[实用新型]一种模拟高温高压井下工况水泥石胶结强度原位测试装置

说明书

本实用新型提供了一种模拟高温高压井下工况水泥石胶结强度原位测试装置，该装置主要包括：密封釜盖、密封釜体、顶柱、活动式底座、套管、密封盖板、加热保温装置、传感器、采集控制系统等。本实用新型利用密封釜模拟井下工况，通过密封盖板、活动式底座和套管形成水泥养护腔，水泥在养护腔内进行养护，养护结束后，进行水泥石胶结强度测试工作，从采集控制系统显示的力‑位移曲线上获取数据，以此数据为基础计算得到高温高压条件下水泥石的胶结强度。本实用新型可在原始状态下测试水泥石在模拟井下工况下的胶结性能，为优选固井水泥浆、提高固井质量提供技术支撑。

技术领域

本实用新型涉及石油与天然气开发过程中的固井技术领域，具体涉及一种固井水泥石胶结强度测试装置。

背景技术

油气井固井的目的之一是对套管外环形空间进行有效封隔，防止油气井钻井、增产作业和生产过程中的地层流体窜流。固井过程中，水泥浆是封固套管和井壁环形空间的重要材料，水泥浆在井下高温高压环境下最终凝固形成井壁与套管之间的具有一定胶结能力的水泥石，其胶结强度直接影响着空间封隔程度，因此如何测试水泥石的胶结强度并使其达到要求是固井时需考虑的重点。

目前公开的实验室内测试水泥石胶结强度的装置中，多数是需要实验人员将水泥浆灌入至模拟套管和模拟油管的环形空间中，并将整个养护装置放在规定条件下养护一段时间，养护完毕后，拆卸养护装置，用压力机进行压力测试，分别记录内环界面和外环界面水泥石剥落时的压力，从而得到胶结强度，如“一种固井水泥胶结强度测试装置”(CN105422080 A)。然而，在此作业过程中存在一定局限性，如若将养护完成的水泥石放置在室内条件下，存在着水泥石结构或强度发生变化的风险，从而使胶结强度测试结果产生一定误差。

针对此情况，本实用新型提供了一种模拟高温高压井下工况水泥石胶结强度原位测试装置，从而为在固井作业中选择优质水泥浆、提高固井质量提供技术支撑。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种模拟高温高压井下工况水泥石胶结强度原位测试的新型装置，便于在高温高压井固井作业中选择优质水泥浆。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种模拟高温高压井下工况水泥石胶结强度原位测试装置，包括：密封釜、水泥浆养护装置和胶结强度测试装置。

本实用新型提出的一种模拟高温高压井下工况水泥石胶结强度原位测试装置的密封釜，主要包括：密封釜盖、密封釜体、固定螺栓、固定螺栓垫圈、橡胶密封垫片、顶柱、上螺母、上垫圈、上压盖、上盘根、上盘根盒、活动式底座、下螺母、下垫圈、下压盖、下盘根、下盘根盒、进气口、出气口、上凹槽、下凹槽。密封釜盖通过固定螺栓固定在密封釜体上，固定螺栓施加压力将橡胶密封垫片压紧在密封釜盖和密封釜体之间，垫片的存在可以进一步提升实验装置的密封性能。密封釜盖中心存在上凹槽，拧动上螺母后，上螺母可压顶上垫圈，上垫圈挤压上压盖，继而挤压上盘根，使上盘根抱紧顶柱，通过上螺母、上垫圈、上压盖和上盘根对顶柱进行辅助固定，上盘根的存在不仅有固定顶柱的作用，也可对装置进行一定程度密封，密封釜体底部中心存在下凹槽，通过下螺母、下垫圈、下压盖及下盘根对活动式底座进行辅助固定，密封釜体底部有下盘根盒，装有下盘根，下压盖挤压下盘根，使下盘根抱紧活动式底座，从而实现对密封釜体底部的密封。密封釜体底部开有进气口，密封釜盖开有出气口。

本实用新型提出的一种模拟高温高压井下工况水泥石胶结强度原位测试装置的水泥浆养护装置，主要包括：外筒、套管、密封盖板、活动式底座、上层橡胶密封件、下层橡胶密封件。外筒放置在密封釜体底部，套管固定在外筒内，活动式底座固定在密封釜体底部中心的下凹槽内，活动式底座与套管内壁相套合，上层橡胶密封件嵌于套管内壁上，活动式底座套有下层橡胶密封件，套管、密封盖板与活动式底座形成水泥养护腔，用于存放水泥浆。