[发明专利]一种油气井筒环空水泥环的封隔性能测试装置及其方法

权利要求书

1.一种油气井筒环空水泥环的封隔性能测试装置,其特征在于，包括：顶盖(1)、底座(2)、内压套管(3)、水泥环(4)、外压筒(5)、承压筒(6)、加热套筒(7)、温度传感器(8)、氮气入口接口(9)、渗透率检测模块上接头(10)、内压入口接头(11)、当量裂缝宽度检测模块上接头(12)、环空压力传导系数检测模块上接头(13)、环压入口接头(14)，流量监测计接头(15)、渗透率检测模块下接头(16)、内压出口接头(17)、当量裂缝宽度检测模块下接头(18)、环空压力传导系数检测模块下接头(19)、环压出口接头(20)、环压控制系统(21)、环空压力传导系数检测模块(22)、当量裂缝宽度检测模块(23)、内压控制系统(24)、氮气瓶(27)、渗透率检测模块(29)、温度控制系统(30)、流量监测计(31)、第一阀门(25)、第二阀门(26)、第三阀门(28)、第四阀门(32)、第五阀门(35)、第一三通阀门(33)、第二三通阀门(34)和计算机控制系统(36)；

所述顶盖(1)通过上螺纹与承压筒(6)密封连接，所述底座(2)通过下螺纹与承压筒(6)密封连接；

所述内压套管(3)、水泥环(4)与外压筒(5)组成模拟井筒组合体；

所述加热套筒(7)包裹在承压筒(6)外壁处；所述温度控制系统(30)设置有三个连接端口，分别连接所述加热套筒(7)、温度传感器(8)、计算机控制系统(36)；

所述环压控制系统(21)设置有两个连接端口，一端通过第二阀门(26)连接在环压入口接头(14)上，另一端连接在计算机控制系统(36)上；

所述内压控制系统(24)设置有两个连接端口，一端通过第一阀门(25)连接在内压入口接头(11)上，另一端连接在计算机控制系统(36)上；

所述渗透率检测模块(29)设置有三个连接端口，分别连接所述渗透率检测模块上接头(10)、渗透率检测模块下接头(16)、计算机控制系统(36)；所述渗透率检测模块是通过气窜流量法、压力降落法、脉冲法三种测试方法来测定水泥环渗透率大小；

所述当量裂缝宽度检测模块(23)设置有三个连接端口，分别连接所述当量裂缝宽度检测模块上接头(12)、当量裂缝宽度检测模块下接头(18)、计算机控制系统(36)；

所述环空压力传导系数检测模块(22)设置有三个连接端口，分别连接所述环空压力传导系数检测模块上接头(13)、环空压力传导系数检测模块下接头(19)、计算机控制系统(36)；

所述氮气瓶(27)外部管线通过第三阀门(28)连接在氮气入口接头(9)上；

所述流量监测计(31)设置有三个连接端口，分别连接所述流量监测计接头(15)、计算机控制系统(36)，另外一端依次连接所述第一三通阀门(33)、第二三通阀门(34)后通向大气环境；

所述内压出口接头(17)连接的金属管线经第四阀门(32)、第一三通阀门(33)、第二三通阀门(34)通向大气环境；

所述环压出口接头(20)连接的金属管线经第五阀门(35)、第二三通阀门(34)通向大气环境。

2.根据权利要求1所述的油气井筒环空水泥环的封隔性能测试装置，其特征在于，所述模拟井筒组合体包括：测试高温高压下水泥环本体封隔能力的组合体、测试非均匀地应力下水泥环封隔能力的组合体、测试套管回接下水泥环封隔能力的组合体、测试地层围岩下水泥环一二界面封隔能力的组合体共4种组合体。

3.根据权利要求2所述的油气井筒环空水泥环的封隔性能测试装置，其特征在于，所述测试高温高压下水泥环本体封隔能力的组合体为：内压套管(3)外加圆形水泥环(4)，所述外压筒(5)为耐高温橡胶筒。

4.根据权利要求2所述的油气井筒环空水泥环的封隔性能测试装置，其特征在于，所述测试非均匀地应力下水泥环封隔能力的组合体包括：内压套管(3)外加椭圆形水泥环(4)，通过改变椭圆的长短轴比值模拟非均匀载荷，所述外压筒(5)为耐高温橡胶筒。

5.根据权利要求2所述的油气井筒环空水泥环的封隔性能测试装置，其特征在于，所述测试套管回接下水泥环封隔能力的组合体为：内压套管(3)外加圆形水泥环(4)，圆形水泥环外加外套管(51)，所述外压筒(5)由外套管+耐高温橡胶筒组成。