模拟井下固井水泥环综合性能的测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种模拟井下固井水泥环综合性能的测试装置及方法，该测试装置包括：内管，具有密闭内腔，所述内管的两端通过连接板密封连接，所述密闭内腔中填充有压力介质；外管，套设在所述内管的外部，所述外管与所述内管之间形成有环形空腔，所述外管的两端能分别连接有第一外盲堵和第二外盲堵，所述第一外盲堵上连接有能向所述外管内注入压力液的试压接头；其中，在所述环形空腔中填充有固井水泥环。本发明专利技术能测试不同水泥浆体系、不同环空间隙时水泥环的胶结能力，本发明专利技术可以非常方便且精确的测量油气井固井水泥浆的胶结性能。

Testing device and method for simulating comprehensive performance of downhole cementing cement sheath

The invention provides a testing device and method for simulating the comprehensive performance of downhole cementing cement ring, which comprises an inner tube with a closed inner cavity, two ends of the inner tube are sealed by a connecting plate, the closed inner cavity is filled with a pressure medium, the outer tube is sleeved outside the inner tube, and an annular cavity is formed between the outer tube and the inner tube. The two ends can be connected with the first external blind plug and the second external blind plug respectively, and the first external blind plug is connected with a pressure test joint capable of injecting pressure fluid into the outer tube, wherein a cementing cement ring is filled in the annular cavity. The invention can test the cementing ability of cement rings with different cement slurry systems and different annulus spaces. The invention can measure the cementing performance of oil and gas well cementing slurry conveniently and accurately.

【技术实现步骤摘要】
模拟井下固井水泥环综合性能的测试装置及方法
本专利技术涉及油气井钻完井领域，尤其涉及一种模拟井下固井水泥环综合性能的测试装置及方法。
技术介绍
随着油气资源的持续发现与开发，目前的油气勘探开发区域已经逐渐由陆地转向了浅海及深海，由常规的正常温压条件井转向了高温高压井甚至是超高温超高压井。对于作业日费极其高昂的海洋钻井及难度系数、技术要求、作业成本均极高的高温高压井，尤其是海上高温高压井，作业中的每一项环节均会对全井的作业时效、成败与否有着极为关键的影响。对于高温高压井，由于地层的温度及压力条件均非常恶劣，优质的固井水泥浆可以确保合格的固井效果，确保固井水泥环不会由于恶劣的温压条件而发生破坏从而失去对井下套管及地层的支撑作用，所以钻井现场，尤其是高温高压钻完井作业现场对固井水泥浆的综合性能有着极为苛刻的要求。因此，研制一套经济、方便、高效的装置用于测试不同的固井水泥浆在不同的井眼条件下的胶结性能是极为必要的，也可以快速高效的筛选出满足现场需要的固井水泥浆。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种模拟井下固井水泥环综合性能的测试装置及方法，该测试装置简单直观，能测试不同水泥浆体系、不同环空间隙时水泥环的胶结能力，本专利技术可以非常方便且精确的测量油气井固井水泥浆的胶结性能。本专利技术的上述目的可采用下列技术方案来实现：本专利技术提供了一种模拟井下固井水泥环综合性能的测试装置，包括：内管，具有密闭内腔，所述内管的两端通过连接板密封连接，所述密闭内腔中填充有压力介质；外管，套设在所述内管的外部，所述外管与所述内管之间形成有环形空腔，所述外管的两端能分别连接有第一外盲堵和第二外盲堵，所述第一外盲堵上连接有能向所述外管内注入压力液的试压接头；其中，在所述环形空腔中填充有固井水泥环。在本专利技术的实施方式中，所述第一外盲堵包括第一底壁及连接在所述第一底壁周缘的第一筒壁，所述第一筒壁具有第一内螺纹段，所述第一外盲堵通过所述第一内螺纹段螺纹连接在所述外管的一端，所述试压接头设置在所述第一底壁上。在本专利技术的实施方式中，所述第一筒壁上连接有第一快速接头，所述第一快速接头上能连接有第一压力表。在本专利技术的实施方式中，所述第二外盲堵包括第二底壁及连接在所述第二底壁周缘的第二筒壁，所述第二筒壁具有第二内螺纹段，所述第二外盲堵通过所述第二内螺纹段螺纹连接在所述外管的另一端。在本专利技术的实施方式中，所述第二筒壁上连接有第二快速接头，所述第二快速接头上能连接有第二压力表。在本专利技术的实施方式中，所述固井水泥环通过内盲堵形成于所述环形空腔中，所述内盲堵包括：挡块，其一端沿圆周方向开设有多个轴向插入孔，所述挡块位于所述第一外盲堵内；第一挡板，其上沿圆周方向连接有多个连接杆，所述多个连接杆能插入所述多个轴向插入孔内，所述第一挡板位于所述环形空腔内；第二挡板，位于所述环形空腔内，所述固井水泥环夹设在所述第一挡板与所述第二挡板之间。在本专利技术的实施方式中，所述轴向插入孔为四个，四个所述轴向插入孔沿所述挡块的圆周方向等间隔设置在所述挡块的一端。在本专利技术的实施方式中，所述第一挡板和所述第二挡板具有供所述内管穿设的第一中心孔和第二中心孔。在本专利技术的实施方式中，所述第一中心孔为偏心孔，所述第二中心孔为偏心孔。本专利技术还提供一种模拟井下固井水泥环综合性能的测试方法，其采用如上所述的模拟井下固井水泥环综合性能的测试装置，所述模拟井下固井水泥环综合性能的测试方法包括如下步骤：步骤S1：测量所述固井水泥环的两端分别距所述内管的两端的距离，并在所述外管上标记所述固井水泥环两端的初始位置；步骤S2：通过所述第一外盲堵上的所述试压接头向所述外管内注入液体介质；步骤S3：试压完成后，再次测量所述固井水泥环的两端分别距所述内管的两端的距离，并在所述外管上标记试压完成后的所述固井水泥环两端的实际位置，观察所述外管上标记的所述实际位置相对所述初始位置的变化情况。本专利技术的模拟井下固井水泥环综合性能的测试装置及方法的特点及优点是：(1)本装置可开展重复多次的模拟实验，且方便后续的拆装、维修与改造；(2)本装置测试精度高，可以快速准确的为现场筛选出符合要求的水泥浆；(3)本装置结构较简单，成本低廉，方便使用；(4)本方法可依据现场实际情况模拟不同的井眼间隙，以测量水泥环的胶结性能；(5)本装置可以结合现场实际情况，模拟套管偏心情况下的水泥胶结性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的模拟井下固井水泥环综合性能的测试装置的结构示意图。图2为本专利技术的内管的结构示意图。图3为本专利技术的外管的结构示意图。图4为本专利技术的固井水泥环形成于环形空腔内的结构示意图。图5为本专利技术的内盲堵的挡块和第一挡板的连接结构示意图。图6为本专利技术的挡块和第一挡板的连接结构与内管配合的结构示意图。图7为图6的装置与外管、第一外盲堵配合的结构示意图。图8为固井水泥环形成与外管与内管之间的环形空腔内的结构示意图。附图标号说明：1、内管；11、密闭内腔；12、连接板；2、外管；21、环形空腔；22、外螺纹段；23、外螺纹段；3、第一外盲堵；31、试压接头；32、第一底壁；33、第一筒壁；331、第一内螺纹段；34、第一快速接头；35、第一压力表；36、密闭环空；4、第二外盲堵；41、第二底壁；42、第二筒壁；421、第二内螺纹段；43、第二快速接头；44、第二压力表；5、固井水泥环；6、内盲堵；61、挡块；611、轴向插入孔；62、第一挡板；621、第一中心孔；622、螺纹孔；63、第二挡板；631、第二中心孔；64、连接杆。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施方式一如图1所示，本专利技术为解决高温高压钻井，尤其是海上高温高压钻井时对固井水泥浆胶结性能要求高，而水泥浆胶结性能同时又不明确的问题，提供了一种模拟井下固井水泥环综合性能的测试装置，该测试装置包括内管1和外管2，其中，内管1具有密闭内腔11，所述内管1的两端通过连接板12密封连接，所述密闭内腔11中填充有压力介质；外管2套设在所述内管1的外部，所述外管2与所述内管1之间形成有环形空腔21，所述外管2的两端能分别连接有第一外盲堵3和第二外盲堵4，所述第一外盲堵3上连接有能向所述外管2内注入压力液的试压接头31；其中，在所述环形空腔21中填充有固井水泥环5。具体是，如图2所示，内管1为一外壁光滑的圆柱形钢管，其材料及尺寸均参照现场实际作业时常用的套管尺寸及材料进行选取，内管1的两端面均用同钢管材料一致的连接板12进行封闭处理，在本实施例中，该连接板12为圆板，使得内管1构成一内部具有密闭内腔11的圆柱体。在本专利技术中，在内管1的密闭内腔11中充填有一定压力的压力介质，该压力介质例如可为水，当然也可采用空气等其他安全、无污染的流体，以确保在后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟井下固井水泥环综合性能的测试装置，其特征在于，包括：内管，具有密闭内腔，所述内管的两端通过连接板密封连接，所述密闭内腔中填充有压力介质；外管，套设在所述内管的外部，所述外管与所述内管之间形成有环形空腔，所述外管的两端能分别连接有第一外盲堵和第二外盲堵，所述第一外盲堵上连接有能向所述外管内注入压力液的试压接头；其中，在所述环形空腔中填充有固井水泥环。

【技术特征摘要】
1.一种模拟井下固井水泥环综合性能的测试装置，其特征在于，包括：内管，具有密闭内腔，所述内管的两端通过连接板密封连接，所述密闭内腔中填充有压力介质；外管，套设在所述内管的外部，所述外管与所述内管之间形成有环形空腔，所述外管的两端能分别连接有第一外盲堵和第二外盲堵，所述第一外盲堵上连接有能向所述外管内注入压力液的试压接头；其中，在所述环形空腔中填充有固井水泥环。2.如权利要求1所述的模拟井下固井水泥环综合性能的测试装置，其特征在于，所述第一外盲堵包括第一底壁及连接在所述第一底壁周缘的第一筒壁，所述第一筒壁具有第一内螺纹段，所述第一外盲堵通过所述第一内螺纹段螺纹连接在所述外管的一端，所述试压接头设置在所述第一底壁上。3.如权利要求2所述的模拟井下固井水泥环综合性能的测试装置，其特征在于，所述第一筒壁上连接有第一快速接头，所述第一快速接头上能连接有第一压力表。4.如权利要求1～3中任一项所述的模拟井下固井水泥环综合性能的测试装置，其特征在于，所述第二外盲堵包括第二底壁及连接在所述第二底壁周缘的第二筒壁，所述第二筒壁具有第二内螺纹段，所述第二外盲堵通过所述第二内螺纹段螺纹连接在所述外管的另一端。5.如权利要求4所述的模拟井下固井水泥环综合性能的测试装置，其特征在于，所述第二筒壁上连接有第二快速接头，所述第二快速接头上能连接有第二压力表。6.如权利要求1所述的模拟井下固井水泥环综合性能的测试装置，其特征在于，所述固井水泥环通过内盲堵形成于所述环形空腔中，所述内...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷启帅，杨进，施山山，李振坤，付辉，孙挺，赵少伟，严德，王啸，徐东升，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，中海油能源发展工程技术井下技术公司，中海石油中国有限公司天津分公司，中海油能源发展股份有限公司工程技术深圳分公司，
类型：发明
国别省市：北京,11