CN204422525U - 高温高压水泥浆堵漏性能试验评价装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高温高压水泥浆堵漏性能试验评价装置，包括加热套、设置有顶盖和底盖的工作筒、穿过顶盖的进气管、穿装在底盖上且与工作筒连通的排液管和设置在排液管上的球阀，加热套套装在工作筒外部，底盖与工作筒固定连接为一体，其特征在于，装置内还包括设置在底盖上的地层裂缝模拟结构，地层裂缝模拟结构由多块模块或单块人造岩心构成,地层裂缝模拟结构中心形成有倒锥形通孔，在顶盖底面上设置有滤网，在顶盖和地层裂缝模拟结构上分别套装有密封圈，加热套上设置有控温装置；该高温高压水泥浆堵漏性能试验评价装置能够有效模拟井下环境和漏失通道，验证堵漏材料的堵漏效果，优选合适的堵漏材料。
Description
技术领域
本实用新型涉及井筒内水泥浆堵漏效果测试技术领域，特别涉及一种高温高压水泥浆堵漏性能试验评价装置。
背景技术
固井作业施工过程中，在孔隙、裂缝或溶洞性岩层段，当井下地层孔隙压力小于水泥浆柱压力时，在正压差的作用下水泥浆就会进入地层发生漏失，造成水泥浆返高不够，影响固井质量，甚至直接造成施工失败。在水泥浆体系中加入堵漏材料，开发堵漏水泥浆体系是解决水泥浆在易漏层漏失的主要方法之一。为评价防漏水泥浆的堵漏效果，需要在实验室内通过仪器模拟井下环境和漏失通道，验证堵漏材料的堵漏效果，优选合适的堵漏材料。
目前，水泥浆堵漏材料及堵漏水泥浆体系的发明日益增多，但对于水泥浆堵漏性能评价仪器相关发明很少，无法有效指导堵漏水泥浆研究。经对现有水泥浆堵漏模拟实验装置的文献检索发现，专利CN200520119105公开了一种水泥浆堵漏模拟实验装置，该专利用具有空洞或缝隙的圆形板模拟漏失地层，评价固井过程中水泥浆防漏、堵漏效果。然而，该专利用于模拟漏失地层的圆形板设计过于简单，难以真实地模拟井底漏层条件。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种结构简单，能够有效模拟井下环境和漏失通道，验证堵漏材料的堵漏效果，优选合适的堵漏材料的高温高压水泥浆堵漏性能试验评价装置。
为此，本实用新型的技术方案如下：
一种高温高压水泥浆堵漏性能试验评价装置，包括加热套、设置有顶盖和底盖的工作筒、穿过所述顶盖的进气管、穿装在所述底盖上且与所述工作筒连通的排液管和设置在所述排液管上的球阀，所述加热套套装在所述工作筒外部，所述底盖与所述工作筒固定连接，所述进气管与高压气源连接，向工作筒内加压，所述装置内还包括设置在所述底盖上的地层裂缝模拟结构，所述地层裂缝模拟结构为多块模块叠加形成的模块组或单块人造岩心,在所述地层裂缝模拟结构的中心形成有倒锥形通孔，在所述顶盖与所述工作筒内壁贴合处和所述地层裂缝模拟结构与所述工作筒内壁接贴合处均套装有密封圈，使所述顶盖和所述地层裂缝模拟结构与所述工作筒接密封贴合，所述加热套上设置有控温装置。
设置在所述顶盖底面上的滤网用于防止该高温高压水泥浆堵漏性能试验评价装置工作时，工作筒内水泥浆飞溅，进入进气管中凝结为固块，导致进气管堵塞。
所述密封圈套装在所述顶盖与所述工作筒内壁接触处，防止工作筒内的水泥浆漏失。所述密封圈套装在所述地层裂缝模拟结构与所述工作筒内壁贴合处，防止工作筒内的水泥浆从所述地层裂缝模拟结构边缘漏失，影响实验结果，造成实验误差。在所述地层裂缝模拟结构与所述工作筒内壁接贴合处均套装有密封圈。如果所述地层裂缝模拟结构为模块组时，所述密封圈分别套装在每一块模块上。
优选地，所述地层裂缝模拟结构为由2～15块模块叠加形成的模块组，根据地层条件不同，进行模块数目调整以模拟底层真实状态。每块所述模块中间均形成有通孔，所述通孔为圆形通孔或方形通孔，每个模块通孔的大小不同，从上到下模块通孔的直径由大到小，叠装在工作筒内，使所述通孔呈倒锥形。
优选地，每个所述模块为中心带有通孔的圆形板状结构，每个所述模块直径为20～80毫米，厚度为3～50毫米。
构成所述地层裂缝模拟结构的人造岩心可采用制模机制作，成分、孔径类型以及大小可根据需要制备。
所述进气管与高压气源连接，向工作筒内加压。所述高压气源为氮气瓶。
与现有技术相比，该高温高压水泥浆堵漏性能试验评价装置：
(1)通过加热套及控温装置可以准确地模拟不同地层高温条件；
(2)通过进气管向工作筒内加压，模拟地层高压，能够有效评价堵漏水泥浆的承压能力；
(3)地层裂缝模拟结构可以模拟实际地层情况，利用地层裂缝模拟结构能够准确地模拟漏失地层条件，使实验结果更为直观且其所得数据也更具代表性；
(4)该高温高压水泥浆堵漏性能试验评价装置结构简单，操作方便，安全可靠。
附图说明
图1为本实用新型的高温高压水泥浆堵漏性能试验评价装置的外部结构示意图；
图2为本实用新型的高温高压水泥浆堵漏性能试验评价装置剖面结构示意图；
图3为本实用新型的高温高压水泥浆堵漏性能试验评价装置的采用多块模块构成模块组作为地层裂缝模拟结构的结构示意图；
图4为本实用新型的高温高压水泥浆堵漏性能试验评价装置的采用人造岩心作为地层裂缝模拟结构的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的高温高压水泥浆堵漏性能试验评价装置的结构进行详细说明。
如图1～4所示，该高温高压水泥浆堵漏性能试验评价装置，包括加热套1、设置有顶盖5和底盖11的工作筒4、穿过所述顶盖5的进气管6、穿装在所述底盖11上且与所述工作筒4连通的排液管13和设置在所述排液管13上的球阀12，所述加热套1套装在所述工作筒4外部，所述底盖11与所述工作筒4固定连接，所述进气管6与高压气源连接，向工作筒4内加压，所述装置内还包括设置在所述底盖11上的地层裂缝模拟结构10，所述地层裂缝模拟结构10为多块模块叠加形成的模块组或单块人造岩心,在所述地层裂缝模拟结构10的中心形成有倒锥形通孔，在所述顶盖5底面上设置有滤网7，在所述顶盖5与所述工作筒4内壁贴合处和所述地层裂缝模拟结构10与所述工作筒4内壁接贴合处分别套装有密封圈8和密封圈9，使所述顶盖5和所述地层裂缝模拟结构10与所述工作筒4密封贴合，所述加热套1上设置有控温装置2。其中，构成所述地层裂缝模拟结构10的模块为2～15个；每个所述模块为中心带有通孔的圆形板状结构，每个所述模块直径为20～80毫米，厚度为3～50毫米。
实施例1
一种高温高压水泥浆堵漏性能试验评价装置，工作筒4的内径为75mm，外径为90mm，高度为300mm；地层裂缝模拟结构10由圆形模块组构成，所述模块组的模块数量为10个，每个模块的厚度为6mm，直径为77mm，所述模块组与所述工作筒4内壁接贴合处；模块组内每个模块中心形成有方形通孔，所述通孔缝隙宽度，长度由上到下依次减小，其中，顶端模块通孔的长度为5mm，宽度为2mm，底端模块通孔的长度为1mm，宽度为0.5mm；所述排液管13的管道内径为2mm。
实施例2
一种高温高压水泥浆堵漏性能试验评价装置，工作筒4的内径为75mm，外径为90mm，高度为300mm；地层裂缝模拟结构10由圆形模块组构成，所述模块组的模块数量为10个，每个模块的厚度为6mm，直径为77mm，所述模块组上套装有橡胶密封圈；模块组内每个模块中心形成有圆形通孔，所述通孔缝隙宽度，长度由上到下依次减小，所述圆形通孔的直径从上到下依次减小，最上层模块圆形通孔的孔径为5mm，最下层模块圆形通孔的孔径为0.5mm。
实施例3
一种高温高压水泥浆堵漏性能试验评价装置，工作筒4的内径为75mm，外径为90mm，高度为300mm；地层裂缝模拟结构10由一块圆形人造岩心构成，所述人造岩心与所述工作筒4内壁接贴合处套装有橡胶密封圈，人造岩心采用制模机制作，所述人造岩心高度为60mm，外径为77mm，所述人造岩心中间形成有倒锥形圆形通孔，所述通孔孔径自顶端5mm至底端0.5mm依次递减。
该高温高压水泥浆堵漏性能试验评价装置的工作原理如下：
在工作筒4内装入地层裂缝模拟结构，向工作筒4内加入水泥浆，设定加热套1温度，通过加热套1为工作筒4升温，通过进气管6通入压缩气体氮气进行加压。加压时，水泥浆向模块组孔或岩心孔侵入，水泥浆体通过出液孔流出。实验结束后，对于模块组，可将模块组一个个分开，观察水泥浆浸入深度，不同孔径的模块上分布的颗粒状态分析实验结果。对于模拟岩心，可将模拟岩心沿纵向切开，直接观察水泥浆浸入深度及中心孔内从上到下分布的颗粒种类，分析实验结果。
Claims (3)
1.一种高温高压水泥浆堵漏性能试验评价装置，包括加热套(1)、设置有顶盖(5)和底盖(11)的工作筒(4)、穿过所述顶盖(5)的进气管(6)、穿装在所述底盖(11)上且与所述工作筒(4)连通的排液管(13)和设置在所述排液管(13)上的球阀(12)，所述加热套(1)套装在所述工作筒(4)外部，所述底盖(11)与所述工作筒(4)固定连接，所述进气管(6)与高压气源连接，向工作筒(4)内加压，其特征在于，所述装置内还包括设置在所述底盖(11)上的地层裂缝模拟结构(10)，所述地层裂缝模拟结构(10)为多块模块叠加形成的模块组或单块人造岩心,在所述地层裂缝模拟结构(10)的中心形成有倒锥形通孔，在所述顶盖(5)底面上设置有滤网(7)，在所述顶盖(5)与所述工作筒(4)内壁贴合处和所述地层裂缝模拟结构(10)与所述工作筒(4)内壁接贴合处分别套装有密封圈(8)和密封圈(9)，使所述顶盖(5)和所述地层裂缝模拟结构(10)与所述工作筒(4)密封贴合，所述加热套(1)上设置有控温装置(2)。
2.根据权利要求1所述的高温高压水泥浆堵漏性能试验评价装置，其特征在于，所述地层裂缝模拟结构(10)为由2～15块模块叠加形成的模块组。
3.根据权利要求2所述的高温高压水泥浆堵漏性能试验评价装置，其特征在于，每个所述模块为中心带有通孔的圆形板状结构，所述模块直径为20～80毫米，厚度为3～50毫米。
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