[发明专利]油气井多开多胶结面固井水泥环性能评价装置及方法

说明书

本发明涉及油气资源开发领域，公开了一种油气井多开多胶结面固井水泥环性能评价装置及方法。本发明的油气井多开多胶结面固井水泥环性能评价装置能够模拟超深油气井多开多胶结面固井结构中多层水泥环所处工况条件，模拟结果可靠性高，工程实践性强，可用于研究在不同完井方式、井身结构条件下，多开多胶结面固井结构中的多层水泥环密封性能变化规律，实现对井下复杂工况条件下水泥环性能的准确评价，从而为现场施工及诊断提供理论支撑。

技术领域

本发明涉及油气资源开发领域，具体地涉及一种油气井多开多胶结面固井水泥环性能评价装置及方法。

背景技术

油气井的固井结构是由套管、水泥环、地层构成的多层界面结构，一旦发生失效将引起气窜、套变等严重事故。其中，四开和五开结构是最为复杂的多开多胶结面结构，在超深油气井中被广泛使用。

水泥环作为油气井井筒的重要组成部分，其主要功能是防止钻井、生产和增产改造过程中底层流体窜流。随着油气田逐渐进入生产中后期，酸化、压裂等增产措施得到广泛应用，越来越多的油气井发生由于水泥环密封完整性失效导致的环空带压、层间窜流等问题，特别是针对高压气井，生产过程中环空压力异常现象非常普遍，给油气田安全平稳生产带来重大风险。

因此，开展油气井多开多胶结面固井水泥环性能评价研究，对于油气井长期、稳定的安全生产具有重要意义。但是目前国内并没有一种实验装置和方法用于研究超深油气井多开多胶结面结构条件下水泥环的性能，无法对井下复杂工况条件下水泥环的性能进行准确评价。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种油气井多开多胶结面固井水泥环性能评价装置及方法，用于研究超深油气井多开多胶结面结构条件下水泥环的性能。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种油气井多开多胶结面固井水泥环性能评价装置，所述装置包括：

模拟井筒，所述模拟井筒包括模拟岩心和模拟管组，所述模拟管组同轴插设于所述模拟岩心内并与所述模拟岩心之间具有径向间隙以形成第一环空，所述模拟管组包括同轴套设的至少两个套管，所述套管之间具有径向间隔以形成第二环空，所述第二环空在底端与所述第一环空连通；和

高压釜，所述高压釜内具有容腔，所述模拟井筒置于所述容腔内，所述高压釜设置有与所述第一环空连通的注浆口、与所述第二环空连通的排浆口、与所述第一环空的底部连通的第一施压口以及与位于中心的所述套管连通的第二施压口和泄压口，所述高压釜设置为能够对所述模拟岩心加热和施加围压。

可选地，所述模拟岩心内设置有与位于中心的所述套管连通的射孔，所述高压釜设置有与所述射孔连通的第三施压口。

可选地，所述高压釜包括位于所述容腔内且围绕所述模拟岩心设置的围压胶套，所述高压釜设置有与所述围压胶套连通的围压口。

可选地，所述高压釜包括沿所述模拟岩心的轴向排布的多个所述围压胶套，所述高压釜设置有分别与多个所述围压胶套连通的多个所述围压口。

可选地，所述装置包括套设于所述高压釜外的加热套，所述加热套围绕所述模拟岩心设置。

可选地，所述高压釜包括用于将所述模拟岩心和所述模拟管组定位于所述容腔内的定位结构。

可选地，所述高压釜包括顶部为开口的釜体和可拆卸地密封盖设于所述开口处的盖体，所述釜体内部为所述容腔，所述定位结构包括从所述容腔的底壁向上延伸至所述模拟岩心内且支撑于所述模拟管组底部的定位凸台以及设置于所述盖体底面的供所述套管的顶部嵌设的环槽。

可选地，所述定位结构还包括套设于所述模拟管组外且压设于所述盖体与所述模拟岩心之间的上压片和套设于所述定位凸台外且压设于所述容腔底壁与所述模拟岩心之间的下压片；和/或