一种模拟高温高压井下工况下水泥石胶结强度原位测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种模拟高温高压井下工况下水泥石胶结强度原位测试装置及方法，装置主要包括：密封釜盖、密封釜体、顶柱、活动式底座、套管、密封盖板、加热保温装置、传感器、采集控制系统等。本发明专利技术利用密封釜模拟井下工况，通过密封盖板、活动式底座和套管形成水泥养护腔，水泥在养护腔内进行养护，养护结束后，进行水泥石胶结强度测试工作，从采集控制系统显示的力‑位移曲线上获取数据，以此数据为基础计算得到高温高压条件下水泥石的胶结强度。本发明专利技术可在原始状态下测试水泥石在模拟井下工况下的胶结性能，为优选固井水泥浆、提高固井质量提供技术支撑。

An in-situ testing device and method for cement bond strength under simulated high temperature and high pressure downhole conditions

The invention provides an in-situ testing device and method for simulating cementation strength of cement stone under high temperature and high pressure downhole working conditions. The device mainly includes: sealed kettle cover, sealed kettle body, top column, movable base, casing, sealed cover plate, heating and heat preservation device, sensor, acquisition and control system, etc. In the invention, a sealed kettle is used to simulate the downhole working condition, and a cement curing cavity is formed through a sealed cover plate, a movable base and a casing. The cement is cured in the curing cavity. After the curing, the cementation strength of the cement stone is tested, and the data is obtained from the force \u2011 displacement curve displayed by the acquisition control system. Based on the data, the cementation of the cement stone under the condition of high temperature and high pressure is calculated Strength. The invention can test the cementation performance of the cement stone under the simulated downhole working condition in the original state, and provides the technical support for optimizing the cementing cement slurry and improving the cementing quality.

【技术实现步骤摘要】
一种模拟高温高压井下工况下水泥石胶结强度原位测试装置及方法
本专利技术涉及石油与天然气开发过程中的固井
，具体涉及一种固井水泥石胶结强度测试装置及方法。
技术介绍
油气井固井的目的之一是对套管外环形空间进行有效封隔，防止油气井钻井、增产作业和生产过程中的地层流体窜流。固井过程中，水泥浆是封固套管和井壁环形空间的重要材料，水泥浆在井下高温高压环境下最终凝固形成井壁与套管之间的具有一定胶结能力的水泥石，其胶结强度直接影响着空间封隔程度，因此如何测试水泥石的胶结强度并使其达到要求是固井时需考虑的重点。目前公开的实验室内测试水泥石胶结强度的装置中，多数是需要实验人员将水泥浆灌入至模拟套管和模拟油管的环形空间中，并将整个养护装置放在规定条件下养护一段时间，养护完毕后，拆卸养护装置，用压力机进行压力测试，分别记录内环界面和外环界面水泥石剥落时的压力，从而得到胶结强度，如“一种固井水泥胶结强度测试装置”(CN105422080A)。然而，在此作业过程中存在一定局限性，如若将养护完成的水泥石放置在室内条件下，存在着水泥石结构或强度发生变化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟高温高压井下工况下水泥石胶结强度原位测试装置，其特征在于：该装置由密封釜、水泥浆养护装置和胶结强度测试装置所构成；/n所述的密封釜由密封釜盖(1)、密封釜体(2)、固定螺栓(3)、固定螺栓垫圈(4)、橡胶密封垫片(5)、顶柱(9)、上螺母(10)、上垫圈(11)、上压盖(12)、上盘根(14)、上盘根盒(15)、活动式底座(16)、下螺母(17)、下垫圈(18)、下压盖(19)、下盘根(21)、下盘根盒(22)、进气口(25)、出气口(26)、上凹槽(32)、下凹槽(33)组成，密封釜盖(1)通过固定螺栓(3)固定在密封釜体(2)上，固定螺栓(3)施加压力将橡胶密封垫片(5)压紧在...

【技术特征摘要】
1.一种模拟高温高压井下工况下水泥石胶结强度原位测试装置，其特征在于：该装置由密封釜、水泥浆养护装置和胶结强度测试装置所构成；
所述的密封釜由密封釜盖(1)、密封釜体(2)、固定螺栓(3)、固定螺栓垫圈(4)、橡胶密封垫片(5)、顶柱(9)、上螺母(10)、上垫圈(11)、上压盖(12)、上盘根(14)、上盘根盒(15)、活动式底座(16)、下螺母(17)、下垫圈(18)、下压盖(19)、下盘根(21)、下盘根盒(22)、进气口(25)、出气口(26)、上凹槽(32)、下凹槽(33)组成，密封釜盖(1)通过固定螺栓(3)固定在密封釜体(2)上，固定螺栓(3)施加压力将橡胶密封垫片(5)压紧在密封釜盖(1)和密封釜体(2)之间；密封釜盖(1)中心存在上凹槽(32)，顶柱(9)由上螺母(10)、上垫圈(11)、上压盖(12)及上盘根(14)辅助固定在上凹槽(32)中；密封釜体(2)底部中心存在下凹槽(33)，活动式底座(16)由下螺母(17)、下垫圈(18)、下压盖(19)及下盘根(21)辅助固定在下凹槽(33)中；密封釜体(2)底部开有进气口(25)，密封釜盖(1)开有出气口(26)；
所述的水泥浆养护装置由外筒(6)、套管(7)、密封盖板(8)、活动式底座(16)、上层橡胶密封件(23)、下层橡胶密封件(24)组成，套管(7)固定于外筒(6)内，上层橡胶密封件(23)嵌于套管(7)内壁上，下层橡胶密封件(24)套在活动式底座(16)上，套管(7)、密封盖板(8)与活动式底座(16)形成水泥养护腔(31)；
所述的胶结强度测试装置由套管(7)、密封盖板(8)、顶柱(9)、上螺母(10)、上垫圈(11)、活动式底座(16)、下螺母(17)、下垫圈(18)、上层橡胶密封件(23)、下层橡胶密封件(24)、加热保温装置(27)、温度传感器(28)、压力传感器(29)、采集控制系统(30)组成，加热保温装置(27)包络在密封釜体(2)外壁，温度传感器(28)及压力传感器(29)所产生的数据由采集控制系统(30)进行采集及整合。


2.根据权利要求1所述的一种模拟高温高压井下工况下水泥石胶结强度原位测试装置，其特征在于：所述的橡胶密封垫片(5)、上盘根(14)、下盘根(21)、上层橡胶密封件(23)、下层橡胶密封件(24)均为聚四氟乙烯材料，固定螺栓垫圈(4)、上垫圈(11)、下垫圈(18)为哈氏合金材料，上盘根(14)与下盘根(21)为梯形盘根，盘根中设置存有润滑剂的上储存腔(13)及下储存腔(20)。


3.根据权利要求1所述的一种模拟高温高压井下工况下水泥石胶结强度原位测试装置，其特征在于：密封盖板(8)直径D1较套管(7)内径D小0.7mm-1mm，活动式底座(16)直径D2较套管(7)内径D小0.7mm-1mm，套管(7)外径D3较外筒(6)内径D4小1mm-1.5mm。


4.根据权利要求1所述的一种模拟高温高压井下工况下水泥石胶结强度原位测试装置，其特征在于：装置装配之后，密封盖板(8)与顶柱(9)间的距离不超过20mm，活动式底座(16)与密封釜体(2)底部间的距离保持为8mm-10mm，顶柱(9)可依靠外部装置向下...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾德智，臧硕，喻智明，戚亚东，彭政德，张新，罗江，张思松，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51