[发明专利]一种测量油气井水泥环的温度和应变的方法、模拟装置

说明书

本发明公开了一种测量油气井水泥环的温度和应变的方法、模拟装置，属于油气井工程技术领域。测量油气井水泥环的温度和应变的方法包括：建立用于模拟油气井工况的模拟装置，模拟装置内形成待注入水泥浆的模拟环空；在模拟环空内选定需要测量温度和应变的待测点，并在待测点预设能够测量温度和应变的温度应变测量装置；向模拟环空内注入水泥浆，水泥浆填充在模拟环空内形成水泥环；通过温度应变测量装置测量水泥环凝固过程待测点的温度和应变，采集水泥环凝固过程待测点的温度和应变，获得水泥环凝固过程待测点的温度数据和应变数据。本发明的测量油气井水泥环的温度和应变的方法能够实时有效且全面的测量油气井水泥环的温度和应变。

技术领域

本发明涉及油气井工程技术领域，尤其涉及一种测量油气井水泥环的温度和应变的方法、模拟装置。

背景技术

在油气井工程领域中，固井工程施工中将油井水泥注入井内并顶替至套管与地层或套管与套管之间的环形空间后，水泥浆在设计时间内凝固，最终形成具有封隔环空能力的水泥环，实现封隔不同地层流体的目的，为油气井正常生产提供安全通道。

然而，随着勘探开发的不断深入，油气井资源埋藏深、温度高、地层压力和地质条件复杂，同时，大型体积压裂等工艺广泛应用，水泥环在井下面临的温度、压力等工况日趋苛刻。如果水泥环不能抵御各种温度、压力载荷的作用，水泥环将会出现裂缝或者在水泥环-套管/水泥环-地层界面处产生微环隙，进而形成地层流体窜流通道，严重时将产生环空带压问题，给油气井带来安全隐患，影响单井产量，降低油气藏采收率，制约着油气井的安全高效开发。

目前，为了模拟、验证水泥环能否承受井下温度、压力工况，国内外主要油服设计了全尺寸或者等比例的水泥环完整性室内模拟装置，通过施加温度、压力载荷，对井下工况条件下水泥环的密封完整性进行测试及研究。但是，目前这些模拟装置一般都是在水泥环凝固之后，将应变片粘贴于水泥环外壁上，实现对水泥环应力、应变的测量，由于应变片粘贴于水泥环外壁上，只能获取水泥环界面处的应力、应变状态，也无法对水泥环凝固过程的应力、应变变化进行测量。

进一步的，水泥环在井下工况下的温度数据和应力状态数据是研究水泥环密封失效机理、针对性研发保障密封高性能水泥浆体系、实现对水泥环完整性有效控制的重要前提，对井下工况下的温度数据和应力状态数据的有效测量是该领域研究亟待解决的关键问题；能够准确获取水泥环在井下工况下的温度、应力状态，有利于合理设计水泥浆体系，使水泥环能够承受井下温度、压力条件，从而保障水泥环在复杂温度压力条件下密封完整性，也能够为油气井水泥环完整性检测评价提供重要基础，目前尚无有效的测量水泥环在井下工况条件下的温度、应力状态的方法。由此，亟需一种能够有效且全面的测量油气井水泥环的温度和应变的方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的至少一个不足，提供一种能够有效且全面的测量油气井水泥环的温度和应变的方法，还提供一种能够有效且全面的测量油气井水泥环的温度和应变的模拟装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种测量油气井水泥环的温度和应变的方法，包括：

建立用于模拟油气井工况的模拟装置，所述模拟装置内形成待注入水泥浆的模拟环空；

在所述模拟环空内选定需要测量温度和应变的待测点，并在所述待测点预设能够测量温度和应变的温度应变测量装置；

向所述模拟环空内注入水泥浆，所述水泥浆填充在所述模拟环空内形成水泥环；

通过所述温度应变测量装置测量所述水泥环凝固过程所述待测点的温度和应变，采集所述水泥环凝固过程所述待测点的温度和应变，获得所述水泥环凝固过程所述待测点的温度数据和应变数据。