[实用新型]一种油气井水泥环密封完整性测试装置

说明书

本实用新型提供一种油气井水泥环密封完整性测试装置，属于石油钻井技术领域，该装置包括外筒，外筒两端分别连接有端盖，外筒内设置有模拟井壁，模拟井壁内设置有套管，套管、模拟井壁之间的环形空间为水泥浆腔，容纳水泥环，水泥环与上端盖之间设置有环形密封囊，套管上设置有多个筛孔，套管内璧还活动连接有堵孔部件，套管内还设置有探测器，本装置通过环形密封囊环密封水泥环与上端盖之间的间隙，密封组装简单且密封密封效果好，同时，环形密封囊对水泥环施加轴压，围压腔对水泥环施加围压，能模拟地层条件下水泥环的三轴承压状况。

技术领域

本实用新型涉及石油钻井技术领域，具体为一种油气井水泥环密封完整性测试装置。

背景技术

在固井施工中，水泥浆被注入套管与地层之间的环空，经受井下环境而最终凝固形成具有一定胶结能力和硬度的水泥环，具有有效地封隔地层和支撑、保护套管的功能，是保证井筒有效密封的重要屏障。然而由于施工等原因井眼条件常常会发生改变，继而使水泥环受力状态发生改变，导致水泥环产生裂纹，使水泥环的封隔作用失效，造成地下油气水层之间的窜流和套管的腐蚀破坏，严重时造成油气井报废。因此，开展水泥环密封完整性评价研究，对油气井生产措施的确定和生命周期的延长具有重要意义。

中国专利CN104153760A油气井水泥环密封特性模拟测试装置与实验方法，公开了一种油气井水泥环密封特性模拟测试装置，包括釜体、上釜盖、下釜盖、加热套、增压泵、泄压泵和液量与气量记录仪以及连接了用于控制和测试围压、泄压和套管压力等多条管路，但是从本课题组实际操作情况来看，本装置的密封性能不够好，主要因为配合不同尺寸套管使用的压板与上釜盖之间连接结构不能承受太大压差，因此只能在一定程度上实现预定目标。再者，此装置仅能实现水泥环加载及水泥环密封特性影响的测定，而实际井下的水泥环需要承受多方压力，仅通过对水泥环加载测定水泥环密封的特性，不能满足全面测定的需要。

目前实验室内的相关测试仪器与方法主要有：剪切胶结强度评价装置、水力胶结和渗透性评价装置、水泥石抗压强度测定法等，多数是以界面剪切强度和水泥石抗压强度为评价指标，无法模拟水泥环在井下的实际受力状态，也有极少数仪器是以水泥环实际的封固和密封性作为评价指标。但其结构复杂，制造困难，尤其是其密封部分，密封效果难以保证，而且对装配要求极高，如中国申请实用新型CN201621206382.4，公开了一种油气井水泥环密封完整性测试装置，其功能齐全，但设备复杂，操作困难，如用于对水泥环顶部施加压力的水泥环压力口，该开口的流体通道贯穿分开的釜体、覆盖、上端盖三部分，装配时要实现三者的孔对齐以便流体流通并不容易。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种油气井水泥环密封完整性测试装置，该装置能有效模拟真实的油气井状况，结构及操作简单。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：

一种油气井水泥环密封完整性测试装置，包括外筒、模拟井壁、套管，外筒两端分别连接有上端盖和下端盖，外筒内设置有模拟井壁，用于模拟水泥浆成型的地层地质，外筒、模拟井壁之间的环形空腔为围压腔，外筒上设置有通孔，用于向围压腔补充流体控制围压腔压力；模拟井壁外壁设置有井壁滤网用于支撑模拟井壁，防止其内部填充水泥浆时受压坍塌；模拟井壁内设置有套管，套管、模拟井壁之间的环形空间为水泥浆腔，水泥浆腔体内填充水泥浆，水泥浆成型后形成水泥环，水泥环与上端盖之间设置有环形密封囊，环形密封囊连接有充压管，该充压管贯穿上端盖并与其密封连接，通过对环形密封球囊充压使其膨胀可以密封水泥环与上端盖之间的间隙，且可以对水泥环施加轴向压力；套管上设置有多个筛孔供流体流通，套管还配套设置有堵孔部件，该堵孔部件与套管内璧活动连接有堵孔部件，用于堵住筛孔，当向水泥浆腔体内充入水泥浆时，该堵孔部件可以堵住套管上筛孔、避免水泥浆泄漏，当水泥浆成型后可以取出该堵孔部件，使得流体可以通过套管；套管内还设置有探测器，用于探测套管形变；所述上端盖或下端盖与套管内部连通的通孔，用于向套管内补充或者排除流体。