CN202560206U - 固井水泥环外载挤压损伤动态测定装置 - Google Patents

固井水泥环外载挤压损伤动态测定装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及的是固井水泥环外载挤压损伤动态测定装置，这种固井水泥环外载挤压损伤动态测定装置的被测试件由套管柱外胶结水泥环构成，被测试件置于围压室内并形成环形围压腔，水泥环的上端是上覆外载加压室，套管柱从上覆外载加压室穿出，上覆外载加压室被滑动活塞分隔为上腔体和下腔体，上腔体与上覆外载控制系统连通，围压腔与横向外载控制系统连通；声发射传感器安装在套管内壁上，声发射传感器、声发射前置放大器、声发射采集器、声发射分析器依次连接构成声发射测定系统。本实用新型可连续对对水泥环施加外载，对水泥环裂缝产生过程动态监测，对被测试件进行连续监控。

Description

固井水泥环外载挤压损伤动态测定装置
技术领域
本实用新型涉及的是石油与天然气工程中固井质量动态监测技术，具体涉及的是固井水泥环外载挤压损伤动态测定装置。
背景技术
在油气田注水泥固井设计等领域中，都需要对固井质量进行检测，以判断水泥环与套管和地层的胶结程度，并检测水泥环是否有破损。目前，对于固井质量的检验，主要仍以声幅测井为主，常用的有单发射器/单接收器声波幅度（CBL）测井、声幅-变密度单发/双收（CBL/VDL）测井、SBT扇区胶结测井、PET成像测井。基本原理都是向井内四周发射声波并接收，通过发射回来的声波幅度曲线来判断固井质量，以上设备只能检测固井后已产生的损伤，对于内部损伤的发生过程，如水泥环受外载挤压或凝固时导致产生裂缝的过程并不能检测到。而水泥环质量的好坏会直接影响层间封隔效果，从而影响开采产量。
发明内容
本实用新型的目的是提供固井水泥环外载挤压损伤动态测定装置，它用于解决目前缺少对水泥环进行抗外挤破坏变形动态测定装置的问题。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：这种固井水泥环外载挤压损伤动态测定装置的被测试件由套管柱外胶结水泥环构成，被测试件置于围压室内并形成环形围压腔，水泥环的上端是上覆外载加压室，套管柱从上覆外载加压室穿出，上覆外载加压室被滑动活塞分隔为上腔体和下腔体，上腔体与上覆外载控制系统连通，围压腔与横向外载控制系统连通；声发射传感器安装在套管内壁上，声发射传感器、声发射前置放大器、声发射采集器、声发射分析器依次连接构成声发射测定系统。
上述方案中声发射传感器设置8个， 8个声发射传感器均布在套管内壁上，声发射传感器与套管内壁通过耦合剂连接形成8个传感触点，用于测定被测试件的8个区域点的损伤信号。
上述方案中横向外载控制系统由第一增压泵和第一中间容器组成，第一中间容器与围压腔连通。
上述方案中上覆外载控制系统由第二增压泵和第二中间容器组成，第二中间容器与上腔体连通。
上述方案中套管柱与操作台通过丝扣连接，可实现自由组装与拆卸。
本实用新型具有以下有益效果：
1、本实用新型可连续对对水泥环施加外载，对水泥环裂缝产生过程动态监测，对被测试件进行连续监控。
2、本实用新型可实时测定动态变形系统并作数据动态转换与分析。
  3、本实用新型控压范围大，可实现80MPa控压。
4、本实用新型检测精度高，系统抗噪声能力强。
5、本实用新型结构简单、操作方便，适应能力强，可实现长久持续测量。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型中声发射传感器在套管壁分布排列结构示意图。
1.操作台  2.水泥环  3. 套管柱  4.围压腔  5.第一增压泵  6.第一中间容器  7.声发射传感器  8.第二增压泵  9. 第二中间容器  10.隔离塞  11.上腔体   12.滑动活塞  13.声发射前置放大器  14.声发射采集器  15.声发射分析器  16. 下腔体。
具体实施方式
如图1所示，这种固井水泥环外载挤压损伤动态测定装置的被测试件由套管柱3外胶结水泥环2构成，套管柱3与操作台1丝扣连接，被测试件置于围压室内并形成环形的围压腔4，围压腔4与横向外载控制系统的第一中间容器6连通；水泥环2的上端是上覆外载加压室，套管柱3从围压室伸出并深入到上覆外载加压室，再从上覆外载加压室穿出；上覆外载加压室与围压室由隔离塞10分隔，上覆外载加压室被滑动活塞12分隔为上腔体11和下腔体16，下腔体16内置有油压液体。
横向围压外载控制系统由第一增压泵5和第一中间容器6组成，横向围压控制系统通过高压管线与围压腔4连接，测试运行时由横向围压控制系统通过向围压腔4中注入液体对套管外水泥环2施载横向外载，确保围压均匀使水泥环2始终处于均匀受载状态。横向外载可连续恒定施加，亦可持续动态施加。测试过程可根据需要通过第一增压泵5控制横向外载，保证提供围压腔4对水泥环2施加均匀的外载。
上覆外载控制系统由第二增压泵8和第二中间容器9组成，上覆外载控制系统通过高压管线与上腔体11连接，测试运行时由上覆外载控制系统通过高压管线向上腔体11中注入液体驱动自由滑动活塞12下行使得下腔体16空间减小，下腔体16内液体对水泥环2施加上覆正应力。
声发射感应测定系统由声发射传感器7、声发射前置放大器13、声发射采集器14和声发射分析器15组成，声发射传感器7设置8个，参阅图2，8个声发射传感器7均布在套管内壁上，使用耦合剂与套管内壁连接形成8个传感触点，测定试件的8个区域点的损伤信号。测试运行时，随着环形空间围压的增大水泥环不断出现变形和裂缝，产生应力波由声发射传感器7多点记录并接收损伤信号，信号传至前置放大器放大和过滤接收的信号并将信号发送到声发射采集器14中，最终由声发射分析器15进行分析处理。
本实用新型测试过程为横向外载控制系统不断向水泥环2施加围压，上覆外载控制系统对水泥环2施加固定上覆外载，当围压加载到一定值时，水泥环2开始发生损伤并行或裂缝，产生的应力波由声发生传感器7接收并最终由声发射分析器15计算得到数据。

Claims (5)

1.固井水泥环外载挤压损伤动态测定装置，其特征在于：这种固井水泥环外载挤压损伤动态测定装置的被测试件由套管柱（3）外胶结水泥环（2）构成，被测试件置于围压室内并形成环形围压腔（4），水泥环（2）的上端是上覆外载加压室，套管柱（3）从上覆外载加压室穿出，上覆外载加压室被滑动活塞（12）分隔为上腔体（11）和下腔体（16），上腔体（11）与上覆外载控制系统连通，围压腔（4）与横向外载控制系统连通；声发射传感器（7）安装在套管内壁上，声发射传感器（7）、声发射前置放大器（13）、声发射采集器（14）、声发射分析器（15）依次连接构成声发射测定系统。
2.根据权利要求1所述固井水泥环外载挤压损伤动态测定装置，其特征在于：所述的声发射传感器（7）设置8个， 8个声发射传感器（7）均布在套管内壁上，声发射传感器（7）与套管内壁通过耦合剂连接形成8个传感触点。
3.根据权利要求1或2所述固井水泥环外载挤压损伤动态测定装置，其特征在于：所述的横向外载控制系统由第一增压泵（5）和第一中间容器（6）组成，第一中间容器（6）与围压腔（4）连通。
4.根据权利要求1或2所述固井水泥环外载挤压损伤动态测定装置，其特征在于：所述的上覆外载控制系统由第二增压泵（8）和第二中间容器（9）组成，第二中间容器（9）与上腔体（11）连通。
5.根据权利要求1或2所述固井水泥环外载挤压损伤动态测定装置，其特征在于：所述的套管柱（3）与操作台（1）通过丝扣连接。
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