[发明专利]一种水泥浆失重压力和防气窜能力的评价装置

说明书

本发明提供一种水泥浆失重压力和防气窜能力的评价装置，包括模拟井筒，所述模拟井筒包括包括：筒体，为中空筒状；胶皮筒，位于所述筒体的内部；至少一个测点机构，设置在所述筒体上并与所述胶皮筒相连通；密封组件，设置在所述筒体的端部；加热套，设置在筒体的外壁上。本发明能精确测量水泥浆动态失重压力，并开展水泥浆防气窜能力评价，能够对某一水泥浆体系的防气窜能力开展定量分析和评价，用以完善防窜理论，用于指导高温高压气井固井的实施。

技术领域

本发明涉及一种在室内开展水泥浆胶凝强度发展过程失重压力分析和水泥浆气窜评价的装置，尤其涉及一种水泥浆失重压力和防气窜能力的评价装置。

背景技术

高温高压气井固井防气窜固井技术一直是固井行业重点攻关方向，尽管随着技术的进步和产品的革新，防止施工过程气窜和长龄期环空带压现象的技术日趋完善，但是固井过程气窜和环空带压现象较为普遍，尤其是深部地层高温高压气井，如四川普光、龙岗，新疆克拉、迪拉、顺南等高压气田，施工过程发生气窜及后期生产过程中环空带压较为普遍。

长期以来，国内外学者针对气窜理论的分析和研究由来已久，主要针对水泥浆从流体状态逐渐过渡到塑性状态、CSH(硅酸盐)凝胶过程水泥浆浆柱静液柱压力的变化、胶凝强度的变化、渗透率变化、抗压强度变化、膨胀收缩特性开展研究。水泥浆防气窜能力的提高依赖于全面科学的水泥浆防气窜能力评价方法和手段，但是目前国内外评价方法和手段主要依靠经验公式或简单的气窜分析仪器，对水泥浆防气窜能力进行片面的定性评价，未能真实评价水泥浆和水泥石防气窜能力。由于水泥是一种水硬性材料，伴随着水泥水化，水泥浆渗透率、孔隙压力表现出动态变化特性，在气窜危险时间内，气体在这种塑性态或多孔介质中运移、上窜，最终导致环空带压和层间流窜。影响目前水泥浆气窜分析的试验仪器是影响水泥浆气窜分析和评价的瓶颈，由于当前试验设备无法真实模拟井下温度、压力环境，导致无法正确反映水泥浆的真实防气窜性能。影响水泥浆体防气窜能力影响因素较多，当前设备无法对某一单项因素开展分析和评价，仅探索了水泥浆在特定试验条件下的综合防气窜能力。

发明内容

本发明的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明而学习。

针对当前开展水泥浆气窜分析缺乏有效的评价装置和设备的瓶颈，当前防气窜仪的缺点主要表现在以下几个方面：未能真实有效模拟井下温度、压力环境，不能有效针对水泥浆气窜单因素和综合因素开展分析，以及未能针对水泥浆从流体状态、塑性状态、固态(CSH凝胶)全过程防气窜能力及参数开展测量和评价的缺点。由于仪器自身功能的缺点，导致气窜分析存在较大的局限性，不能开展定量分析，工程应用缺乏合理的指导。因此为了有效开展水泥浆防气窜理论研究以及对现场水泥浆防气窜能力开展评价，需要研制和开发一套更为科学的水泥浆失重压力和防气窜能力的评价装置，借以完善理论研究，并指导现场施工。

本发明提供一种测量水泥浆失重压力和防气窜能力的评价装置，其特征在于，包括模拟井筒，所述模拟井筒包括：筒体，为中空筒状；胶皮筒，位于所述筒体的内部；至少一个测点机构，设置在所述筒体上并与所述胶皮筒相连通；密封组件，设置在所述筒体的端部；加热套，设置在筒体的外壁上。

可选地，还包括玻璃纤维滤纸，设置在所述胶皮筒内，其与所述胶皮筒的一端形成水腔；

可选地，还包括连接杆，位于所述筒体内，且与所述胶皮筒相连。

可选地，所述密封组件为两组，分别位于所述筒体的两个端部，所述密封组件包括：封头，第一端与所述筒体的端部的内壁相接触，且第二端的横截面积小于第一端的横截面积；岩心塞，穿过所述封头并伸入到所述胶皮筒内；调节压套，位于所述岩心塞与所述封头之间；密封压套，一端与所述筒体的端部的外壁相接触，另一端与所述封头的第一端相连；调节压帽，一端套设在所述封头的第二端，另一端设有底部，且所述底部被所述岩心塞穿过。

可选地，还包括轴套及密封圈，均位于所述封头与所述岩心塞之间。