[发明专利]一种模拟孔缝漏失的固井水泥浆防漏性能评价装置及方法

权利要求书

1.一种固井水泥浆防漏性能进行评价的方法，其特征在于，模拟孔缝漏失的固井水泥浆防漏性能评价装置主要由带支架底座(9)、液量采集台(8)、加热外筒(2)、温度传感器(14)、浆筒(1)、漏失介质(4)、浆筒下端盖(5)、盛液器(7)、浆筒上端盖(12)、实验压力开关(13)、压力调节阀(11)、气源(10)与数据采集与处理系统(3)组成，其特征在于，所述带支架底座(9)的支架固定加热外筒(2)，底座放置液量采集台(8)，液量采集台上有盛液器(7)，加热外筒的侧壁插有温度传感器(14)，加热外筒内装有浆筒(1)，所述浆筒下端有漏失介质(4)，由浆筒下端盖(5)支撑，与浆筒上端盖(12)形成密封浆筒；所述浆筒上端盖通过实验压力开关(13)、压力调节阀(11)连接气源(10)；所述浆筒下端盖连有放液阀(6)，该放液阀与盛液器(7)相对；所述液量采集台(8)、实验压力开关(13)、温度传感器(14)均和数据采集与处理系统(3)相连；

对固井水泥浆防漏性能进行评价的方法依次包括以下步骤：

(1)将浆筒放入加热外筒内，设置实验温度对装置进行预热；

(2)输入漏失介质参数，包括漏失通道参数：孔隙通道的孔直径d及数量a₁，缝隙通道的裂缝长度L、裂缝宽度b及数量a₂；漏失介质尺寸参数：漏失介质面积A和漏失介质厚度h；

(3)配置水泥浆，在稠化仪内预制加热水泥浆；

(4)将预制的水泥浆装入浆筒中，连接气源的压力调节阀，待水泥浆温度达到实验温度，调节压力至漏失初始压力P₁；

(5)开启数据采集与处理系统，打开放液阀，并均速调节气源的压力调节阀，逐步增大水泥浆的漏失压力，直至最终的承压值，得到漏失承压能力P_m；

(6)通过下式得到水泥浆的防漏失能力I：

式中：I——水泥浆的防漏失能力，MPa²；

t——漏失时间，s；

W_t、W₁——分别是漏失t秒和1秒时刻的漏失量，g；

ρ_s——水泥浆的密度，g/cm³；

P₁——漏失初始压力，MPa；

h——漏失介质厚度，mm；

d——孔直径，mm；

L、b——分别是裂缝长度和裂缝宽度，mm；

a₁、a₂——分别是漏失界面上孔隙通道和缝隙通道的数量；

P_m——漏失承压能力，MPa。

2.如权利要求1所述的固井水泥浆防漏性能进行评价的方法，其特征在于，所述漏失介质(4)的有效直径与浆筒内径对应，漏失介质中有孔隙通道(16)和缝隙通道(17)。