气窜管、失重管均设置在所述加热筒内，所述气窜管、失重管均设置有用于容纳水泥的环状腔体，所述气窜管、失重管的底端均设置有压力检测机构；所述气窜管的环状腔体的底端设置有第一水泥浆输入口和第一气体输入口，顶端设置有加压检测口；所述失重管的环状腔体的底端设置有第二水泥浆输入口。上述气窜模拟测试装置，还可具有如下特点，所述气窜管、失重管均包括连接杆和内套管，所述连接杆设于所述内套管中，所述内套管设于所述加热筒中，所述内套管的内壁与所述连接杆之间构成所述环状腔体。上述气窜模拟测试装置，还可具有如下特点，所述气窜管的内套管底端连接有第一法兰端盖，顶端连接有第二法兰端盖，所述连接杆的两端分别贯穿第一法兰端盖和第二法兰端盖；所述第一水泥浆输入口和所述第一气体输入口设置在所述第一法兰端盖上，所述加压检测口设置在所述第二法兰端盖上。上述气窜模拟测试装置，还可具有如下特点，所述失重管的内套管底端设置有第三法兰端盖，顶端连接有第四法兰端盖，所述连接杆的两端分别贯穿第三法兰端盖和第四法兰端盖；所述第二水泥浆输入口设置在所述第三法兰端盖上。上述气窜模拟测试装置，还可具有如下特点，所述第一法兰端盖和所述第三法兰端盖上均设置有压力检测机构。上述气窜模拟测试装置，还可具有如下特点，所述加热筒设有用于容纳气窜管和失重管的空腔，以及围绕所述空腔设置的加热腔，所述加热腔设置有用于连通油箱管路的接口。上述气窜模拟测试装置，还可具有如下特点，所述第一法兰端盖内还设置有环形滤网，所述第一气体输入口设置在所述环形滤网背离所述环状腔体的一侧，所述第一水泥浆输入口设置在所述环形滤网面向所述环状腔体的一侧；所述第二法兰端盖内还设置有环形挡板，所述环形挡板设置在所述套管的端部，所述环形挡板上开设有通气孔。上述气窜模拟测试装置，还可具有如下特点，所述连接杆的两端分别延伸至所述第一法兰端盖、所述第二法兰端盖的外侧，所述连接杆的两端均连接有压紧螺母，所述压紧螺母用于将所述第一法兰端盖、所述第二法兰端盖固定在所述连接杆上。上述气窜模拟测试装置，还可具有如下特点，所述压力检测机构为U型压力计。为解决上述技术问题，本申请还提供了一种气窜模拟测试方法，包括：步骤a：通过压力检测机构检测失重管中的单位高度的水泥静液柱压力值，根据检测数值计算出需要施加的静液柱压力值；步骤b：通过气窜管的加压检测口进行加压操作，施以计算出的压力值，测量气窜管底部压力并记录测量值；步骤c：当压力检测机构检测气窜管的测量值达到预定值后，从第一气体输入口通入恒定压力的气体；步骤d：通过气窜管的加压检测口检测环状腔体的水泥气窜量。本申请上述技术方案具有如下有益效果：相比于现有技术，上述气窜模拟测试装置以及测试方法，能够逼真的模拟水泥浆在环空中自然失重的整个过程，并可连续测量记录水泥产生静胶凝和水化过程的失重曲线及数据；同时，上述装置还可以测试注入水泥之后水泥浆配方控制地层气体侵入的能力，这种装置可实际的模拟各种参数，例如：温度、地层压力、液柱高度等；上述装置可优选通过计算机控制，以实现数据实时采集、显示、存储。进一步的，本专利技术可通过上述环状腔体的设置，能够有效模拟水泥浆在地层和套管之间的环状腔体；可通过上述设置在第一法兰端盖处的第一气体输入口，能够实现地层压力从装置底部注入环状腔体内，能够有效模拟地层压力的实际流向；上述设置在第二法兰端盖处的加压检测口，能够监测出是否有气体从装置底部经水泥柱后运移至装置顶部，进而能够有效监测出环空内气窜过程。进一步的，本专利技术还可通过上述环形滤网的设置，能够有效保证阻挡水泥进入测窜装置的第一气体输入口中，能够有效保证系统管路内部的正常运行，以保证最终测试结果的准确性；需要说明的是，上述环形滤网的设置，不会对气体窜入水泥环空过程造成影响。进一步的，本专利技术还可通过上述环形挡板的设置，能够有效传递来自加压检测口的压力，也能够有效防止在测气窜时水泥浆柱整体上移，能够使得水泥浆柱保持当前的位置，能够有效避免测试过程中水泥浆柱上移所引起的气窜测试误差，能够有效保证最终测试结果的准确性；上述通气孔的设置，能够有效保证气窜气体从水泥浆柱中顺利进入第二法兰端盖上的加压检测口处。本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术实施例而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。图1为本专利技术实施例一的结构示意图；图2为图1中A1处的局部放大图；图3为图1中A2处的局部放大图；图示标号：1-气窜管，11-第一法兰端盖，12-连接杆，13-内套管，14-第二法兰端盖，15-环形挡板，16-环形滤网；2-失重管，21-第三法兰端盖，22-第四法兰端盖，3-加热筒；a-第一水泥浆输入口，b-第一气体输入口，c-加压检测口，d-油箱进油口，e-油箱出油口。具体实施方式下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。实施例一：结合图1、图2、图3所示，本专利技术实施例一提供了一种气窜模拟测试装置，可以包括加热筒3、用于测量水泥气窜过程的气窜管1和用于测量水泥静液柱压力的失重管2；其中，气窜管1、失重管2均设置在加热筒3内，气窜管1、失重管2均设置有用于容纳水泥的环状腔体；气窜管1的环状腔体的底端设置有第一水泥浆输入口a和第一气体输入口b，顶端设置有加压检测口c；失重管2的环状腔体的底端设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气窜模拟测试装置，其特征在于，包括加热筒、用于测量水泥气窜过程的气窜管和用于测量水泥静液柱压力的失重管；所述气窜管、失重管均设置在加热筒内，气窜管、失重管均设置有用于容纳水泥的环状腔体，气窜管、失重管的底端均设置有压力检测机构；所述气窜管的环状腔体的底端设置有第一水泥浆输入口和第一气体输入口，顶端设置有加压检测口；失重管的环状腔体的底端设置有第二水泥浆输入口和压力检测口。

【技术特征摘要】
1.一种气窜模拟测试装置，其特征在于，包括加热筒、用于测量水泥气窜过程的气窜管和用于测量水泥静液柱压力的失重管；所述气窜管、失重管均设置在加热筒内，气窜管、失重管均设置有用于容纳水泥的环状腔体，气窜管、失重管的底端均设置有压力检测机构；所述气窜管的环状腔体的底端设置有第一水泥浆输入口和第一气体输入口，顶端设置有加压检测口；失重管的环状腔体的底端设置有第二水泥浆输入口和压力检测口。2.根据权利要求1所述的气窜模拟测试装置，其特征在于，所述气窜管、失重管均包括连接杆和内套管，连接杆设于内套管中，内套管设于加热筒中，内套管的内壁与连接杆之间构成环状腔体。3.根据权利要求2所述的气窜模拟测试装置，其特征在于，所述气窜管的内套管底端连接有第一法兰端盖，顶端连接有第二法兰端盖，连接杆的两端分别贯穿第一法兰端盖和第二法兰端盖；所述第一水泥浆输入口和第一气体输入口设置在第一法兰端盖上，加压检测口设置在第二法兰端盖上。4.根据权利要求3所述的气窜模拟测试装置，其特征在于，所述失重管的内套管底端设置有第三法兰端盖，顶端连接有第四法兰端盖，连接杆的两端分别贯穿第三法兰端盖和第四法兰端盖；所述第二水泥浆输入口设置在第三法兰端盖上。5.根据权利要求4所述的气窜模拟测试装置，其特征在于，所述第一法兰端盖和第三法兰端盖上均设置有压力检测机构。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗宇维，赵琥，宋茂林，刘海轩，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海油田服务股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11