CN203465175U - 胶凝态水泥浆渗透率测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了胶凝态水泥浆渗透率测试仪，该测试仪主要由失水釜体、氮气源、压力传感器、烧杯、电子天平和计算机组成，水泥浆置于失水釜体内，所述失水釜体有釜体顶盖和釜体底盖，所述釜体顶盖连接压力传感器和氮气源，所述釜体底盖有滤网，所述失水釜体中部有外电偶和内电偶，失水釜体下端有烧杯和电子天平；所述压力传感器、外电偶、内电偶、电子天平均和计算机相连。本实用新型原理可靠，操作简便，通过测量水泥浆凝固过程中的失水速率，结合静胶凝强度发展曲线和对应的水泥石渗透率，能有效测试胶凝态水泥浆渗透率在凝固过程中的时变关系，满足水泥浆防气窜性能评价的需求，有效指导水泥浆防气窜性能评价。

Description

胶凝态水泥浆渗透率测试仪

技术领域

本实用新型涉及油气田开发领域固井防气窜过程中的一种胶凝态水泥浆渗透率测试仪。

背景技术

岩石渗透率作为评价储层岩石孔渗特性的一个关键性能，其测量原理主要基于流体在多孔介质中渗流的达西定律，已有成熟的测试方法主要有气测、液测两种，并形成了以STY-2型气体渗透率仪为代表的系列岩心渗透率测试仪。因此，国内外测试岩心渗透率的仪器及方法已趋于成熟。

自1983年起，国外C.E.Bannister、Cheung、RobertM.belrute等学者便开始了水泥浆胶凝过渡态渗透率的研究，研究认为：气窜危险时间内水泥浆本体的气窜机理是一个气驱水的渗流物理过程，胶凝态水泥浆渗透率的大小直接关系到气窜发生的危险程度，故胶凝态水泥浆渗透率是评价水泥浆防气窜能力的一个关键性能指标。而过渡态的渗流与岩石渗流的最大区别在于，水泥浆内部骨架结构随着水化反应的进行是一个动态变化的过程，因此胶凝态水泥浆的气窜过程不能完全满足岩石达西渗流定律，所以对胶凝态水泥浆渗透率的测试不能直接采用岩心渗透率的测试方法及仪器。国内对水泥浆胶凝态渗透率研究起步较晚，现阶段仅意识到了胶凝态水泥浆渗透率的重要性，尚没有具体的测试仪器。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供胶凝态水泥浆渗透率测试仪，该测试仪原理可靠，操作简便，通过测量水泥浆凝固过程中的失水速率，结合静胶凝强度发展曲线和对应的水泥石渗透率，可综合确定胶凝态水泥浆渗透率发展曲线。

为达到以上技术目的，本实用新型提供以下技术方案。

胶凝态水泥浆渗透率测试仪，主要由失水釜体、氮气源、压力传感器、烧杯、电子天平和计算机组成。

水泥浆置于失水釜体内，所述失水釜体有釜体顶盖和釜体底盖，所述釜体顶盖连接压力传感器和氮气源，所述釜体底盖有滤网，所述失水釜体中部有外电偶和内电偶，失水釜体下端有烧杯和电子天平，烧杯置于电子天平上。

所述压力传感器、外电偶、内电偶、电子天平均和计算机相连。

胶凝态水泥浆渗透率测试仪的渗透率测试实验依次包括以下步骤：

（1）将仪器温度设为实验温度，打开加热器预热仪器；

（2）将实验前已测试的水泥浆静胶凝强度曲线和对应的水泥石渗透率导入计算机的采集处理系统；

（3）配制水泥浆，按照规范《油井水泥试验方法》（GB/T19139-2003）配制水泥浆，如果需要还加入降失水剂等外加剂；

（4）盖好釜体顶盖密封，打开阀门，通过氮气向水泥浆柱顶部施加压力；

（5）由压力传感器测量水泥浆柱顶部压力，外电偶、内电偶分别测量失水釜体、水泥浆温度，烧杯收集滤液并由电子天平称量，并实时将压力、温度、滤液重量等数据传输至计算机的采集处理系统；

（6）由计算机的采集处理系统结合静胶凝强度曲线、水泥石渗透率，根据胶凝态水泥浆渗透率预测模型（SPE106983），综合确定胶凝态水泥浆渗透率：

$K\left(t\right)=a\ln \frac{t^n+b}{t^n}.$

式中：

a、b、n---胶凝态水泥浆渗透率参数，无量纲；

t---时间，min；

K(t)---t时刻对应的水泥浆渗透率，D。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：解决了国内无法测试水泥浆过渡态渗透率的难题，本实用新型能有效测试胶凝态水泥浆渗透率在凝固过程中的时变关系，满足水泥浆防气窜性能评价的需求，有效指导水泥浆防气窜性能评价。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图中：1失水釜体，2釜体顶盖，3滤网，4釜体底盖，5水泥浆，6外电偶，7内电偶，8氮气源，9阀门，10压力传感器，11烧杯，12电子天平，13计算机。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型。

参看图1。

胶凝态水泥浆渗透率测试仪，主要由失水釜体1、氮气源8、压力传感器10、烧杯11、电子天平12和计算机13组成。

水泥浆5置于失水釜体1内，所述失水釜体有釜体顶盖2和釜体底盖4，所述釜体顶盖连接压力传感器10、阀门9和氮气源8，所述釜体底盖有滤网3，所述失水釜体中部有外电偶6和内电偶7，失水釜体下端有烧杯11和电子天平12，烧杯置于电子天平上。

所述压力传感器10、外电偶6、内电偶7、电子天平12均和计算机13相连。

所述压力传感器10采用膜片式压力传感器。

所述计算机13安装有数据采集处理软件，可采集压力、温度、滤液重量等数据，并能根据胶凝态水泥浆渗透率预测模型（SPE106983）自动处理所采集的数据，得出胶凝态水泥浆渗透率方程，并绘图。

胶凝态水泥浆渗透率测试仪的渗透率测试实验依次包括以下步骤：

（1）设置实验温度，仪器预热；

（2）导入静胶凝强度曲线和对应的水泥石渗透率；

（3）按照规范《油井水泥试验方法》（GB/T19139-2003）配制水泥浆；

（4）采用氮气向水泥浆柱顶部施加压力；

（5）采集测量压力、温度、滤液重量等数据，并实时传输至计算机的采集处理系统；

（6）依据胶凝态水泥浆渗透率预测模型（SPE106983），求解参数a、b、n，确定胶凝态水泥浆渗透率：

$K\left(t\right)=a\ln \frac{t^n+b}{t^n}.$

Claims (2)

1.胶凝态水泥浆渗透率测试仪，主要由失水釜体（1）、氮气源（8）、压力传感器（10）、烧杯（11）、电子天平（12）和计算机（13）组成，其特征在于，水泥浆（5）置于失水釜体（1）内，所述失水釜体有釜体顶盖（2）和釜体底盖（4），所述釜体顶盖连接压力传感器（10）、阀门（9）和氮气源（8），所述釜体底盖有滤网（3），所述失水釜体中部有外电偶（6）和内电偶（7），失水釜体下端有烧杯（11）和电子天平（12）；所述压力传感器（10）、外电偶（6）、内电偶（7）、电子天平（12）均和计算机（13）相连。

2.如权利要求1所述的测试仪，其特征在于，所述压力传感器（10）采用膜片式压力传感器。

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