CN113107467A - 煤矿重叠区天然气井射孔压裂后二次固井水泥环完整性的测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种煤矿重叠区天然气井射孔压裂作用后二次固井水泥环完整性的测试系统及方法，其特征在于，系统包括：界面力学测试装置和密封性能测试装置，其中界面力学测试装置主要由第一外盲管、滑移空间、第一内盲管、第一水泥环、第一特殊帽、第一台肩、第一公接头、第一流道组成，密封性能测试装置由第二外盲管、压力腔室、第二内盲管、第二水泥环、监测腔室、第二特殊帽、第二公接头、第二浆杯、定位台肩组成，利用该系统及方法可准确测定煤矿重叠区天然气井弃置井二次固井水泥环‑套管界面力学完整性和密封完整性，得到射孔压裂强度及水泥环破碎程度对二次固井水泥环完整性的影响规律。本发明适用于煤矿重叠区天然气井固井及修井工程技术领域。

Description

煤矿重叠区天然气井射孔压裂后二次固井水泥环完整性的测 试系统及方法

技术领域

本发明涉及石油与天然气固井及修井工程技术领域，具体是一种煤矿重叠区天然气井射孔压裂后二次固井水泥环完整性的测试系统及方法。

背景技术

中国煤矿重叠区低孔低渗天然气井主要分布于鄂尔多斯盆地，盆地内构造西低东高，纵向自上而下主要为淡水层、煤层和气层叠置。早期天然气开采主要位于陕西榆林、神木、米脂以西，而煤矿开采以露天或地表浅层开采为主，主要集中于山西和陕西东北部，与天然气开采矿权重叠区域较小。但近年来，随着煤矿开采技术的发展，煤矿可开采深度大幅提高，煤矿开采区域大幅西进，与长庆油田天然气开采区域形成较大的矿权重叠区，煤矿开采和气田开发的相互避让已成必然。需要说明的是，针对煤矿重叠区低孔低渗天然气井，需采用现代射孔+压裂技术进行高效开发。因此，煤矿开采前，天然气井的油层水泥环内部已存在由射孔、压裂及开发导致的碎块，一定程度上破坏了煤矿重叠区天然气井水泥环及井筒完整性。

更为严重的是，煤矿重叠区天然气井弃置后，进行煤矿开采会破坏煤层段内井筒水泥环和套管，导致井筒完整性被彻底破坏。如果不对煤矿重叠区天然气井进行有效封堵，煤矿开采时，产层甲烷、CO₂、H₂S等有毒有害气体窜入煤层，造成自燃、爆炸、中毒等安全事故。针对上述问题，现有煤矿重叠区天然气井弃置井永久性封堵方法及技术，主要采用二次固井工艺，即先对产层进行深穿透(孔深大于0.5m)密集射孔，再向密集射孔孔眼带压挤注超细水泥浆、压裂射孔孔眼带压挤注超细水泥浆及管内水泥塞组成的三级屏障对产层和煤层进行阻断和封堵。

然而，由于煤矿重叠区低孔低渗天然气井的高强度射孔压裂开发及二次固井的深穿透密集射孔均可能形成不可逆转的水泥环碎块。因此，现有煤矿重叠区天然气井弃置井永久性封堵方法及技术是否能实现煤矿重叠区天然气井弃置井永久性封堵，并为后期煤矿安全开采提供保障。亟待结合现有煤矿重叠区天然气井弃置井永久性封堵工艺，提出一种水泥环完整性测试装置及评价方法，对产层二次固井后的水泥环完整性进行测试和评价，为二次固井工艺的优化设计提供重要理论依据。

为此，本发明提出了一种煤矿重叠区天然气井射孔压裂后二次固井水泥环完整性的测试系统及方法，通过本发明提出的系统及方法可实现射孔压裂后二次固井水泥环-套管界面力学完整性和密封完整性(气密封和液密封)测试，并准确获得二次固井水泥环-套管界面力学参数、最大气/液封堵压力及气/液击穿压力，得到射孔压裂强度及水泥环破碎程度对二次固井水泥环完整性的影响规律。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤矿重叠区天然气井射孔压裂后二次固井水泥环完整性的测试系统及方法，解决了射孔压裂后二次固井水泥环完整性准确测试及评价的技术难题，得到了射孔压裂强度及水泥环破碎程度对二次固井水泥环完整性的影响规律，该测试系统操作简单、可重复利用，且极易满足不同射孔压裂及二次固井工艺条件下的真实工况。

本发明目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提出的一种煤矿重叠区天然气井射孔压裂后二次固井水泥环完整性的测试系统，主要包括：界面力学测试装置、第一外盲管、滑移空间、第一内盲管、第一水泥环、第一环空、第一特殊帽、拉拔母接头、第一台肩、第一公接头、第一锥面、第一内螺纹座、第一流道、第一浆杯、密封性能测试装置、第二外盲管、压力腔室、第二内盲管、第二外螺纹、第二水泥环、第二环空、监测腔室、第二特殊帽、第二母接头、第二公接头、第二锥面、第二内螺纹座、第二流道、第二浆杯、定位台肩、液态水、无水硫酸铜、观察孔、销钉、水泥浆、破碎水泥块、注入孔、排出孔、压力表，其中界面力学测试装置由第一外盲管、滑移空间、第一内盲管、第一水泥环、第一环空、第一特殊帽、拉拔母接头、第一台阶、第一公接头、第一锥面、第一内螺纹、第一流道、第一浆杯组成；第一外盲管由滑移空间和第一台肩组成；第一内盲管由第一公接头和第一锥面组成；第一特殊帽由两个环向间隔180度的第一内螺纹座组成，第一内螺纹座之间的环形空间构成第一流道，第一特殊帽与第一内盲管的第一锥面形成第一浆杯，通过第一流道和第一浆杯可向第一环空内注入均匀混合后的水泥浆和破碎水泥块；第一特殊帽和第一台肩可对第一外盲管内的第一内盲管进行径向和轴向定位；第一环空由第一外盲管、第一台肩和第一内盲管组成；第一水泥环由均匀混合的水泥浆和破碎水泥块养护而成；第一水泥环养护成型后，撤掉第一特殊帽，连接拉拔母接头于第一内盲管的第一公接头上，轴向挤压拉拔母接头可实现第一界面力学性能测，轴向拉伸拉拔母接头可拔出界面力学测试后的第一内盲管而实现界面力学测试装置的重复利用；密封性能测试装置由第二外盲管、压力腔室、第二内盲管、第二外螺纹、第二水泥环、第二环空、监测腔室、第二特殊帽、第二母接头、第二公接头、第二锥面、第二内螺纹座、第二流道、第二浆杯、拉拔母接头、定位台肩、液态水、无水硫酸铜、观察孔、销钉、注入孔、排出孔、压力表组成；第二外盲管由注入孔、排出孔、压力表、第二外螺纹组成；通过金属胶水与定位台肩连接的第二内盲管由第二公接头和第二锥面组成；第二特殊帽由两个环向间隔180度的第二内螺纹座组成，第二内螺纹座之间的环形空间构成第二流道，第二特殊帽与第二内盲管的第二锥面形成第二浆杯，通过第二浆杯和第二流道可向第二环空内注入均匀混合的水泥浆和破碎水泥块；第二特殊帽和定位台肩可对第二外盲管内的第二内盲管进行径向和轴向定位；第二环空由第二外盲管、定位台肩和第二内盲管组成；第二水泥环由均匀混合的水泥浆和破碎水泥块养护而成；第二水泥环养护成型后，撤掉第二特殊帽，连接第二母接头于第二外盲管的第二外螺纹上，并形成监测腔室；第二母接头由观察孔和销钉组成，销钉用于打开和关闭观察孔；液态水和无水硫酸铜位于监测腔室内的第二水泥环表面上；通过注入孔向第二内盲管注入一定压力的流体可打开定位台肩，并形成压力腔室；如果向压力腔室内继续注入气体压力，通过观察孔和液态水可监测到从第二水泥环中流出的第一个气泡，如果向压力腔室内继续注入液体压力，通过观察孔和无水硫酸铜可监测到从第二水泥环中流出的第一滴水，从而实现第二水泥环的密封性能测试；密封性能测试完成后，撤掉第二母接头，连接拉拔母接头于第二内盲管的第二公接头上，轴向拉伸拉拔母接头可拔出测试后的第二内盲管而实现密封性能测试装置的重复利用。

本发明所述的第一水泥环和第二水泥环，可根据井下实际工况，控制破碎水泥块尺寸、形貌及其于水泥浆的比例来制备不同破碎程度的第一水泥环和第二水泥环，以此反应射孔压裂作用强度及其对水泥环的损伤程度；所述的注入液体中溶解有荧光示踪剂，用于判断第二水泥环密封失效后液体窜流轨迹及裂缝形貌。

基于一种煤矿重叠区天然气井射孔压裂后二次固井水泥环完整性的测试系统，提出了一种煤矿重叠区天然气井射孔压裂后二次固井水泥环完整性的测试方法，所述方法主要包括以下步骤：

步骤一：根据现场射孔压裂后测井参数确定水泥环损伤程度及水泥浆与破碎水泥块的比例；

步骤二：根据现场水泥浆配方制备形成均匀混合的水泥浆和破碎水泥块；

步骤三：将第一内盲管放入第一外盲管内，并用第一特殊帽和第一台肩对第一内盲管进行径向和轴向定位，形成足够的滑移空间；

步骤四：通过第一浆杯和第一流道向第一环空内浇筑均匀混合的水泥浆和破碎水泥块，放入高温高压釜养护形成第一水泥环；

步骤五：撤掉第一特殊帽，连接拉拔母接头于第一内盲管的第一公接头上；

步骤六：轴向挤压拉拔母接头实现第一界面力学性能测试；

步骤七：界面力学性能测试完成后，轴向拉伸拉拔母接头拔出第一内盲管；

步骤八：采用金属胶水粘接定位台肩和第二内盲管；

步骤九：将粘接有定位台肩的第二内盲管放入第二外盲管内，并用第二特殊帽和定位台肩对第二内盲管进行径向和轴向定位，确保密封性能测试过程中形成足够的压力腔室；

步骤十：通过第二浆杯和第二流道向第二环空内浇筑均匀混合的水泥浆和破碎水泥块，放入高温高压釜养护形成第二水泥环；

步骤十一：撤掉第二特殊帽，向第二水泥环上置入薄层液态水，连接第二母接头于第二外盲管的第二外螺纹上，形成监测腔室；

步骤十二：通过注入孔向第二内盲管注入一定气体压力打开定位台肩，并形成压力腔室；

步骤十三：向压力腔室内继续缓慢注入气体压力，通过观察孔监测液态水中是否产生气泡；

步骤十四：重复步骤十三，直到液态水中出现第一个气泡，采用销钉关闭观察孔，记录对应压力表读数，并作为第二水泥环的最大气体密封压力；

步骤十五：继续增加注入气体压力，直到压力表读数开始急剧下降，记录急剧下降之前的压力表读数，并作为第二水泥环的最大气体击穿压力；

步骤十六：重复步骤十一，向第二水泥环上置入薄层无水硫酸铜，连接第二母接头于第二外盲管的第二外螺纹上，形成监测腔室；

步骤十七：通过注入孔向第二内盲管注入一定液体压力打开定位台肩，并形成压力腔室；

步骤十八：向压力腔室内继续缓慢注入液体压力，通过观察孔监测无水硫酸铜是否变蓝；

步骤十九：重复步骤十八，直到无水硫酸铜变蓝，采用销钉关闭观察孔，记录对应压力表读数，并作为第二水泥环的最大液体密封压力；

步骤二十：继续增加注入液体压力，直到压力表读数开始急剧下降，记录急剧下降之前的压力表读数，并作为第二水泥环的最大液体击穿压力；

步骤二十一：密封性能测试完成后，撤掉第二母接头，连接拉拔母接头于第二内盲管的第二公接头上，轴向拉伸拉拔母接头拔出第二内盲管。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明提供一种煤矿重叠区天然气井射孔压裂后二次固井水泥环完整性的测试系统及方法；测试系统简单且可重复利用，能全尺寸模拟测试射孔压裂后二次固井水泥环的完整性，评价射孔压裂对水泥环机械完整性和密封完整性的影响规律，为射孔压裂及二次固井的优化设计提供重要的理论依据。

附图说明

图1为浇筑水泥环之前的界面力学测试装置。

图2为浇筑水泥环之后的界面力学测试装置。

图3为浇筑水泥环之前的密封性能测试装置。

图4为浇筑水泥环之后的密封性能测试装置。

图5为第一特殊帽之俯视图。

图6为第一特殊帽之左视图。

图7为第二特殊帽之俯视图。

图8为第二特殊帽之左视图。

具体实施方式

下面结合附图1、附图2、附图3、附图4、附图5、附图6、附图7和附图8，对本发明进行详细描述。

如附图所示，本发明提出的一种煤矿重叠区天然气井射孔压裂后二次固井水泥环完整性的测试系统，系统主要包括：界面力学测试装置1、第一外盲管2、滑移空间3、第一内盲管4、第一水泥环5、第一环空6、第一特殊帽7、拉拔母接头8、第一台肩9、第一公接头10、第一锥面11、第一内螺纹座12、第一流道13、第一浆杯14、密封性能测试装置15、第二外盲管16、压力腔室17、第二内盲管18、第二外螺纹19、第二水泥环20、第二环空21、监测腔室22、第二特殊帽23、第二母接头24、第二公接头25、第二锥面26、第二内螺纹座27、第二流道28、第二浆杯29、定位台肩30、液态水31、无水硫酸铜32、观察孔33、销钉34、水泥浆35、破碎水泥块36、注入孔37、排出孔38、压力表39，其中界面力学测试装置1由第一外盲管2、滑移空间3、第一内盲管4、第一水泥环5、第一环空6、第一特殊帽7、拉拔母接头8、第一台肩9、第一公接头10、第一锥面11、第一内螺纹12、第一流道13、第一浆杯14组成；第一外盲管2由滑移空间3和第一台肩9组成；第一内盲管4由第一公接头10和第一锥面11组成；第一特殊帽7由两个环向间隔180度的第一内螺纹座12组成，第一内螺纹座12之间的环形空间构成第一流道13，第一特殊帽7与第一内盲管4的第一锥面11形成第一浆杯14，通过第一流道13和第一浆杯14可向第一环空6内注入均匀混合后的水泥浆35和破碎水泥块36；第一特殊帽7和第一台肩9可对第一外盲管2内的第一内盲管4进行径向和轴向定位；第一环空6由第一外盲管2、第一台肩9和第一内盲管4组成；第一水泥环5由均匀混合的水泥浆35和破碎水泥块36养护而成；第一水泥环5养护成型后，撤掉第一特殊帽7，连接拉拔母接头8于第一内盲管4的第一公接头10上，轴向挤压拉拔母接头8可实现第一内盲管4与第一水泥环5之间的第一界面力学性能测，轴向拉伸拉拔母接头8可拔出界面力学测试后的第一内盲管4而实现界面力学测试装置的重复利用；密封性能测试装置15由第二外盲管16、压力腔室17、第二内盲管18、第二外螺纹19、第二水泥环20、第二环空21、监测腔室22、第二特殊帽23、第二母接头24、第二公接头25、第二锥面26、第二内螺纹座27、第二流道28、第二浆杯29、拉拔母接头8、定位台肩30、液态水31、无水硫酸铜32、观察孔33、销钉34、注入孔37、排出孔38、压力表39组成；第二外盲管16由注入孔37、排出孔38、压力表39、第二外螺纹19组成；通过金属胶水与定位台肩30连接的第二内盲管18由第二公接头25和第二锥面26组成；第二特殊帽23由两个环向间隔180度的第二内螺纹座27组成，第二内螺纹座27之间的环形空间构成第二流道28，第二特殊帽23与第二内盲管18的第二锥面26形成第二浆杯29，通过第二浆杯29和第二流道28可向第二环空21内注入均匀混合的水泥浆35和破碎水泥块36；第二特殊帽23和定位台肩30可对第二外盲管16内的第二内盲管18进行径向和轴向定位；第二环空21由第二外盲管16、定位台肩30和第二内盲管18组成；第二水泥环20由均匀混合的水泥浆35和破碎水泥块36养护而成；第二水泥环20养护成型后，撤掉第二特殊帽23，连接第二母接头24于第二外盲管16的第二外螺纹19上，并形成监测腔室22；第二母接头24由观察孔33和销钉34组成，销钉34用于打开和关闭观察孔33；液态水31和无水硫酸铜32位于监测腔室内22的第二水泥环20表面上；通过注入孔37向第二内盲管18注入一定压力的流体可打开定位台肩30，并形成压力腔室17；如果向压力腔室17内继续注入气体压力，通过观察孔33和液态水31可监测到从第二水泥环20中流出的第一个气泡，如果向压力腔室17内继续注入液体压力，通过观察孔33和无水硫酸铜32可监测到从第二水泥环20中流出的第一滴水，从而实现第二水泥环20的密封性能测试；密封性能测试完成后，撤掉第二母接头24，连接拉拔母接头8于第二内盲管18的第二公接头24上，轴向拉伸拉拔母接头8可拔出测试后的第二内盲管18而实现密封性能测试装置的重复利用。

本发明所述的第一外盲管2与第二外盲管16内径、外径及轴向长度完全相等，第一内盲管4与第二内盲管18内径、外径及壁厚完全相等，通过改变第一外盲管2、第二外盲管16、第一内盲管4和第二内盲管18的几何尺寸可实现不同射孔压裂工况下二次固井水泥环完整性的测试及评价；第一水泥环5和第二水泥环20，可根据井下实际工况，控制破碎水泥块尺寸、形貌及其与水泥浆的比例来制备不同破碎程度的第一水泥环5和第二水泥环20，以此反映射孔压裂作用强度及其对水泥环的损伤程度；所述的注入液体中溶解有荧光示踪剂，用于判断第二水泥环20密封失效后液体窜流轨迹及裂缝形貌。

为使本发明的发明目的、技术方案及优点更加清晰，下面结合附图1、附图2、附图3、附图4、附图5、附图6、附图7和附图8对一种煤矿重叠区天然气井射孔压裂后二次固井水泥环完整性的测试方法进行阐述，其详细实施方法如下：

步骤一：根据现场射孔压裂后测井参数确定水泥环损伤程度及水泥浆35与破碎水泥块36的比例；

步骤二：根据现场水泥浆35配方制备形成均匀混合的水泥浆35和破碎水泥块36；

步骤三：将第一内盲管4放入第一外盲管2内，并用第一特殊帽7和第一台肩9对第一内盲管4进行径向和轴向定位，形成足够的滑移空间3；

步骤四：通过第一浆杯14和第一流道13向第一环空6内浇筑均匀混合的水泥浆35和破碎水泥块36，放入高温高压釜养护形成第一水泥环5；

步骤五：撤掉第一特殊帽7，连接拉拔母接头8于第一内盲管4的第一公接头10上；

步骤六：轴向挤压拉拔母接头8实现第一界面力学性能测试；

步骤七：界面力学性能测试完成后，轴向拉伸拉拔母接头8拔出第一内盲管4；

步骤八：采用金属胶水粘接定位台肩30和第二内盲管18；

步骤九：将粘接有定位台肩30的第二内盲管18放入第二外盲管16内，并用第二特殊帽23和定位台肩30对第二内盲管18进行径向和轴向定位，确保密封性能测试过程中形成足够的压力腔室17；

步骤十：通过第二浆杯29和第二流道28向第二环空21内浇筑均匀混合的水泥浆35和破碎水泥块36，放入高温高压釜养护形成第二水泥环20；

步骤十一：撤掉第二特殊帽23，向第二水泥环20上置入薄层液态水31，连接第二母接头24于第二外盲管16的第二外螺纹19上，形成监测腔室22；

步骤十二：通过注入孔37向第二内盲管18注入一定气体压力打开定位台肩30，并形成压力腔室17；

步骤十三：向压力腔室17内继续缓慢注入气体压力，通过观察孔33监测液态水31中是否产生气泡；

步骤十四：重复步骤十三，直到液态水31中出现第一个气泡，采用销钉34关闭观察孔33，记录对应压力表39读数，并作为第二水泥环20的最大气体密封压力；

步骤十五：继续增加注入气体压力，直到压力表39读数开始急剧下降，记录急剧下降之前的压力表39读数，并作为第二水泥环20的最大气体击穿压力；

步骤十六：重复步骤十一，向第二水泥环20上置入薄层无水硫酸铜32，连接第二母接头24于第二外盲管16的第二外螺纹19上，形成监测腔室22；

步骤十七：通过注入孔37向第二内盲管18注入一定液体压力打开定位台肩30，并形成压力腔室17；

步骤十八：向压力腔室17内继续缓慢注入液体压力，通过观察孔33监测无水硫酸铜32是否变蓝；

步骤十九：重复步骤十八，直到无水硫酸铜32变蓝，采用销钉34关闭观察孔33，记录对应压力表39读数，并作为第二水泥环20的最大液体密封压力；

步骤二十：继续增加注入液体压力，直到压力表39读数开始急剧下降，记录急剧下降之前的压力表39读数，并作为第二水泥环20的最大液体击穿压力；

步骤二十一：密封性能测试完成后，撤掉第二母接头24，连接拉拔母接头8于第二内盲管18的第二公接头25上，轴向拉伸拉拔母接头8拔出第二内盲管18。

Claims (3)

1.煤矿重叠区天然气井射孔压裂后二次固井水泥环完整性的测试系统，其特征在于，系统主要包括：界面力学测试装置(1)和密封性能测试装置(15)，其中界面力学测试装置(1)由第一外盲管(2)、滑移空间(3)、第一内盲管(4)、第一水泥环(5)、第一环空(6)、第一特殊帽(7)、拉拔母接头(8)、第一台肩(9)、第一公接头(10)、第一锥面(11)、第一内螺纹座(12)、第一流道(13)、第一浆杯(14)组成；第一外盲管(2)由滑移空间(3)和第一台肩(9)组成；第一内盲管(4)由第一公接头(10)和第一锥面(11)组成；第一特殊帽(7)由两个环向间隔180度的第一内螺纹座(12)组成，第一内螺纹座(12)之间的环形空间构成第一流道(13)，第一特殊帽(7)与第一内盲管(4)的第一锥面(11)形成第一浆杯(14)，通过第一流道(13)和第一浆杯(14)可向第一环空(6)内注入均匀混合后的水泥浆(35)和破碎水泥块(36)；第一特殊帽(7)和第一台肩(9)可对第一外盲管(2)内的第一内盲管(4)进行径向和轴向定位；第一环空(6)由第一外盲管(2)、第一台肩(9)和第一内盲管(4)组成；第一水泥环(5)由均匀混合的水泥浆(35)和破碎水泥块(36)养护而成；第一水泥环(5)养护成型后，撤掉第一特殊帽(7)，连接拉拔母接头(8)于第一内盲管(4)的第一公接头(10)上；密封性能测试装置(15)由第二外盲管(16)、压力腔室(17)、第二内盲管(18)、第二外螺纹(19)、第二水泥环(20)、第二环空(21)、监测腔室(22)、第二特殊帽(23)、第二母接头(24)、第二公接头(25)、第二锥面(26)、第二内螺纹座(27)、第二流道(28)、第二浆杯(29)、拉拔母接头(8)、定位台肩(30)、液态水(31)、无水硫酸铜(32)、观察孔(33)、销钉(34)、注入孔(37)、排出孔(38)、压力表(39)组成；第二外盲管(16)由注入孔(37)、排出孔(38)、压力表(39)、第二外螺纹(19)组成；通过金属胶水与定位台肩(30)连接的第二内盲管(18)由第二公接头(25)和第二锥面(26)组成；第二特殊帽(23)由两个环向间隔180度的第二内螺纹座(27)组成，第二内螺纹座(27)之间的环形空间构成第二流道(28)，第二特殊帽(23)与第二内盲管(18)的第二锥面(26)形成第二浆杯(29)，通过第二浆杯(29)和第二流道(28)可向第二环空(21)内注入均匀混合的水泥浆(35)和破碎水泥块(36)；第二特殊帽(23)和定位台肩(30)可对第二外盲管(16)内的第二内盲管(18)进行径向和轴向定位；第二环空(21)由第二外盲管(16)、定位台肩(30)和第二内盲管(18)组成；第二水泥环(20)由均匀混合的水泥浆(35)和破碎水泥块(36)养护而成；第二水泥环(20)养护成型后，撤掉第二特殊帽(23)，连接第二母接头(24)于第二外盲管(16)的第二外螺纹(19)上，并形成监测腔室(22)；第二母接头(24)由观察孔(33)和销钉(34)组成，销钉(34)用于打开和关闭观察孔(33)；液态水(31)和无水硫酸铜(32)位于监测腔室(22)内的第二水泥环(20)表面上；通过注入孔(37)向第二内盲管(18)注入一定压力的流体可打开定位台肩(30)，并形成压力腔室(17)；如果向压力腔室(17)内继续注入气体压力，通过观察孔(33)和液态水(31)可监测到从第二水泥环(20)中流出的第一个气泡，如果向压力腔室(17)内继续注入液体压力，通过观察孔(33)和无水硫酸铜(32)可监测到从第二水泥环(20)中流出的第一滴水，从而实现第二水泥环(20)的密封性能测试；密封性能测试完成后，撤掉第二母接头(24)，连接拉拔母接头(8)于第二内盲管(18)的第二公接头(25)上，轴向拉伸拉拔母接头(8)可拔出测试后的第二内盲管(18)。

2.如权利要求1所述的第一外盲管(2)与第二外盲管(16)内径、外径及轴向长度完全相等，第一内盲管(4)与第二内盲管(18)内径、外径及壁厚完全相等，通过改变第一外盲管(2)、第二外盲管(16)、第一内盲管(4)和第二内盲管(18)的几何尺寸可实现不同射孔压裂工况下二次固井水泥环完整性的测试及评价；第一水泥环(5)和第二水泥环(20)，可根据井下实际工况，控制破碎水泥块(36)尺寸、形貌及其与水泥浆(35)的比例来制备不同破碎程度的第一水泥环(5)和第二水泥环(20)，以此反映射孔压裂作用强度及其对水泥环的损伤程度；所述的注入液体中溶解有荧光示踪剂，用于判断第二水泥环(20)密封失效后液体窜流轨迹及裂缝形貌。

3.煤矿重叠区天然气井射孔压裂后二次固井水泥环完整性的测试方法，其采用权利要求1所述的煤矿重叠区天然气井射孔压裂后二次固井水泥环完整性的测试系统，其特征在于：步骤一：根据现场测井参数确定水泥环损伤程度及水泥浆(35)与破碎水泥块(36)的比例；步骤二：根据现场水泥浆(35)配方制备形成均匀混合的水泥浆(35)和破碎水泥块(36)；步骤三：第一内盲管(4)放入第一外盲管(2)内，并用第一特殊帽(7)和第一台肩(9)对第一内盲管(4)进行径向和轴向定位，形成足够的滑移空间(3)；步骤四：通过第一浆杯(14)和第一流道(13)向第一环空(6)内浇筑均匀混合的水泥浆(35)和破碎水泥块(36)，放入高温高压釜养护形成第一水泥环(5)；步骤五：撤掉第一特殊帽(7)，连接拉拔母接头(8)于第一内盲管(4)的第一公接头(10)上；步骤六：轴向挤压拉拔母接头(8)实现第一界面力学性能测试；步骤七：界面力学性能测试完成后，轴向拉伸拉拔母接头(8)拔出第一内盲管(4)；步骤八：采用金属胶水粘接定位台肩(30)和第二内盲管(18)；步骤九：粘接有定位台肩(30)的第二内盲管(18)放入第二外盲管(16)内，并用第二特殊帽(23)和定位台肩(30)对第二内盲管(18)进行径向和轴向定位，确保密封性能测试过程中形成足够的压力腔室(17)；步骤十：通过第二浆杯(29)和第二流道(28)向第二环空(21)内浇筑均匀混合的水泥浆(35)和破碎水泥块(36)，放入高温高压釜养护形成第二水泥环(20)；步骤十一：撤掉第二特殊帽(23)，向第二水泥环(20)上置入薄层液态水(31)，连接第二母接头(24)于第二外盲管(16)的第二外螺纹(19)上，形成监测腔室(22)；步骤十二：通过注入孔(37)向第二内盲管(18)注入一定气体压力打开定位台肩(30)，并形成压力腔室(17)；步骤十三：向压力腔室(17)内继续缓慢注入气体压力，通过观察孔(33)监测液态水(31)中是否产生气泡；步骤十四：重复步骤十三，直到液态水(31)中出现第一个气泡，采用销钉(34)关闭观察孔(33)，记录对应压力表(39)读数，并作为第二水泥环(20)的最大气体密封压力；步骤十五：继续增加注入气体压力，直到压力表(39)读数开始急剧下降，记录急剧下降之前的压力表(39)读数，并作为第二水泥环(20)的最大气体击穿压力；步骤十六：重复步骤十一，向第二水泥环(20)上置入薄层无水硫酸铜(32)，连接第二母接头(24)于第二内盲管(18)的第二公接头(25)上，形成监测腔室(22)；步骤十七：通过注入孔(37)向第二内盲管(18)注入一定液体压力打开定位台肩(30)，并形成压力腔室(17)；步骤十八：向压力腔室(17)内继续缓慢注入液体压力，通过观察孔(33)监测无水硫酸铜(32)是否变蓝；步骤十九：重复步骤十八，直到无水硫酸铜(32)变蓝，采用销钉(34)关闭观察孔(33)，记录对应压力表(39)读数，并作为第二水泥环(20)的最大液体密封压力；步骤二十：继续增加注入液体压力，直到压力表(39)读数开始急剧下降，记录急剧下降之前的压力表(39)读数，并作为第二水泥环(20)的最大液体击穿压力；步骤二十一：密封性能测试完成后，撤掉第二母接头(24)，连接拉拔母接头(8)于第二内盲管(18)的第二公接头(25)上，轴向拉伸拉拔母接头(8)拔出第二内盲管(18)。

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