CN211179479U - 废弃井封堵剂的试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种废弃井封堵剂的试验装置。废弃井封堵剂的试验装置包括废弃井模拟壳；废弃井模拟壳内设有测试腔，测试腔中设有活塞和滤失孔，活塞配设有加压装置；所述滤失孔与废弃井模拟壳的外部环境之间设有阀门；废弃井封堵剂的试验装置还设有模拟加压装置，模拟加压装置模拟废弃井对测试腔进行加压。将封堵剂装入测试腔中，通过滤失孔与活塞的配合对测试腔中的封堵剂进行滤失，使封堵剂封堵测试腔，通过模拟加压装置对测试腔加压，模拟加压装置对测试腔施加的压力呈周期性变化，能够测试封堵剂在交变应力的作用下对模拟地层、井筒的密封腔的封堵可靠性，从而检测封堵剂在多周期交变应力下的封堵性能。

Description

废弃井封堵剂的试验装置

技术领域

本实用新型涉及一种废弃井封堵剂的试验装置。

背景技术

地下储气库供管道输送来的天然气重新注入地下，形成用以保存气体的天然气气藏。目前全世界范围内应用最广泛的是枯竭油气藏储气库，枯竭油气藏储气库是由衰竭油气藏改建而成。枯竭油气藏储气库所处的开发层系内，包括利用井和废弃井。在通过利用井向地层注气之前，需要对同一储气库开发层系同一区域内的废弃井进行地层及井筒的封堵，然后通过利用井往地层内注采天然气。如果废弃井的地层及井筒的封堵不可靠，枯竭油气藏储气库内的天然气会通过地层进入到废弃井井筒然后泄漏至地面，会造成重大的安全事故并对环境产生严重的破坏。

现有技术中采用的封堵剂对衰竭油气藏进行地层及井筒的封堵，封堵剂的封堵可靠性是枯竭油气藏储气库安全运行的基础。而枯竭油气藏储气库的使用过程为：在夏季用气低峰期，将气体存储在枯竭油气藏储气库内，在冬季用气高峰期将气体释放出来。一年为一个周期，一般枯竭油气藏储气库运行周期在20以上。

枯竭油气藏储气库在运行周期内，压力会随着天然气的充入或释放产生变化，枯竭油气藏储气库的压力变化会改变同一区域内的已封堵的衰竭油气藏的堵剂的环境压力，为了保证封堵剂的封堵可靠性，需要检测封堵剂在多周期交变应力下的封堵性能。现有技术中不存在能够检测封堵剂在多周期交变应力下的封堵性能的试验装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种废弃井封堵剂的试验装置，用以解决现有技术中不存在能够检测封堵剂在多周期交变应力下的封堵性能的试验装置的问题。

为实现上述目的，本实用新型中废弃井封堵剂的试验装置的技术方案是：废弃井封堵剂的试验装置，包括废弃井模拟壳；

废弃井模拟壳内设有测试腔，

测试腔中设有活塞，活塞配设有加压装置；

测试腔上设有滤失孔，滤失孔与活塞配合，对测试腔中的堵剂进行加压滤失，所述滤失孔与废弃井模拟壳的外部环境之间设有阀门；

废弃井封堵剂的试验装置还设有模拟加压装置，模拟加压装置模拟废弃井对测试腔进行加压。

本实用新型中废弃井封堵剂的试验装置的有益效果是：将封堵剂装入测试腔中，通过滤失孔与活塞的配合对测试腔中的封堵剂进行滤失，使封堵剂封堵测试腔，通过模拟加压装置对测试腔加压，模拟加压装置对测试腔施加的压力呈周期性变化，能够测试封堵剂在交变应力的作用下对模拟地层、井筒的密封腔的封堵可靠性，从而检测封堵剂在多周期交变应力下的封堵性能。

进一步的，所述测试腔有两个，分别为第一测试腔和第二测试腔；

第一测试腔和第二测试腔由废弃井模拟壳内的隔板分隔形成；

其中第一测试腔用于模拟井筒，第二测试腔用于模拟地层或地层与井筒的结合。

其有益之处在于，满足不同需求的快速测试。

进一步的，所述滤失孔设置在隔板上，滤失孔分别与第一测试腔和第二测试腔连通。

其有益之处在于，结构简单，便于制造。

进一步的，所述隔板上设有加压通道，所述加压装置通过加压通道分别与第一测试腔和第二测试腔连通；

所述第一测试腔中的活塞与第二测试腔中的活塞均能够压紧到隔板上，以阻隔加压装置与对应的第一测试腔或第二测试腔的连通。

其有益之处在于，加压装置能够同时满足对第一测试腔和第二测试腔的加压需求，结构简单。

进一步的，所述隔板上设有横向通道和竖向通道，横向通道与竖向通道连通，所述滤失孔由横向通道的对应端形成；

所述加压通道由横向通道和竖向通道形成。

其有益之处在于，滤失出的液体汇集到竖向通道中再流出，使隔板较为轻薄。

进一步的，所述竖向通道的下端连通有液体收集装置，液体收集装置与竖向通道之间设有所述阀门。

其有益之处在于，便于滤失出的液体的收集，避免污染环境。

进一步的，所述废弃井模拟壳上套设有外套筒，外套筒与废弃井模拟壳之间形成密封的围压腔；

废弃井封堵剂的试验装置还包括围压腔加压装置；围压腔加压装置用于控制围压腔中的压力。

其有益之处在于，能够更精确地模拟封堵剂的使用环境。

进一步的，所述外套筒的外壁上设有加热装置。

其有益之处在于，能够模拟封堵剂在使用时的环境温度。

进一步的，所述加热装置与所述测试腔一一对应。

其有益之处在于，根据需要开启对应的加热装置，实现节能。

进一步的，所述废弃井模拟壳包括圆筒和分别封堵在圆筒两端的侧封板，圆筒和两个侧封板围成所述测试腔。

其有益之处在于，便于加工。

附图说明

图1为本实用新型中废弃井封堵剂的试验装置的具体实施例1的结构示意图；

图中：1-圆筒，2-隔板，3-第一活塞腔，4-第二活塞腔，5-左侧封板，6-右侧封板，7-外套筒，8-加热装置，9-液体收集装置，10-围压腔，21-第一液体增压泵，22-模拟加压气泵，23-围压泵，24-第二液体增压泵，31-第一阀门，32-第二阀门，33-第三阀门，34-第四阀门，35-第五阀门，41-第一压力表，42-第二压力表，43-第三压力表，44-第四压力表，45-第五压力表，46-第六压力表，51-第一待测物质容纳腔，52-地层模拟腔，53-井筒模拟腔。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请实施例保护的范围。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请，即所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。本实用新型中废弃井封堵剂的试验装置（下称试验装置）的具体实施例1，如图1所示，试验装置包括废弃井模拟壳，废弃井模拟壳包括圆筒1、左侧封板5和右侧封板6，圆筒1、左侧封板5和右侧封板6围成密封腔体，密封腔体由隔板2分隔成左侧的第一测试腔和右侧的第二测试腔.第一测试腔用于模拟井筒，第二测试腔用于模拟地层或地层与井筒的结合。

第一测试腔中设有第一活塞，第一活塞将第一测试腔分为第一活塞腔3和第一待测物质容纳腔51，第一活塞腔3位于靠近左侧封板5的一侧。

左侧封板5上设有活塞加压通道，活塞加压通道连通有第一液体增压泵21，第一液体增压泵21用于控制第一活塞腔3中的压力，以控制第一活塞向右移动。第一待测物质容纳腔51上设有第二压力表42，第一液体增压泵21上设有第一阀门31和第一压力表41。

第二测试腔中设有第二活塞，第二活塞将第二测试腔分为第二活塞腔4和第二待测物质容纳腔，第二活塞腔4位于靠近右侧封板6的一侧，右侧封板6上设有活塞加压通道，活塞加压通道连通第二液体增压泵24，第二液体增压泵24用于控制第二活塞腔4中的压力，以控制第二活塞向左或向右移动。

第二液体增压泵24上设有第四阀门34和第六压力表46。第二待测物质容纳腔包括左侧的地层模拟腔52和右侧的井筒模拟腔53，地层模拟腔52和井筒模拟腔53之间不设置分隔结构，地层模拟腔52在使用时用于容纳封堵剂浆体与200目石英砂或岩屑的混合物，井筒模拟腔53用于容纳封堵剂，地层模拟腔52上设有第四压力表44，套筒模拟腔上设有第五压力表45。

隔板2上设有横向通道和竖向通道，横向通道与竖向通道相互连通。横向通道沿左右方向延伸，横向通道的左端形成第一测试腔的滤失孔，横向通道的右端形成第二测试腔的滤失孔，滤失孔与相应的第一活塞或第二活塞配合，以对第一测试腔或第二测试腔中的封堵剂进行加压滤失。

竖向通道的两端均贯通隔板2，竖向通道的上端与废弃井模拟壳外的模拟加压气泵22连通，第一活塞能够压紧到隔板2的左端面上，以阻隔模拟加压气泵22与第一测试腔的连通。第二活塞能够压紧到隔板2的右端面上，以阻隔模拟加压气泵22与第二测试腔的连通。

部分竖向通道和部分横向通道组成第一测试腔的加压通道，模拟加压气泵22通过第一测试腔的加压通道从第一待测物质容纳腔52的右侧对第一待测物质容纳腔52进行加压。部分竖向通道和剩余的横向通道组成第二测试腔的加压通道，模拟加压气泵22通过第二测试腔的加压装通道从地层腔52的左侧对地层腔52进行加压。

竖向通道的下端与液体收集装置9连通，液体收集装置9用于收集第一测试腔或第二测试腔中的封堵剂滤失出的液体。模拟加压气泵22上设有第二阀门32和第三压力表43。液体收集装置9上设有第五阀门35，第五阀门35用于避免模拟加压气泵22向第一测试腔或第二测试腔打压时，压力从液体收集装置9处泄漏。

试验装置还包括外套筒7和围压泵23；外套筒7套设在圆筒1上，外套筒7与圆筒1之间形成密封的围压腔10。围压泵23与围压腔10连通，用于控制围压腔10中的压力，以模拟封堵剂受到的上覆岩层带来的压力，围压泵23上设有第三阀门33。外套筒7的外壁上设有加热装置8，加热装置8具有两个，分别对应第一测试腔和第二测试腔设置。

本实施例的试验装置的操作过程：开启加热装置8并将预设温度调节至100℃，对试验装置整体进行加热。

按要求配置好封堵剂浆体，将配制好的封堵剂浆体置于第一待测物质容纳腔51中，然后安装第一活塞和左侧封板，开启第二液体增压泵24，将第二活塞推至隔板2处，以从右侧封堵隔板2上的横向通道。

开启第一液体增压泵21，增压到35MPa，让第一待测物质容纳腔51中的封堵剂充分滤失，养护48小时。同时开启围压泵23并加压至40MPa。

用气体增压装置22缓慢通过隔板向第一待测物质容纳腔51增压，增压到储气库最高运行压力40MPa，观察第二压力表42和第一压力表41的压力读数。退气体增压装置22至储气库最低运行压力12MPa，观察第二压力表42和第一压力表41的压力读数。

重复气体增压装置增压、减压步骤，直至第二压力表42压力有读数为止。记录下经历了多少周期，卸放压力，清空隔板2左侧封堵剂。

将配制好的封堵剂浆体与200目石英砂或岩屑混合置于地层模拟腔52，再将配制好的封堵剂浆体置于套筒模拟腔53；开启第一液体增压泵21，将第一活塞推至隔板2处，从左侧封堵隔板2上的横向通道。

开启第二液体增压泵24，增压到35MPa，让地层模拟腔52和套筒模拟腔53中的封堵剂充分滤失，养护48小时。同时开启围压泵23加压至40MPa。

用气体增压装置22缓慢通过隔板向地层模拟腔52的左侧增压，增压到储气库最高运行压力40MPa，观察第四压力表44、第五压力表45、第六压力表46的读数。

退气体增压装置22至储气库最低运行压力12MPa，观察第四压力表44、第五压力表45、第六压力表46的读数。

重复气体增压装置增压、减压步骤，直至第四压力表44有压力显示，记录下经历了多少周期，该周期数等于地层封堵失效的周期。重复气体增压装置增压、减压步骤，直至第六压力表46的读数增加，记录下经历了多少周期，该周期等于地层和井筒封堵均失效的周期。

当第六压力表46的读数增加时对应的周期数与第一压力表41的读数增加时对应的周期数中的值大于20时，认为该封堵剂合格，反之，则需改进封堵剂的配方。

在测试过程中，围压腔的压力、加热带的温度、可以根据封堵剂的实际使用情况进行调整，气体增压装置22的输出压力的最高值与最低值可以根据枯竭油气藏储气库在周期内的最高压力和最低压力进行调整。

本实施例中，第一测试腔与第二测试腔的轴向长度的比为1：5，其他实施例中，可以根据实际情况调整该比例，优选第一测试腔与第二测试腔的轴向长度的比例区间为1:4至1:10。

本实施例中，外套筒的外壁上设有两个加热装置，分别对应第一测试腔和第二测试腔设置，其他实施例中，可以采用其他形式，例如，不设置加热装置，或者，仅设置一个加热装置，以同时加热第一测试腔和第二测试腔。

本实用新型的废弃井封堵剂的试验装置的具体实施例2，具体实施例2与具体实施例1的区别之处在于：废弃井封堵剂的试验装置仅包括一个测试腔即第一测试腔，所以本实施例中不设有另一个测试腔以及另一个测试腔中的活塞、活塞腔和待测物质容纳腔，也不设置第一液体增压泵、第一阀门、第一压力表、第二压力表。

本实用新型的废弃井封堵剂的试验装置的具体实施例3，具体实施例3与具体实施例1的区别仅在于：滤失孔设置在废弃井模拟壳上。

本实用新型的废弃井封堵剂的试验装置的具体实施例4，具体实施例4与具体实施例1的区别仅在于：第一测试腔与第二测试腔分别配有加压装置，加压装置设置在对应测试腔靠近隔板的一侧，此时隔板上不存在连通第一测试腔和第二测试腔的通道。

本实用新型的废弃井封堵剂的试验装置的具体实施例5，具体实施例5与具体实施例1的区别仅在于：废弃井封堵剂的试验装置不设置围压腔。

本实用新型的废弃井封堵剂的试验装置的具体实施例6，具体实施例6与具体实施例1的区别仅在于：废弃井模拟壳包括横截面的轮廓为正四边形的筒体和位于筒体两端的侧封板，筒体与两侧封板围成密封腔体。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；并不用以限制本申请，本申请的专利保护范围以权利要求书为准，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.废弃井封堵剂的试验装置，其特征在于：包括废弃井模拟壳；

废弃井模拟壳内设有测试腔，

测试腔中设有活塞，活塞配设有加压装置；

测试腔上设有滤失孔，滤失孔与活塞配合，对测试腔中的堵剂进行加压滤失，所述滤失孔与废弃井模拟壳的外部环境之间设有阀门；

废弃井封堵剂的试验装置还设有模拟加压装置，模拟加压装置模拟废弃井对测试腔进行加压。

2.根据权利要求1所述的废弃井封堵剂的试验装置，其特征在于：所述测试腔有两个，分别为第一测试腔和第二测试腔；

第一测试腔和第二测试腔由废弃井模拟壳内的隔板分隔形成；

其中第一测试腔用于模拟井筒，第二测试腔用于模拟地层或地层与井筒的结合。

3.根据权利要求2所述的废弃井封堵剂的试验装置，其特征在于：所述滤失孔设置在隔板上，滤失孔分别与第一测试腔和第二测试腔连通。

4.根据权利要求3所述的废弃井封堵剂的试验装置，其特征在于：所述隔板上设有加压通道，所述加压装置通过加压通道分别与第一测试腔和第二测试腔连通；

所述第一测试腔中的活塞与第二测试腔中的活塞均能够压紧到隔板上，以阻隔加压装置与对应的第一测试腔或第二测试腔的连通。

5.根据权利要求4所述的废弃井封堵剂的试验装置，其特征在于：所述隔板上设有横向通道和竖向通道，横向通道与竖向通道连通，所述滤失孔由横向通道的对应端形成；

所述加压通道由横向通道和竖向通道形成。

6.根据权利要求5所述的废弃井封堵剂的试验装置，其特征在于：所述竖向通道的下端连通有液体收集装置，液体收集装置与竖向通道之间设有所述阀门。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的废弃井封堵剂的试验装置，所述废弃井模拟壳上套设有外套筒，外套筒与废弃井模拟壳之间形成密封的围压腔；

废弃井封堵剂的试验装置还包括围压腔加压装置；围压腔加压装置用于控制围压腔中的压力。

8.根据权利要求7所述的废弃井封堵剂的试验装置，其特征在于：所述外套筒的外壁上设有加热装置。

9.根据权利要求8所述的废弃井封堵剂的试验装置，其特征在于：所述加热装置与所述测试腔一一对应。

10.根据权利要求1-6任意一项所述的废弃井封堵剂的试验装置，其特征在于：所述废弃井模拟壳包括圆筒和分别封堵在圆筒两端的侧封板，圆筒和两个侧封板围成所述测试腔。

Images