[发明专利]一种用于水泥环抗油水气窜通性能的评价装置和评价方法

说明书

本发明公开了一种用于水泥环抗油水气窜通性能的评价装置和评价方法，属于油气钻完井与开采技术领域。本发明的用于水泥环抗油水气窜通性能的评价装置，结构简单，基于其能够实现内压测试，水泥环密封性能测试和定量计算单位长度水泥环渗漏速率。本发明的用于水泥环抗油水气窜通性能的评价装置的评价方法，操作简单，能够得到内压测试数据，水泥环密封性能和单位长度水泥环渗漏速率，达到了根据压裂工艺优选水泥体系的目的，可在多种水泥体系中优选最合适于多段大排量水力压裂用的水泥。

技术领域

本发明属于油气钻完井与开采技术领域，尤其是一种用于水泥环抗油水气窜通性能的评价装置和评价方法。

背景技术

水泥环是保证井筒完整性的井屏障的重要组成部分。固结良好的水泥环与套管或地层形成良好的整体，不仅可以阻止地层内的油水气向地面窜漏，还增加了套管抵抗内压、外压载荷作用及轴向变形的能力。但随着深井、大位移井、页岩油气井等油气资源开发所需大排量多段水力压裂工艺的兴起，储气库注气、采气带来的内压与轴向载荷的循环，水泥环在循环载荷作用下可能出现与套管的胶结面脱离、水泥环碎裂等问题，此时的水泥环也就失去了密封地下油水气的能力。

目前为止，还没有对水泥环在多次内压作用下密封性能进行评价的装置和方法。现有的新技术水泥体系，如碎裂的水泥石遇水自愈合的水泥浆体系，因缺乏合适的试验验证手段，提供不了科学有效的支持数据，不能证明其使用效果。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种用于水泥环抗油水气窜通性能的评价装置和评价方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种用于水泥环抗油水气窜通性能的评价装置，包括内管和外管，内管和外管之间的环空设有水泥环；

内管的两端内壁上设有端塞，端塞的中心孔与内管内的空间相连通；

一个端塞的中心孔上连接有第一加压塞，另一个端塞的中心孔连接有第一压力传感器。

本发明所述的用于水泥环抗油水气窜通性能的评价装置的评价方法，其特征在于，进行内压试验。

进一步的，进行内压试验的具体操作为：

通过第一加压塞加压，直至压力达到预设值，保持预设时长，完成后泄压，在此过程中通过第一压力传感器监测压力变化；

重复上述加压过程若干次。

本发明的用于水泥环抗油水气窜通性能的评价装置，包括内管和外管，内管和外管之间的环空设有水泥环；

内管的两端内壁上设有端塞，端塞的中心孔与内管内的空间相连通；

外管的两端设有端盖，端盖上均设有中心孔和两个侧孔；

一个端盖的中心孔连接有第一加压塞，第一加压塞延伸至对应端塞的中心孔上，所述端盖的一个侧孔上设有第二加压塞，另一个侧孔上设有电子点火器和电磁阀；

另一个端盖的中心孔连接有气体传感器，对应端塞的中心孔连接有盲堵，所述端盖的一个侧孔上设有第二压力传感器，另一个侧孔上设有电子点火器和电磁阀。

本发明的用于水泥环抗油水气窜通性能的评价装置的评价方法，实现水泥环的密封性能的测试；

计算单位长度水泥环渗漏速率。

进一步的，测试水泥环的密封性能的具体操作为：

通过第二加压塞将油、水或气体泵入对应的端盖、内管、外管及端塞形成的空腔内，通过第二压力传感器监测压力变化，通过气体传感器监测气体浓度；

若水泥环密封良好，则油、水或气不能通过水泥环渗入另一端的端盖、内管、外管及端塞形成的空腔内，压力传感器测的压力无变化，气体传感器测不到气体；