專利名稱：粘砂套管水泥膠結(jié)強(qiáng)度測試實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
粘砂套管水泥膠結(jié)強(qiáng)度測試實(shí)驗(yàn)裝置一、 技術(shù)領(lǐng)域:本實(shí)用新型涉及的是石油與天然氣工程固井質(zhì)量評價(jià)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及的是粘砂套管水泥膠結(jié)強(qiáng)度測試實(shí)驗(yàn)裝置。二、背景技術(shù):對石油與天然氣工程中的固井作業(yè)來說，界面膠結(jié)強(qiáng)度對固井工程質(zhì)量的影響很大，會直接影響油氣井的使用壽命和開發(fā)效益。固井質(zhì)量和膠結(jié)強(qiáng)度的優(yōu)劣，受到諸多因素的影響，套管表面狀況是其重要的因素之一。國內(nèi)外學(xué)者研究認(rèn)為:光滑套管表面粘砂之后，由于表面粗糙度的提高，增加了套管與水泥環(huán)之間的流體阻力，有利于防止冒油冒氣。在實(shí)驗(yàn)室，仍采用傳統(tǒng)剪切實(shí)驗(yàn)測試粘砂套管的水泥膠結(jié)強(qiáng)度，由于沒有考慮粘砂套管上粘附的砂粒對水泥環(huán)的支撐作用，實(shí)驗(yàn)所測的剪切強(qiáng)度并不能準(zhǔn)確反映粘砂套管與水泥環(huán)間的膠結(jié)質(zhì)量，容易導(dǎo)致錯(cuò)誤的固井質(zhì)量評價(jià)。目前，對粘砂套管水泥膠結(jié)強(qiáng)度測試實(shí)驗(yàn)裝置的研制還屬空白。該項(xiàng)裝置的缺少，阻礙了粘砂套管井固井質(zhì)量評價(jià)等相關(guān)問題的進(jìn)一步研究，諸如:粘砂砂粒分布密度對粘砂套管井固井質(zhì)量的影響、粘砂砂粒粒徑對粘砂套管井固井質(zhì)量的影響、粘結(jié)劑膠結(jié)強(qiáng)度對粘砂套管井固井質(zhì)量的影響及粘結(jié)劑厚度對粘砂套管井固井質(zhì)量的影響。盡管通過建立力學(xué)強(qiáng)度模型可以進(jìn)行定性描述，在一定程度上滿足當(dāng)前的需要，但無法給予直接的評價(jià)，從而影響了套管粘砂技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。三、發(fā)明內(nèi)容:本實(shí)用新型的目的是提供粘砂套管水泥膠結(jié)強(qiáng)度測試實(shí)驗(yàn)裝置，這種粘砂套管水泥膠結(jié)強(qiáng)度測試實(shí)驗(yàn)裝置用于解決傳統(tǒng)剪切實(shí)驗(yàn)測試粘砂套管的水泥膠結(jié)強(qiáng)度不能準(zhǔn)確反映粘砂套管與水泥環(huán)間的膠結(jié)質(zhì)量，容易導(dǎo)致錯(cuò)誤的固井質(zhì)量評價(jià)的問題。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:這種粘砂套管水泥膠結(jié)強(qiáng)度測試實(shí)驗(yàn)裝置的水泥環(huán)外是環(huán)形的圍壓腔，粘砂套管置于水泥環(huán)內(nèi)，粘砂套管由光滑套管外壁粘結(jié)砂粒形成，圍壓腔通過管線與圍壓加載系統(tǒng)連接；液壓總管伸入到粘砂套管內(nèi)，液壓總管連接分液管，分液管的出口位于粘砂套管與水泥環(huán)間，液壓總管的另一端連接液壓加載系統(tǒng)；電阻式應(yīng)變片設(shè)置在水泥環(huán)頂端，電阻式應(yīng)變片連接信號轉(zhuǎn)換裝置，信號轉(zhuǎn)換裝置連接計(jì)算機(jī)。上述方案中圍壓腔通過管線與氣體抽吸系統(tǒng)連接，氣體抽吸系統(tǒng)由真空控制閥、真空測定儀、真空抽吸裝置組成，圍壓腔與真空抽吸裝置之間通過管線連接，管線上安裝真空控制閥、真空測定儀，通過氣體抽吸系統(tǒng)回收環(huán)形密封腔體內(nèi)的氣體，準(zhǔn)備循環(huán)再次利用。有益效果:1、本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)、連續(xù)施加外載，可實(shí)時(shí)繪制套管-粘結(jié)劑-砂粒-水泥環(huán)橫截面的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，測定粘砂套管井水泥膠結(jié)強(qiáng)度。2、本實(shí)用新型圍壓加載系統(tǒng)控壓范圍大，可實(shí)現(xiàn)SOMPa控壓；裝置整體結(jié)構(gòu)合理，粘砂套管與水泥環(huán)置于環(huán)形密封的圍壓腔內(nèi)，確保實(shí)驗(yàn)密封條件。3、本實(shí)用新型檢測精度高，系統(tǒng)精度可達(dá)0.0lMPa。[0013]

:圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中A-A截面圖。1.圍壓腔2.光滑套管3.砂粒4.水泥環(huán)5.液壓總管6.分液管7.增壓裝置8.中間容器9.增壓裝置10.中間容器11.電阻式應(yīng)變片12.信號轉(zhuǎn)換裝置13.計(jì)算機(jī) 14.真空控制閥15.真空測定儀16.真空抽吸裝置17.回收控制閥。五具體實(shí)施方式
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以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明:結(jié)合圖1、圖2所示，這種粘砂套管水泥膠結(jié)強(qiáng)度測試實(shí)驗(yàn)裝置的水泥環(huán)外是環(huán)形的圍壓腔1，圍壓腔I為環(huán)形密封腔體，可確保實(shí)驗(yàn)在氣密封條件下進(jìn)行；粘砂套管置于水泥環(huán)4內(nèi)，砂粒3通過粘結(jié)劑粘附在光滑套管2上，組成粘砂套管，圍壓腔I通過管線與圍壓加載系統(tǒng)連接，圍壓腔I還通過管線與氣體抽吸系統(tǒng)連接；液壓總管5伸入到粘砂套管內(nèi)，液壓總管5連接分液管6,分液管6的出口位于粘砂套管與水泥環(huán)4間,液壓總管5的另一端連接液壓加載系統(tǒng)；電阻式應(yīng)變片11設(shè)置在水泥環(huán)4頂端，電阻式應(yīng)變片11連接信號轉(zhuǎn)換裝置12，信號轉(zhuǎn)換裝置12連接計(jì)算機(jī)13，計(jì)算機(jī)13內(nèi)安裝水泥膠結(jié)強(qiáng)度計(jì)算軟件，通過監(jiān)測并記錄電阻式應(yīng)變片11的阻值變化，由信號轉(zhuǎn)換裝置12轉(zhuǎn)化成應(yīng)變，并運(yùn)用水泥環(huán)膠結(jié)強(qiáng)度計(jì)算軟件繪制應(yīng)力-應(yīng)變曲線，判斷流體發(fā)生竄槽的界面和測定粘砂套管井的水泥膠結(jié)強(qiáng)度。本實(shí)用新型中圍壓加載系統(tǒng)由增壓裝置7和中間容器8組成，由圍壓加載系統(tǒng)通過向環(huán)形密封腔體中注入氣體模擬不同地層壓力，對水泥環(huán)4施加圍壓外載。實(shí)驗(yàn)運(yùn)行時(shí)，由圍壓加載系統(tǒng)通過向圍壓腔I中注入氣體對水泥環(huán)4施加圍壓，模擬不同地層壓力條件，確保橫向外載均勻，使水泥環(huán)4始終處于均勻受載狀態(tài)，圍壓加載系統(tǒng)可連續(xù)、動態(tài)施加橫向載荷。本實(shí)用新型中液壓加載系統(tǒng)由增壓裝置9和中間容器10組成的，由液由液壓加載系統(tǒng)通過高壓管線向套管-粘結(jié)劑-砂粒-水泥環(huán)界面泵入液體，有效實(shí)現(xiàn)套管-粘結(jié)劑-砂粒-水泥環(huán)界面流體竄槽。本實(shí)用新型中氣體抽吸系統(tǒng)由真空控制閥14、真空測定儀15、真空抽吸裝置16組成，圍壓腔I與真空抽吸裝置16之間通過管線連接，管線上安裝真空控制閥14、真空測定儀15，通過氣體抽吸系統(tǒng)回收圍壓腔I內(nèi)的氣體，準(zhǔn)備循環(huán)再次利用。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，并通過回收控制閥17將實(shí)驗(yàn)用液體回收。本實(shí)用新型測試過程為圍壓加載系統(tǒng)向水泥環(huán)4施加橫向載荷，模擬不同地層壓力條件，液壓加載系統(tǒng)向粘砂套管泵入液壓，電阻式應(yīng)變片11監(jiān)測液壓引起的阻值變化，經(jīng)由信號轉(zhuǎn)換裝置12傳輸至水泥膠結(jié)強(qiáng)度計(jì)算軟件，可測不同地層壓力條件下粘砂套管水泥膠結(jié)強(qiáng)度。
權(quán)利要求1.一種粘砂套管水泥膠結(jié)強(qiáng)度測試實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:這種粘砂套管水泥膠結(jié)強(qiáng)度測試實(shí)驗(yàn)裝置的水泥環(huán)(4)外是環(huán)形的圍壓腔(I )，粘砂套管置于水泥環(huán)(4)內(nèi)，粘砂套管由光滑套管(2)外壁粘結(jié)砂粒(3)形成，圍壓腔(I)通過管線與圍壓加載系統(tǒng)連接；液壓總管(5)伸入到粘砂套管內(nèi)，液壓總管(5)連接分液管(6),分液管(6)的出口位于粘砂套管與水泥環(huán)(4)間，液壓總管(5)的另一端連接液壓加載系統(tǒng)；電阻式應(yīng)變片(11)設(shè)置在水泥環(huán)(4)頂端，電阻式應(yīng)變片(11)連接信號轉(zhuǎn)換裝置(12)，信號轉(zhuǎn)換裝置(12)連接計(jì)算機(jī)(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘砂套管水泥膠結(jié)強(qiáng)度測試實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的圍壓腔(I)通過管線與氣體抽吸系統(tǒng)連接，氣體抽吸系統(tǒng)由真空控制閥(14)、真空測定儀(15)、真空抽吸裝置(16)組成，圍壓腔(I)與真空抽吸裝置(16)之間通過管線連接，管線上安裝真空控制閥(14)、真空測定儀(15)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及的是粘砂套管水泥膠結(jié)強(qiáng)度測試實(shí)驗(yàn)裝置，這種粘砂套管水泥膠結(jié)強(qiáng)度測試實(shí)驗(yàn)裝置的水泥環(huán)外是環(huán)形的圍壓腔，粘砂套管置于水泥環(huán)內(nèi)，粘砂套管由光滑套管外壁粘結(jié)砂粒形成，圍壓腔通過管線與圍壓加載系統(tǒng)連接；液壓總管伸入到粘砂套管內(nèi)，液壓總管連接分液管，分液管的出口位于粘砂套管與水泥環(huán)間，液壓總管的另一端連接液壓加載系統(tǒng)；電阻式應(yīng)變片設(shè)置在水泥環(huán)頂端，電阻式應(yīng)變片連接信號轉(zhuǎn)換裝置，信號轉(zhuǎn)換裝置連接計(jì)算機(jī)。本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)、連續(xù)施加外載，可實(shí)時(shí)繪制套管-粘結(jié)劑-砂粒-水泥環(huán)橫截面的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，測定粘砂套管井水泥膠結(jié)強(qiáng)度，檢測精度高。
文檔編號E21B47/005GK203035188SQ20132005305
公開日2013年7月3日 申請日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者艾池, 郝明, 李銀朋, 劉小娟, 趙慧志, 李騰 申請人:東北石油大學(xué)