CN208438538U - 一种实验用套管-水泥环组合体制作装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种实验用套管‑水泥环组合体制作装置，涉及油气田开发领域。包括底座、外定位环、内定位环、套管短节、半水泥环模具A、半水泥环模具B、套管压盖、水泥环压盖、支撑柱，所述底座中心处设有圆形槽，圆形槽圆心处设有定位柱，所述底座设有2个中心对称的螺纹盲孔，所述水泥环压盖上设有均布的进浆孔，所述半水泥环模具A、半水泥环模具B上设有配合板。通过所述水泥环压盖、套管压盖、支撑柱能对所述半水泥环模具A、半水泥环模具B、套管短节进行轴向固定，通过改变所述内定位环、外定位环、套管短节、套管压盖、水泥环压盖、半水泥环模具A、半水泥环模具B的尺寸能在同一底座上实现多种尺寸套管‑水泥环组合体的制作。

Description

一种实验用套管-水泥环组合体制作装置

技术领域

本实用新型涉及油气田开发领域，具体涉及一种实验用套管-水泥环组合体制作装置。

背景技术

随着油气资源的持续开发，常规油气资源剩余可采储量越来越少，然而世界对油气的需求却在稳步增加。作为油气资源的一种，非常规油气储量丰富，约是常规油气资源总量的4倍，开发前景广阔，目前油气勘探开发重心开始向非常规油气领域转移。非常规油气包括页岩气、稠油、致密气、煤层气、天然气水合物等，我国非常规油气资源丰富，预测资源总量可达8×10¹⁰吨油当量，其中页岩气和稠油资源尤其丰富，预测页岩气资源总量可达2.5×10¹⁰吨油当量，稠油资源总量可达2×10¹⁰吨油当量。目前，在我国的涪陵、威远地区已经实现了页岩气的大规模商业开发，在新疆油田、辽河油田等地区已经开始了稠油的开采。

页岩气是典型的边际油气资源，具有低孔隙度、低渗透率、难以动用等特点，目前大规模水力压裂是实现页岩气规模开发的有效方式。在多轮次压裂过程中套管所受内压会呈现周期性的波动，压裂施工时套管所受流体内压增高，从而发生膨胀，降压过程中套管又会收缩，在反复膨胀收缩过程中由于套管和水泥环性质的差异容易出现两者变形不一致的情况，从而导致套管-水泥环界面发生脱离形成微环隙，在后续压裂施工中高压流体会沿着微环隙上窜造成水泥环密封失效，严重时会诱发地层的滑动，使套管遭到挤毁，目前中石油在四川盆地页岩气压裂开发过程中已经出现了严重的套管变形问题，导致后续施工无法进行，给页岩气的高效开发带来严重影响。

由于稠油具有高粘度、高密度、低流动性等特点，目前稠油以蒸汽吞吐、蒸汽驱、火烧油层等热力开采方式为主，其中又以蒸汽吞吐应用最为普遍。蒸汽吞吐是指向井内注入高温流体，然后焖井一定时间，高温流体将热量传递给地层，从而增加稠油流动性，之后开井生产。在蒸汽吞吐过程中，井筒内会产生周期性的升降温过程，升温时套管和水泥环发生膨胀，在轴向固定情况下套管内部产生很大热应力，严重时套管会发生变形，水泥环也会有被挤毁的风险，降温时两者又会发生收缩，由于套管和水泥环热变形性质的差异，两者界面容易产生脱离形成微环隙，在后续作业过程中高温热蒸汽会沿着微环隙上窜，容易造成上部套管的损坏，严重威胁热采井的安全生产。

页岩气压裂套管损坏及热采井套管损坏问题目前已经有了一定研究，但问题尚未完全解决，需进一步加深相关研究。在进行理论分析的同时，对井下套管-水泥环实际工况的实验模拟也必不可少，可在模拟套管中施加周期性的内压来模拟页岩气压裂过程中套管-水泥环组合体真实受载情况，在模拟套管内施加周期性变化的温度来模拟套管-水泥环组合体实际受载情况。

以上两种实验都涉及到套管-水泥环组合体的使用，因此有必要发展适用于页岩气压裂、稠油热采井套管损坏模拟实验用套管-水泥环组合体制作装置。

申请号为200920254474.3，名称是《固井套管-水泥环室内模拟制作器》的实用新型专利申请，其公开了一种用于制作套管-水泥环组合体的模拟制作器，但其装置只能实现一种尺寸的套管-水泥环组合体制作，效率相对较低，且不能对套管-水泥环组合体在轴向上实现固定，在水泥固结过程中水泥石体积产生膨胀会引起套管-水泥环组合体与底座脱离，进而导致套管-水泥环组合体制作失败。

实用新型内容

针对目前模拟实验需要，本实用新型目的是提供一种实验用套管-水泥环组合体制作装置。该装置能够制作页岩气压裂、稠油热采井套管损坏模拟实验用套管-水泥环组合体。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：

一种实验用套管-水泥环组合体制作装置，包括底座、外定位环、内定位环、套管短节、半水泥环模具A、半水泥环模具B、套管压盖、水泥环压盖、支撑柱，所述底座中心处设有圆形槽，圆形槽圆心处设有定位柱，所述底座设有2个中心对称的螺纹盲孔，所述水泥环压盖上设有均布的进浆孔，所述半水泥环模具A、半水泥环模具B上设有配合板，其特征在于：所述外定位环置于圆形槽中，所述半水泥环模具A、半水泥环模具B为半圆形管，半水泥环模具A、半水泥环模具B置于外定位环内，内定位环套在定位柱上，套管短节套在内定位环上，半水泥环模具A、半水泥环模具B和套管短节形成的环形空腔用于浇注水泥浆，水泥浆通过所述进浆孔注入，所述水泥环压盖置于半水泥环模具A、半水泥环模具B上部，所述套管压盖置于套管短节上部，所述支撑柱安装在所述底座螺纹盲孔中，套管压盖和水泥环压盖固定在支撑柱上。

优选地，所述套管短节比所述半水泥环模具A、半水泥环模具B高出10cm。

优选地，所述半水泥环模具A、半水泥环模具B上设有吊钩以便吊装移动。

优选地，所述水泥环压盖上均布的进浆孔置于大于所述套管短节外径但小于所述半水泥环模具A、半水泥环模具B内径的位置上。

优选地，所述套管压盖上设有通气孔，利于水泥凝固过程中热量的散发。

优选地，所述半水泥环模具A上设有配合板A，配合板A上设有锁紧孔A和分离螺纹孔，所述半水泥环模具B上设有配合板B，配合板B上设有锁紧孔B，用螺母旋紧穿过锁紧孔A和锁紧孔B的螺栓将配合板A与配合板B锁紧，在取出套管-水泥环组合体时，旋紧与分离螺纹孔配合的螺栓能将配合板A和配合板B顶开。

优选地，所述支撑柱两端设有螺纹，支撑柱下端连接所述螺纹盲孔，用螺母将水泥环压盖和套管压盖固定在支撑柱上端，能实现对所述半水泥环模具A、半水泥环模具B、套管短节的轴向固定。

优选地，通过改变所述内定位环、外定位环、套管短节、套管压盖、水泥环压盖、半水泥环模具A和半水泥环模具B的尺寸能在同一底座上实现多种尺寸套管-水泥环组合体的制作。

本实用新型由于采用以上技术方案，具有以下优点：

1、通过改变内定位环、外定位环、套管短节、套管压盖、半水泥环模具A和半水泥环模具B的尺寸能在同一底座上实现多种尺寸套管-水泥环组合体的制作；

2、通过配合板可方便地实现对半水泥环模具A与半水泥环模具B的锁紧与分离；

3、水泥环压盖能对半水泥环模具A、半水泥环模具B轴向固定，套管压盖能对套管短节轴向固定，能防止水泥固结过程中因水泥膨胀引起的组合体与底座脱离；

4、所述半水泥环模具A、半水泥环模具B上设有吊钩以便吊装移动。

附图说明：

图1是本实用新型整体结构爆炸图。

图2是本实用新型剖面图。

图3是半水泥环模具A结构示意图。

图4是半水泥环模具B结构示意图。

图5是水泥环压盖俯视图。

图6是套管压盖俯视图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型进行详细描述。

一种实验用套管-水泥环组合体制作装置，包括：底座1、圆形槽11、定位柱12、螺纹盲孔13、内定位环2、外定位环3、半水泥环模具A4、配合板A41、锁紧孔A411、分离螺纹孔A412、吊钩A42、半水泥环模具B5、配合板B51、锁紧孔B511、吊钩B52、套管短节6、水泥环压盖7、水泥环压盖定位孔71、进浆孔72、套管压盖8、套管压盖定位孔81、通气孔82、支撑柱9。

圆形槽11直径与外定位环3外径相同(以外定位环3能顺利插入圆形槽11为准)，外定位环3置于圆形槽11内，半水泥环模具A4和半水泥环模具B5为半圆形管，半水泥环模具A4和水泥环模具B5的外径与外定位环3内径相同(以半水泥环模具能顺利插入外定位环3为准)，半水泥环模具A4与半水泥环模具B5置于外定位环3内，内定位环2内径与定位柱12直径相同(以定位柱12能顺利插入内定位环2为准)，内定位环2套在定位柱12上，套管短节6内径与内定位环2外径相同(以套管短节能顺利插入内定位环为准)，套管短节6套在内定位环2上。

半水泥环模具A4、半水泥环模具B5和套管短节6之间形成的圆形空腔用于浇注水泥浆，水泥浆通过进浆孔72注入。

水泥环压盖7置于半水泥环模具A4、半水泥环模具B5上部，套管压盖8置于套管短节6上部，支撑柱9安装在底座螺纹盲孔13中，套管压盖8和水泥环压盖7固定在支撑柱9上。

本实施例中，套管短节6比半水泥环模具A4、半水泥环模具B5高出10cm。

本实施例中，半水泥环模具A4、半水泥环模具B5上分别设有吊钩A42和吊钩B52以便吊装移动。

本实施例中，水泥环压盖7上均布的进浆孔72置于大于套管短节6外径但小于半水泥环模具A4、半水泥环模具B5内径的位置上。

本实施例中，套管压盖8上设有通气孔82，利于水泥凝固过程中热量的散发。

本实施例中，半水泥环模具A4上设有配合板A41，配合板A41上设有锁紧孔A411和分离螺纹孔A412，半水泥环模具B5设有配合板B51，配合板B51上设有锁紧孔B511，用螺母旋紧穿过锁紧孔A411和锁紧孔B511的螺栓将配合板A41与配合板B51锁紧，在取出套管-水泥环组合体时，旋紧与分离螺纹孔A412配合的螺栓将配合板A41和配合板B51顶开。

本实施例中，支撑柱9两端设有螺纹，支撑柱9下端连接所述螺纹盲孔13，用螺母将水泥环压盖7和套管压盖8固定在支撑柱9上端，实现对半水泥环模具A4、半水泥环模具B5、套管短节6的轴向固定。

可改变内定位环2、外定位环3、套管短节6、套管压盖8、水泥环压盖7、半水泥环模具A4和半水泥环模具B5的尺寸在同一底座上实现不同尺寸套管-水泥环组合体的制作。

Claims (6)

1.一种实验用套管-水泥环组合体制作装置，包括底座、外定位环、内定位环、套管短节、半水泥环模具A、半水泥环模具B、套管压盖、水泥环压盖、支撑柱，其特征在于：所述底座中心处设有圆形槽，圆形槽圆心处设有定位柱，所述底座设有2个中心对称的螺纹盲孔，所述水泥环压盖上设有均布的进浆孔，所述半水泥环模具A、半水泥环模具B上设有配合板。

2.如权利要求1所述的一种实验用套管-水泥环组合体制作装置，其特征在于：所述半水泥环模具A和半水泥环模具B上设有吊钩，通过吊钩能方便地对固结水泥后的半水泥环模具A和半水泥环模具B吊装移动。

3.如权利要求1所述的一种实验用套管-水泥环组合体制作装置，其特征在于：所述套管压盖上设有通气孔，利于水泥凝固过程中热量的散发。

4.如权利要求1所述的一种实验用套管-水泥环组合体制作装置，其特征在于：通过配合板能对所述半水泥环模具A和半水泥环模具B进行锁紧与分离。

5.如权利要求1所述的一种实验用套管-水泥环组合体制作装置，其特征在于：通过所述水泥环压盖、套管压盖、支撑柱能对所述半水泥环模具A、半水泥环模具B、套管短节进行轴向固定。

6.如权利要求1所述的一种实验用套管-水泥环组合体制作装置，其特征在于：通过改变所述内定位环、外定位环、套管短节、套管压盖、水泥环压盖、半水泥环模具A、半水泥环模具B的尺寸能在同一底座上实现多种尺寸套管-水泥环组合体的制作。