[发明专利]一种高温高压固井水泥环力学完整性测试装置及方法

权利要求书

1.一种高温高压固井水泥环力学完整性测试装置，包括水泥环养护模具和测试工作平台，其特征在于，所述水泥环养护模具由左、右模具和内压套管组成，所述左、右模具组成一个内部为圆形、外部为方形的中空柱体，内压套管位于中空柱体内，内压套管和中空柱体组成的环形空间内充满水泥浆，其上下端密封；所述测试工作平台包括测试主体和支架，测试主体位于支架(14)上，上下两端分别有上堵头(1)和下堵头(10)，所述测试主体主要由内压套管(5)、水泥环(6)、环压套(7)、承压筒(8)、加热带(9)、环压泵(15)、高压氮气瓶(16)、内压泵(17)组成，所述内压套管(5)向外依次有水泥环(6)、环压套(7)、承压筒(8)，所述承压筒有加热带(9)，所述内压套管、水泥环、环压套分别有内压入口(13)、验窜进口(12)、环压入口(11)，并通过下堵头(10)分别连接内压泵(17)、高压氮气瓶(16)、环压泵(15)，所述内压套管、水泥环、环压套通过上堵头(1)，分别有内压出口(2)、验窜出口(3)、环压出口(4)，所述验窜出口(3)连接转子流量计(21)。

2.利用权利要求1所述的装置进行高温高压固井水泥环力学完整性测试的方法，依次包括以下步骤：

(1)将内压套管置于左、右模具连接组成的中空柱体内，将内压套管和中空柱体组成的环形空间内充满水泥浆，其上下端密封，得到水泥环养护模具；

(2)将水泥环养护模具放入高温高压养护釜中养护至要求龄期，脱模，将水泥环和内压套管一同取出，置于测试工作平台的测试主体中；

(3)用环压泵从环压入口向环压套和承压筒的环形空间内注入水，用内压泵从内压入口向套管内注入水，利用加热带加热，随温度增加，环压和内压均增加，控制温度在目标温度，通过环压泵调整环压至目标压力，利用内压泵控制内压至目标压力，持续一定时间，期间记录转子流量计的读数变化，在流量出现明显增加的时间点，说明水泥环力学完整性已经遭受破坏；

(4)取出水泥环，观察是否有裂纹及裂纹形式，并作微观检测。