[发明专利]高温高压固井一、二界面封固能力测试装置及方法

权利要求书

1.高温高压固井一、二界面封固能力测试装置，主要由釜体(23)、外压泵(1)、内压泵(2)、加热带(22)、围压套(24)、内压管(29)、凸型环堵头(30)、凹型环堵头(17)、氮气源(37)、转子流量计(13)、观察锥形瓶(14)、外压力传感器(18)、外电偶(19)、内压力传感器(20)、内电偶(21)、气液排放阀(33)、计算机(15)组成，其特征在于，所述釜体(23)内部，由外向内依次置有围压套(24)、模拟岩心(26)、人造泥饼(27)、水泥环(28)、内压管(29)，所述内压管连接内压力传感器(20)、内电偶(21)；所述釜体(23)外部，通过围压口(5)连接外压泵(1)，还连接外压力传感器(18)、外电偶(19)以及加热带(22)；所述釜体(23)顶部的上釜盖(16)有凹型环堵头(17)，凹型环堵头分布有氮气进气口(6)、内压进气口(7)、一界面验气口(8)、二界面验气口(9)；所述釜体(23)底部的下釜盖(25)有凸型环堵头(30)，凸型环堵头分布有一界面进气口(32)、二界面进气口(31)、气液排放阀(33)；所述釜体内的水泥环(28)通过氮气进气口(6)连接氮气源(37)，内压管(29)通过内压进气口(7)连接内压泵(2)，内压管(29)和水泥环(28)形成的一界面通过一界面验气口(8)，水泥环(28)和人造泥饼(27)形成的二界面通过二界面验气口(9)，分别依次连接压力表(12)、转子流量计(13)与观察锥形瓶(14)；内压管和水泥环形成的一界面，水泥环和人造泥饼形成的二界面分别通过一界面进气口(32)、二界面进气口(31)连接氮气源(37)；所述内压力传感器(20)、内电偶(21)，外压力传感器(18)、外电偶(19)均和计算机(15)相连。

2.利用权利要求1所述的装置进行高温高压固井一、二界面封固能力测试的方法，依次包括以下步骤：

(1)将与地层渗透率和孔隙度相当的模拟岩心套上围压套置于釜体内，再在模拟岩心内倒入钻井液，进行搅拌后加盖密封；

(2)通过加热带加热釜体，由外电偶将温度控制为井下实际温度T₁，打开氮气源，通过氮气进气口向钻井液内注入压力P₁，在设定条件下养护3d，形成人造泥饼；

(3)将加热带与氮气源关闭，打开气液排放阀将釜体内压力排放，然后打开上釜盖，将内压管置于模拟岩心中，将水泥浆倒入内压管与模拟岩心形成的环形空间内，加盖密封，重新打开加热带将温度设定为井下温度T₁，打开外压泵加至实验所需围压P₂，在设定条件下养护3d，使水泥浆形成水泥环，从而内压管、水泥环、人造泥饼、模拟岩心胶结成一个组合体；

(4)打开内压泵通过内压进气口对内压管内部加压至实验所需压力P₃，待压力稳定之后，测试一界面、二界面的封固能力：

打开一界面的控制阀，关闭二界面的控制阀，打开氮气源，模拟井下实际的气体压力，让气体通过一界面进气口进入一界面，一定时间后如果在观察锥形瓶处观察到有连续均匀气泡冒出，表示固井一界面已被窜通，此时从压力表与转子流量计读取的相应数据，表示固井一界面的最大封固能力值；

关闭氮气源，打开气液排放阀排放压力后，打开二界面的控制阀，关闭一界面的控制阀，再打开氮气源，模拟井下实际的气体压力，让气体通过二界面进气口进入二界面，一定时间后如果在观察锥形瓶处观察到有连续均匀气泡冒出，表示固井二界面已被窜通，此时从压力表与转子流量计读取的相应数据，表示固井二界面的最大封固能力值。