【技术实现步骤摘要】
评价高温高压条件下水泥环界面胶结强度实验装置及方法
本专利技术涉及石油钻采工程固井
,特别涉及一种评价高温高压条件下水泥环界面胶结强度的实验装置及方法。
技术介绍
深水高温高压油气井水泥环面临着高温、高压以及后续施工工况下产生的温度、压力变化等复杂条件,容易引起水泥环的密封失效,从而导致环空带压的出现,给油气井安全生产带来严重影响。据调查,在墨西哥湾OCS地区,大约有15500口(约43%)井至少有一层套管带压;在我国的川渝地区、塔里木油田以及松辽盆地等深层天然气井也同样面临着严峻的问题。由于水泥环界面胶结强度是衡量水泥环密封性的主要因素,因此,研究水泥环界面胶结强度的影响因素及其影响规律对深水高温高压水泥环密封完整性评价具有重要的意义。目前,针对因实际工况中(试压、试油、关井、压裂)引起的井筒内温度、压力变化等复杂条件,导致水泥环密封完整性失效的问题,虽然许多油田和企业对评价水泥环密封完整性的实验装置及方法进行了研究,但设计的水泥环密封完整性实验装置所考虑的温度及套管内压力有限,且固井界面强度测试过程也无法在水泥环养护条件下实现,这就导致所测量的界面胶结强度与实际工况下的界面胶结强度存在差异。因此,为了更好的探究实际工况下水泥环密封失效机理,研制出一种新的测试水泥环界面胶结强度的实验装置,用于评价实际工况下的水泥环界面强度具有重要的实际意义。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的不足,本专利技术提供一套可用于评价高温高压条件下水泥环界面胶结强度的实验装置及方法,该装置较为真实地模拟 ...
【技术保护点】
1.一种评价高温高压条件下水泥环界面胶结强度的实验装置,其特征在于:所述实验装置包括由内向外同轴设置的内层套管(1)和外层套管(2),所述内层套管(1)和外层套管(2)之间的环空体积中填充有水泥浆层(3)及清水层(4),且所述清水层(4)填充在水泥浆层(3)的上端面,所述内层套管(1)的内部充满导热油,且所述内层套管(1)中连接一用于加热导热油的加热棒(5),所述加热棒(5)的另一端连接温度控制系统(6),所述内层套管(1)的顶部设有一上表面与外部材料试验机的压头相接触的加压垫块(7),所述加压垫块(7)的一侧连接有高压泵(8),所述加压垫块(7)的另一侧连接有第一压力表(9),所述内层套管(1)和外层套管(2)的上下两端分别通过上法兰(10)和下法兰(11)连接在一起,所述上法兰(10)和下法兰(11)通过相应的承力拉杆(12)固定连接,所述上法兰(10)上设有用于控制环空压力的第一出气口(10.1)和用于监测气体窜出情况的第二出气口(10.2),所述第一出气口(10.1)通过管道连接有第一阀门及压力表(10.1a),所述第二出气口(10.2)通过管道连接有第二阀门及水箱(10.2a ...
【技术特征摘要】
1.一种评价高温高压条件下水泥环界面胶结强度的实验装置,其特征在于:所述实验装置包括由内向外同轴设置的内层套管(1)和外层套管(2),所述内层套管(1)和外层套管(2)之间的环空体积中填充有水泥浆层(3)及清水层(4),且所述清水层(4)填充在水泥浆层(3)的上端面,所述内层套管(1)的内部充满导热油,且所述内层套管(1)中连接一用于加热导热油的加热棒(5),所述加热棒(5)的另一端连接温度控制系统(6),所述内层套管(1)的顶部设有一上表面与外部材料试验机的压头相接触的加压垫块(7),所述加压垫块(7)的一侧连接有高压泵(8),所述加压垫块(7)的另一侧连接有第一压力表(9),所述内层套管(1)和外层套管(2)的上下两端分别通过上法兰(10)和下法兰(11)连接在一起,所述上法兰(10)和下法兰(11)通过相应的承力拉杆(12)固定连接,所述上法兰(10)上设有用于控制环空压力的第一出气口(10.1)和用于监测气体窜出情况的第二出气口(10.2),所述第一出气口(10.1)通过管道连接有第一阀门及压力表(10.1a),所述第二出气口(10.2)通过管道连接有第二阀门及水箱(10.2a),所述下法兰(11)上设有用于施加气体窜流压力的进气口(11.1),所述进气口(11.1)通过管道连接有第三阀门及压力表(11.1a)和高压气瓶(11.1b),所述下法兰(11)的底部还设有一底座(13)。
2.根据权利要求1所述的一种评价高温高压条件下水泥环界面胶结强度的实验装置,其特征在于:所述水泥浆层(3)的体积为环空体积的90%,所述清水层(4)的体积为环空体积的10%。
3.根据权利要求1所述的一种评价高温高压条件下水泥环界面胶结强度的实验装置,其特征在于:所述加压垫块(7)上设有用于向内层套管(1)内部施加压力的压力输入口和用于向内层套管(1)内部加入导热油的进油口,所述压力输入口通过管道与高压泵(8)相连接。
4.根据权利要求1所述的一种评价高温高压条件下水泥环界面胶结强度的实验装置,其特征在于:所述内层套管(1)与上法兰(10)和下法兰(11)之间均设有O型密封圈(14)。
5.根据权利要求1所述的一种评价高温高压条件下水泥环界面胶结强度的实验装置,其特征在于:所述进气口(11.1)处设有将进气口(11.1)封住的细纱网,所述细纱网的规格为200目,所述细纱网上还设有高磁力磁铁。<...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨焕强,刘杨,曲路路,熊冬,
申请(专利权)人:长江大学,
类型:发明
国别省市:湖北;42
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