本發明專利技術公開了一種用于水泥環抗油水氣竄通性能的評價裝置和評價方法，屬于油氣鉆完井與開采技術領域。本發明專利技術的用于水泥環抗油水氣竄通性能的評價裝置，結構簡單，基于其能夠實現內壓測試，水泥環密封性能測試和定量計算單位長度水泥環滲漏速率。本發明專利技術的用于水泥環抗油水氣竄通性能的評價裝置的評價方法，操作簡單，能夠得到內壓測試數據，水泥環密封性能和單位長度水泥環滲漏速率，達到了根據壓裂工藝優選水泥體系的目的，可在多種水泥體系中優選最合適于多段大排量水力壓裂用的水泥。最合適于多段大排量水力壓裂用的水泥。最合適于多段大排量水力壓裂用的水泥。
【技術實現步驟摘要】
一種用于水泥環抗油水氣竄通性能的評價裝置和評價方法
[0001]本專利技術屬于油氣鉆完井與開采
，尤其是一種用于水泥環抗油水氣竄通性能的評價裝置和評價方法。
技術介紹
[0002]水泥環是保證井筒完整性的井屏障的重要組成部分。固結良好的水泥環與套管或地層形成良好的整體，不僅可以阻止地層內的油水氣向地面竄漏，還增加了套管抵抗內壓、外壓載荷作用及軸向變形的能力。但隨著深井、大位移井、頁巖油氣井等油氣資源開發所需大排量多段水力壓裂工藝的興起，儲氣庫注氣、采氣帶來的內壓與軸向載荷的循環，水泥環在循環載荷作用下可能出現與套管的膠結面脫離、水泥環碎裂等問題，此時的水泥環也就失去了密封地下油水氣的能力。
[0003]目前為止，還沒有對水泥環在多次內壓作用下密封性能進行評價的裝置和方法。現有的新技術水泥體系，如碎裂的水泥石遇水自愈合的水泥漿體系，因缺乏合適的試驗驗證手段，提供不了科學有效的支持數據，不能證明其使用效果。
技術實現思路
[0004]本專利技術的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種用于水泥環抗油水氣竄通性能的評價裝置和評價方法。
[0005]為達到上述目的，本專利技術采用以下技術方案予以實現：
[0006]一種用于水泥環抗油水氣竄通性能的評價裝置，包括內管和外管，內管和外管之間的環空設有水泥環；
[0007]內管的兩端內壁上設有端塞，端塞的中心孔與內管內的空間相連通；
[0008]一個端塞的中心孔上連接有第一加壓塞，另一個端塞的中心孔連接有第一壓力傳感器。
[0009]本專利技術所述的用于水泥環抗油水氣竄通性能的評價裝置的評價方法，其特征在于，進行內壓試驗。
[0010]進一步的，進行內壓試驗的具體操作為：
[0011]通過第一加壓塞加壓，直至壓力達到預設值，保持預設時長，完成后泄壓，在此過程中通過第一壓力傳感器監測壓力變化；
[0012]重復上述加壓過程若干次。
[0013]本專利技術的用于水泥環抗油水氣竄通性能的評價裝置，包括內管和外管，內管和外管之間的環空設有水泥環；
[0014]內管的兩端內壁上設有端塞，端塞的中心孔與內管內的空間相連通；
[0015]外管的兩端設有端蓋，端蓋上均設有中心孔和兩個側孔；
[0016]一個端蓋的中心孔連接有第一加壓塞，第一加壓塞延伸至對應端塞的中心孔上，所述端蓋的一個側孔上設有第二加壓塞，另一個側孔上設有電子點火器和電磁閥；
[0017]另一個端蓋的中心孔連接有氣體傳感器，對應端塞的中心孔連接有盲堵，所述端蓋的一個側孔上設有第二壓力傳感器，另一個側孔上設有電子點火器和電磁閥。
[0018]本專利技術的用于水泥環抗油水氣竄通性能的評價裝置的評價方法，實現水泥環的密封性能的測試；
[0019]計算單位長度水泥環滲漏速率。
[0020]進一步的，測試水泥環的密封性能的具體操作為：
[0021]通過第二加壓塞將油、水或氣體泵入對應的端蓋、內管、外管及端塞形成的空腔內，通過第二壓力傳感器監測壓力變化，通過氣體傳感器監測氣體濃度；
[0022]若水泥環密封良好，則油、水或氣不能通過水泥環滲入另一端的端蓋、內管、外管及端塞形成的空腔內，壓力傳感器測的壓力無變化，氣體傳感器測不到氣體；
[0023]若水泥環密封不好，則油、水或氣通過水泥環滲入到另一端的端蓋、內管、外管及端塞形成的空腔內，壓力傳感器檢測到壓力升高，或者/同時氣體傳感器測到氣體。
[0024]進一步的，若通過第二加壓塞泵入的為油、水的液態流體，則在另一端的端蓋、內管、外管及端塞形成的空腔內預先充滿相同液態流體，可快速檢測到壓力的升高。
[0025]進一步的，計算單位長度水泥環滲漏速率的具體操作為：
[0026]通過第二加壓塞將油、水或氣體泵入對應的端蓋、內管、外管及端塞形成的空腔內，通過第二壓力傳感器監測壓力變化，通過氣體傳感器監測氣體濃度；
[0027]基于壓力變化率或/和壓力介質氣體濃度的變化率，計算單位長度水泥環滲漏速率。
[0028]本專利技術的用于水泥環抗油水氣竄通性能的評價裝置的評價方法，通過電子點火器和電磁閥實現可燃氣體的可控燃燒。
[0029]與現有技術相比，本專利技術具有以下有益效果：
[0030]本專利技術的用于水泥環抗油水氣竄通性能的評價裝置，結構簡單，基于其能夠實現內壓測試，水泥環密封性能測試和定量計算單位長度水泥環滲漏速率。
[0031]本專利技術的用于水泥環抗油水氣竄通性能的評價裝置的評價方法，操作簡單，能夠得到內壓測試數據，水泥環密封性能和單位長度水泥環滲漏速率，達到了根據壓裂工藝優選水泥體系的目的，可在多種水泥體系中優選最合適于多段大排量水力壓裂用的水泥。本專利技術屬于模擬現場多級壓裂作用下套管及水泥環組成的系統的全尺寸實物試驗，可準確評價壓裂后套管、水泥環和地層三者組成的系統整體性能變化，結果更加可靠，為工程應用中水泥體系的評價選用提供更加精確的指導，避免大排量高壓多級壓裂對套管、水泥環和地層系統造成損傷后導致的地層油、水、氣通過水泥環內的裂縫在地層之間亂穿，帶來不必要的經濟損失、環境污染等。
附圖說明
[0032]圖1為本專利技術的水泥環固化加工的結構示意圖；
[0033]圖2為本專利技術的評價裝置的一種實施方式的結構示意圖；
[0034]圖3為本專利技術的本專利技術的評價裝置的另一種實施方式的結構示意圖；
[0035]圖4為內管的剖面圖；
[0036]圖5為外管的剖面圖；
[0037]圖6為內管與端塞的連接處結構圖；
[0038]圖7為端塞的剖面圖；
[0039]圖8為端蓋的剖面圖。
[0040]其中：1
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內管；2
?
端塞；3
?
外管；4
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圓環；5
?
水泥環；6
?
第一加壓塞；7
?
第一壓力傳感器；8
?
氣體傳感器；9
?
端蓋；10
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電子點火器；11
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電磁閥；12
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第二壓力傳感器；13
?
第二加壓塞；14
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盲堵；2a
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端塞的凸出部；2b
?
端塞的管部；2c
?
端塞的塞部；9a
?
端蓋的頭部；9b
?
端蓋的中部；9c
?
端蓋的連接部。
具體實施方式
[0041]為了使本
的人員更好地理解本專利技術方案，下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分的實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本專利技術保護的范圍。
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【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種用于水泥環抗油水氣竄通性能的評價裝置，其特征在于，包括內管(1)和外管(3)，內管(1)和外管(3)之間的環空設有水泥環(5)；內管(1)的兩端內壁上設有端塞(2)，端塞(2)的中心孔與內管(1)內的空間相連通；一個端塞(2)的中心孔上連接有第一加壓塞(6)，另一個端塞(2)的中心孔連接有第一壓力傳感器(7)。2.一種基于權利要求1所述的用于水泥環抗油水氣竄通性能的評價裝置的評價方法，其特征在于，進行內壓試驗。3.基于權利要求2所述的評價方法，其特征在于，進行內壓試驗的具體操作為：通過第一加壓塞(6)加壓，直至壓力達到預設值，保持預設時長，完成后泄壓，在此過程中通過第一壓力傳感器(7)監測壓力變化；重復上述加壓過程若干次。4.一種用于水泥環抗油水氣竄通性能的評價裝置，其特征在于，包括內管(1)和外管(3)，內管(1)和外管(3)之間的環空設有水泥環(5)；內管(1)的兩端內壁上設有端塞(2)，端塞(2)的中心孔與內管(1)內的空間相連通；外管(3)的兩端設有端蓋(9)，端蓋(9)上均設有中心孔和兩個側孔；一個端蓋(9)的中心孔連接有第一加壓塞(6)，第一加壓塞(6)延伸至對應端塞(2)的中心孔上，所述端蓋(9)的一個側孔上設有第二加壓塞(13)，另一個側孔上設有電子點火器(10)和電磁閥(11)；另一個端蓋(9)的中心孔連接有氣體傳感器(8)，對應端塞(2)的中心孔連接有盲堵(14)，所述端蓋(9)的一個側孔上設有第二壓力傳感器(12)，另一個側孔上設有電子點火器(10)和電磁閥(11)。5.一種基于權利要求4所述的用于水泥環抗油水氣竄通性能的評價裝置的評價方法，其特征在于，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉文紅，申昭熙，林凱，魏風奇，樊治海，
申請(專利權)人：中國石油天然氣集團公司管材研究所，
類型：發明
國別省市：
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