一种高温高压套管水泥环地层密封完整性评价装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高温高压套管水泥环地层密封完整性评价装置及方法，该装置包括：高温高压釜、温度压力控制系统和组合体，高温高压釜实现组合体密封完整性评价的交变温度压力实验条件；温度压力控制系统实现组合体密封完整性评价期间温度压力的调控、实验数据监控及记录；组合体实现高温高压油气井目标井段全尺寸或紧凑尺寸套管水泥环地层的模拟。通过模拟高温高压油气井目标井段交变温度、压力、套管内压工况，设计并制备套管/水泥环/地层组合体样品，测试组合体本体、固井一界面和固井二界面之间的窜漏压差，分析内部缺陷形貌尺寸及其抗压强度变化规律，为固井水泥环封隔能力检测、密封完整性评价提供更加稳定、可靠的实验方法和数据支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种高温高压套管水泥环地层密封完整性评价装置及方法
本专利技术涉及矿业开采
，特别涉及一种用于高温高压油气井固井过程中套管/水泥环/地层组合体密封完整性评价方法，还涉及使用该方法进行高温高压油气井套管/水泥环/地层密封完整性评价的装置。
技术介绍
能源是经济和社会发展的重要物质基础和动力来源，世界经济的持续发展对能源需求提出了更高要求，固井工程是保障油气安全、高效开发的重要环节，固井质量是封隔井眼内的油层、气层和水层，保护油气井套管、延长油气井寿命、提高采收率以及科学合理开发油气资源的关键。随着油气勘探开发力度的持续加大，固井技术面临超深、超高温超高压、复杂储层和复杂地质条件，高温高压对水泥浆顶替效率和界面胶结强度的影响，环空气窜、易压漏地层对水泥环渗透率、抗压强度的影响，CO2、H2S等腐蚀性气体与地层水的协同作用导致水泥环的力学性质和相关物性发生改变等，易引发套管/水泥环/地层密封完整性失效，导致油气井使用寿命、井筒完整性以及人员安全和经济效益面临巨大风险。固井过程是指在地面上将水泥浆通过套管柱注入到井眼与套管柱之间的环空中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温高压套管水泥环地层密封完整性评价装置，其特征在于，包括：高温高压釜、温度压力控制系统和组合体(12)；/n所述高温高压釜包括：釜盖(1)、釜体(2)、进气单向阀(7)、进气管线(8)、出气管线(9)、支架(11)、排气阀(13)，实现套管/水泥环/地层组合体密封完整性评价的交变高温高压实验条件；/n所述温度压力控制系统包括：加热套(3)、保温层(4)、温度压力探针(5)和温度压力监控系统(10)、增压泵(6)，实现套管/水泥环/地层组合体密封完整性评价期间温度、压力的调控、实验数据监控及记录；/n釜盖(1)和釜体(2)通过密封组成密闭系统，进气管线(8)和出气管线(9)与密闭系统连...

【技术特征摘要】
1.一种高温高压套管水泥环地层密封完整性评价装置，其特征在于，包括：高温高压釜、温度压力控制系统和组合体(12)；
所述高温高压釜包括：釜盖(1)、釜体(2)、进气单向阀(7)、进气管线(8)、出气管线(9)、支架(11)、排气阀(13)，实现套管/水泥环/地层组合体密封完整性评价的交变高温高压实验条件；
所述温度压力控制系统包括：加热套(3)、保温层(4)、温度压力探针(5)和温度压力监控系统(10)、增压泵(6)，实现套管/水泥环/地层组合体密封完整性评价期间温度、压力的调控、实验数据监控及记录；
釜盖(1)和釜体(2)通过密封组成密闭系统，进气管线(8)和出气管线(9)与密闭系统连通，增压泵(6)连接进气管线(8)，进气管线(8)上安装进气单向阀(7)控制进气，出气管线(9)上安装排气阀(13)控制排气，密闭系统内设置支架(11)用于支撑组合体(12)；
釜体(2)表面包裹一层加热套(3)，加热套(3)表面包裹保温层(4)，温度压力探针(5)贯穿加热套(3)、保温层(4)和釜体(2)；
所述组合体(12)包括：地层岩石(14)、水泥环(15)、套管(16)、组合体上盖板(17)、组合体下盖板(18)、组合体密封圈(19)、套管密封圈(20)、组合体上盖板把手(21)、组合体上盖板堵头(22)、验窜管线(23)、验窜管汇(24)、套管阀门(25)、组合体下盖板堵头(26)、套管内腔(27)、组合体下盖板把手(28)、直通接头(29)和钢丝，实现高温高压油气井目标井段全尺寸或紧凑尺寸套管/水泥环/地层组合体的模拟；
所述组合体(12)是由套管(16)、水泥环(15)、地层岩石(14)组成的由内至外三层圆柱体，组合体上盖板(17)安装在三层圆柱体上表面，组合体下盖板(18)安装在三层圆柱体下表面，套管(16)与水泥环(15)之间为固井一界面，水泥环(15)与地层岩石(14)之间为固井二界面；
所述组合体上盖板(17)左右对称设置有两个组合体上盖板把手(21)，组合体上盖板(17)的上部设置有六个组合体上盖板堵头(22)，每一个组合体上盖板堵头(22)插入一条验窜管线(23)，验窜管线(23)的一端贯穿组合体上盖板堵头(22)和组合体上盖板(17)穿入水泥环(15)内，所有验窜管线(23)的另一端通过直通接头(29)汇集于验窜管汇(24)，直通接头(29)一端连接验窜管线(23)一端连接验窜管汇(24)；
通过组合体密封圈(19)、组合体上盖板堵头(22)和套管密封圈(20)将三层圆柱体上部密封，通过验窜管汇(24)对水泥环(15)施加验窜压力；组合体下盖板(18)左右对称设置有两个组合体下盖板把手(28)，组合体下盖板(18)表面设置有六个组合体下盖板堵头(26)和套管阀门(25)，通过组合体密封圈(19)、组合体下盖板堵头(26)和套管密封圈(20)密封三层圆柱体下部，通过套管阀门(25)连接套管阀门管道，套管阀门管道贯穿组合体下盖板(18)直通三层圆柱体内，可升高或降低套管内腔(27)的内压力；
组合体上盖板堵头(22)通过螺纹与组合体上盖板(17)连接并保持密封，组合体下盖板堵头(26)通过螺纹与组合体下盖板(18)连接并保持密封，组合体上盖板把手(21)、组合体下盖板把手(28)分别通过螺纹与组合体上盖板(17)、组合体下盖板(26)连接。


2.根据权利要求1所述的一种高温高压套管水泥环地层密封完整性评价装置，其特征在于：所设置的六条验窜管线(23)端部分别垂直插入水泥环、弯向固井一界面或弯向固井二界面，该验窜管线(23)直径为3mm，在其内部插入直径为1mm的钢丝，钢丝一端凝固在水泥环(15)之中，另一端通过组合体上盖板堵头(22)固定于组合体上盖板(17)，经直通接头(29)连接并汇集于验窜管汇(24)，验窜时钢丝可从验窜管线(23)内拔出。


3.根据权利要求2所述的一种高温高压套管水泥环地层密封完整性评价装置，其特征在于：地层岩石(14)为根据高温高压油气井目标井段井眼尺寸大小所取地层岩石或根据相似性原理加工的模拟岩石，水泥环(15)为高温高压油气井目标井段所用水泥浆体系凝固而成，套管(16)为高温高压油气井目标井段所用全尺...

【专利技术属性】
技术研发人员：张智，侯铎，许懿，吕祎阳，胡弼文，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51