CN203035188U - 粘砂套管水泥胶结强度测试实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及的是粘砂套管水泥胶结强度测试实验装置，这种粘砂套管水泥胶结强度测试实验装置的水泥环外是环形的围压腔，粘砂套管置于水泥环内，粘砂套管由光滑套管外壁粘结砂粒形成，围压腔通过管线与围压加载系统连接；液压总管伸入到粘砂套管内，液压总管连接分液管，分液管的出口位于粘砂套管与水泥环间，液压总管的另一端连接液压加载系统；电阻式应变片设置在水泥环顶端，电阻式应变片连接信号转换装置，信号转换装置连接计算机。本实用新型能够实现动态、连续施加外载，可实时绘制套管-粘结剂-砂粒-水泥环横截面的应力-应变曲线，测定粘砂套管井水泥胶结强度，检测精度高。

Description

粘砂套管水泥胶结强度测试实验装置

一、     技术领域：

本实用新型涉及的是石油与天然气工程固井质量评价技术领域，具体涉及的是粘砂套管水泥胶结强度测试实验装置。

二、背景技术：

对石油与天然气工程中的固井作业来说，界面胶结强度对固井工程质量的影响很大，会直接影响油气井的使用寿命和开发效益。固井质量和胶结强度的优劣，受到诸多因素的影响，套管表面状况是其重要的因素之一。国内外学者研究认为：光滑套管表面粘砂之后，由于表面粗糙度的提高，增加了套管与水泥环之间的流体阻力，有利于防止冒油冒气。在实验室，仍采用传统剪切实验测试粘砂套管的水泥胶结强度，由于没有考虑粘砂套管上粘附的砂粒对水泥环的支撑作用，实验所测的剪切强度并不能准确反映粘砂套管与水泥环间的胶结质量，容易导致错误的固井质量评价。目前，对粘砂套管水泥胶结强度测试实验装置的研制还属空白。该项装置的缺少，阻碍了粘砂套管井固井质量评价等相关问题的进一步研究，诸如：粘砂砂粒分布密度对粘砂套管井固井质量的影响、粘砂砂粒粒径对粘砂套管井固井质量的影响、粘结剂胶结强度对粘砂套管井固井质量的影响及粘结剂厚度对粘砂套管井固井质量的影响。尽管通过建立力学强度模型可以进行定性描述，在一定程度上满足当前的需要，但无法给予直接的评价，从而影响了套管粘砂技术的进一步发展。

三、发明内容：

本实用新型的目的是提供粘砂套管水泥胶结强度测试实验装置，这种粘砂套管水泥胶结强度测试实验装置用于解决传统剪切实验测试粘砂套管的水泥胶结强度不能准确反映粘砂套管与水泥环间的胶结质量，容易导致错误的固井质量评价的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：这种粘砂套管水泥胶结强度测试实验装置的水泥环外是环形的围压腔，粘砂套管置于水泥环内，粘砂套管由光滑套管外壁粘结砂粒形成，围压腔通过管线与围压加载系统连接；液压总管伸入到粘砂套管内，液压总管连接分液管，分液管的出口位于粘砂套管与水泥环间，液压总管的另一端连接液压加载系统；电阻式应变片设置在水泥环顶端，电阻式应变片连接信号转换装置，信号转换装置连接计算机。

上述方案中围压腔通过管线与气体抽吸系统连接，气体抽吸系统由真空控制阀、真空测定仪、真空抽吸装置组成，围压腔与真空抽吸装置之间通过管线连接，管线上安装真空控制阀、真空测定仪，通过气体抽吸系统回收环形密封腔体内的气体，准备循环再次利用。

有益效果： 

1、本实用新型能够实现动态、连续施加外载，可实时绘制套管-粘结剂-砂粒-水泥环横截面的应力-应变曲线，测定粘砂套管井水泥胶结强度。

2、本实用新型围压加载系统控压范围大，可实现80MPa控压；装置整体结构合理，粘砂套管与水泥环置于环形密封的围压腔内，确保实验密封条件。

3、本实用新型检测精度高，系统精度可达0.01MPa。

四、附图说明：

图1是本实用新型的结构示意图；

图2为图1中A-A截面图。

1.围压腔  2.光滑套管  3.砂粒  4.水泥环  5.液压总管  6.分液管  7.增压装置  8.中间容器  9.增压装置  10.中间容器  11.电阻式应变片  12.信号转换装置  13.计算机   14.真空控制阀  15.真空测定仪  16.真空抽吸装置  17.回收控制阀。

五、具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

结合图1、图2所示，这种粘砂套管水泥胶结强度测试实验装置的水泥环外是环形的围压腔1，围压腔1为环形密封腔体，可确保实验在气密封条件下进行；粘砂套管置于水泥环4内，砂粒3通过粘结剂粘附在光滑套管2上，组成粘砂套管，围压腔1通过管线与围压加载系统连接，围压腔1还通过管线与气体抽吸系统连接；液压总管5伸入到粘砂套管内，液压总管5连接分液管6，分液管6的出口位于粘砂套管与水泥环4间，液压总管5的另一端连接液压加载系统；电阻式应变片11设置在水泥环4顶端，电阻式应变片11连接信号转换装置12，信号转换装置12连接计算机13，计算机13内安装水泥胶结强度计算软件，通过监测并记录电阻式应变片11的阻值变化，由信号转换装置12转化成应变，并运用水泥环胶结强度计算软件绘制应力-应变曲线，判断流体发生窜槽的界面和测定粘砂套管井的水泥胶结强度。

本实用新型中围压加载系统由增压装置7和中间容器8组成，由围压加载系统通过向环形密封腔体中注入气体模拟不同地层压力，对水泥环4施加围压外载。实验运行时，由围压加载系统通过向围压腔1中注入气体对水泥环4施加围压，模拟不同地层压力条件，确保横向外载均匀，使水泥环4始终处于均匀受载状态，围压加载系统可连续、动态施加横向载荷。

本实用新型中液压加载系统由增压装置9和中间容器10组成的，由液由液压加载系统通过高压管线向套管-粘结剂-砂粒-水泥环界面泵入液体，有效实现套管-粘结剂-砂粒-水泥环界面流体窜槽。

本实用新型中气体抽吸系统由真空控制阀14、真空测定仪15、真空抽吸装置16组成，围压腔1与真空抽吸装置16之间通过管线连接，管线上安装真空控制阀14、真空测定仪15，通过气体抽吸系统回收围压腔1内的气体，准备循环再次利用。实验结束后，并通过回收控制阀17将实验用液体回收。

本实用新型测试过程为围压加载系统向水泥环4施加横向载荷，模拟不同地层压力条件，液压加载系统向粘砂套管泵入液压，电阻式应变片11监测液压引起的阻值变化，经由信号转换装置12传输至水泥胶结强度计算软件，可测不同地层压力条件下粘砂套管水泥胶结强度。

Claims (2)

1.一种粘砂套管水泥胶结强度测试实验装置，其特征在于：这种粘砂套管水泥胶结强度测试实验装置的水泥环（4）外是环形的围压腔（1），粘砂套管置于水泥环（4）内，粘砂套管由光滑套管（2）外壁粘结砂粒（3）形成，围压腔（1）通过管线与围压加载系统连接；液压总管（5）伸入到粘砂套管内，液压总管（5）连接分液管（6），分液管（6）的出口位于粘砂套管与水泥环（4）间，液压总管（5）的另一端连接液压加载系统；电阻式应变片（11）设置在水泥环（4）顶端，电阻式应变片（11）连接信号转换装置（12），信号转换装置（12）连接计算机（13）。

2.根据权利要求1所述的粘砂套管水泥胶结强度测试实验装置，其特征在于：所述的围压腔（1）通过管线与气体抽吸系统连接，气体抽吸系统由真空控制阀（14）、真空测定仪（15）、真空抽吸装置（16）组成，围压腔（1）与真空抽吸装置（16）之间通过管线连接，管线上安装真空控制阀（14）、真空测定仪（15）。

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