一種高溫高壓固井水泥環(huán)力學(xué)完整性測(cè)試裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高溫高壓固井水泥環(huán)力學(xué)完整性測(cè)試裝置及方法，所述裝置包括水泥環(huán)養(yǎng)護(hù)模具和測(cè)試工作平臺(tái)，所述方法包括：(1)將內(nèi)壓套管置于左、右模具連接組成的中空柱體內(nèi)，充滿水泥漿，其上下端密封；(2)將水泥環(huán)養(yǎng)護(hù)模具養(yǎng)護(hù)后，取出水泥環(huán)和內(nèi)壓套管置于測(cè)試工作平臺(tái)；(3)從環(huán)壓入口向環(huán)壓套和承壓筒的環(huán)形空間內(nèi)注入水，從內(nèi)壓入口向套管內(nèi)注入水，控制溫度在目標(biāo)溫度，調(diào)整環(huán)壓和內(nèi)壓至目標(biāo)壓力，記錄轉(zhuǎn)子流量計(jì)的讀數(shù)變化，在流量出現(xiàn)明顯增加的時(shí)間點(diǎn)，說(shuō)明水泥環(huán)力學(xué)完整性已經(jīng)遭受破壞；(4)取出水泥環(huán)，觀察并檢測(cè)。本發(fā)明適用于水泥環(huán)在油氣井后期生產(chǎn)過程中，模擬不同管柱結(jié)構(gòu)下水泥環(huán)在高溫高壓環(huán)境中的損傷劣化。
【專利說(shuō)明】一種高溫高壓固井水泥環(huán)力學(xué)完整性測(cè)試裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及油氣井工程固井領(lǐng)域水泥環(huán)力學(xué)完整性測(cè)試裝置及方法，特別是涉及 在高溫高壓條件下，能模擬水泥環(huán)遭受地層、套管復(fù)雜機(jī)械載荷和熱應(yīng)力雙重沖擊，并能動(dòng) 態(tài)測(cè)試其力學(xué)完整性的裝置及方法。 技術(shù)背景
[0002] 油氣井固井是指鉆井作業(yè)達(dá)到一定井深后，在井眼中下入套管，把水泥漿注入套 管外環(huán)形空間來(lái)預(yù)定位置，使其在預(yù)定時(shí)間內(nèi)迅速凝結(jié)、硬化，形成優(yōu)質(zhì)、完整、具有良好層 間封隔能力的水泥環(huán)的過程。水泥環(huán)的形成主要是為了懸掛和保護(hù)套管，減少和延緩地層 對(duì)套管的作用，延長(zhǎng)套管的使用年限，它和套管共同起到層間封隔的作用。
[0003] 然而，水泥環(huán)在井下的工作環(huán)境是非常惡劣的。如：套管在高溫高壓環(huán)境下膨脹， 易造成水泥環(huán)徑向破裂；套管試壓，大規(guī)模強(qiáng)化開采措施，如射孔、酸化、壓裂等后期作業(yè)均 會(huì)對(duì)水泥環(huán)帶來(lái)嚴(yán)重的應(yīng)力沖擊，當(dāng)水泥環(huán)不能承受強(qiáng)制性的沖擊，水泥環(huán)將有可能會(huì)破 壞；儲(chǔ)氣庫(kù)井是兩用井，在城市用氣處于淡季時(shí)用于注氣，在用氣旺季和高峰時(shí)用于采氣， 儲(chǔ)氣庫(kù)井運(yùn)行過程中，水泥環(huán)要承受注和采時(shí)所產(chǎn)生的交變應(yīng)力作用和溫度變化。提高固 井水泥環(huán)力學(xué)完整性是指油氣井整個(gè)使用生命周期內(nèi)，其在復(fù)雜、惡劣、持續(xù)的載荷作用和 熱應(yīng)力沖擊下，保證其層間封固的能力。
[0004] 因此，開展水泥環(huán)力學(xué)完整性測(cè)試研究是必要和有意義的。但是，有關(guān)水泥石的 力學(xué)性能研究集中在單軸抗壓強(qiáng)度的檢測(cè)及分析，并將其作為主要的工程指標(biāo)考察。近年 來(lái)，隨著固井工作者的認(rèn)識(shí)發(fā)生變化，關(guān)于水泥環(huán)力學(xué)完整性的數(shù)理模型和評(píng)價(jià)裝置研究 已屢見不鮮。斯倫貝謝水泥環(huán)完整性評(píng)價(jià)軟件（CemSTRESS)、道達(dá)爾水泥環(huán)完整性評(píng)價(jià)軟 件（SealWell)、哈里伯頓水泥環(huán)完整性評(píng)價(jià)軟件（WellLife?jAnalysis_SoftwareDesign Tool)，3款完整性評(píng)價(jià)軟件通過輸入力學(xué)性能參數(shù)，就能很好地再現(xiàn)水泥環(huán)在井下不同工 況下的工作狀態(tài)，評(píng)價(jià)水泥環(huán)的層間封固性能。國(guó)內(nèi)，中海油研究總院和長(zhǎng)江大學(xué)聯(lián)合攻 關(guān)，研發(fā)了一套水泥環(huán)性能模擬實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置在簡(jiǎn)化壓力、溫度對(duì)水泥環(huán)的作用，重點(diǎn) 研究膠結(jié)面剪切力，采用全尺寸，能較真實(shí)地模擬固井動(dòng)態(tài)變化。西安石油大學(xué)楊振杰等研 發(fā)了固井水泥環(huán)完整性模擬評(píng)價(jià)試驗(yàn)儀，能夠測(cè)定不同條件下水泥石抗竄強(qiáng)度變化，以此 評(píng)價(jià)水泥環(huán)的抗沖擊韌性和封固可靠性。另外，為模擬水泥石在井下三向受力狀態(tài)，常采用 美國(guó)GCTS公司的三軸巖石應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)，測(cè)試水泥石三軸作用下的應(yīng)力-應(yīng)變變化曲線。
[0005] 這些研究方法和手段都力圖模擬水泥環(huán)在井下工況下的真實(shí)的受力狀態(tài)，然而也 存在大量的弊端。軟件模擬數(shù)據(jù)是在大量的簡(jiǎn)化基礎(chǔ)之上計(jì)算而得，數(shù)據(jù)的可靠性必須要 通過等效物理實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，各種水泥環(huán)完整性模擬器實(shí)際上只是對(duì)"石"的測(cè)定，并未實(shí)現(xiàn) "環(huán)"結(jié)構(gòu)，但是這兩者不同結(jié)構(gòu)帶來(lái)的受力狀態(tài)有很大區(qū)別，更關(guān)鍵的是，基于實(shí)驗(yàn)設(shè)備和 條件的限制，很少考慮水泥環(huán)在高溫、高壓和這兩者變化對(duì)水泥環(huán)的應(yīng)力沖擊，也并未實(shí)現(xiàn) 對(duì)水泥環(huán)力學(xué)完整性的量化評(píng)定。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種高溫高壓固井水泥環(huán)力學(xué)完整性測(cè)試裝置，該裝置基 于水泥環(huán)實(shí)際工作環(huán)境，能較真實(shí)地模擬地層溫度壓力和套管溫度壓力雙重波動(dòng)下對(duì)水泥 環(huán)的沖擊，溫度上限300°C，環(huán)壓（地層壓力）上限70MPa，內(nèi)壓（套管壓力）上限lOOMPa， 克服了當(dāng)前固井水泥環(huán)完整性研究的不足。
[0007] 本發(fā)明的另一目的還在于提供利用上述裝置進(jìn)行高溫高壓固井水泥環(huán)力學(xué)完整 性測(cè)試的方法，該方法可適用于水泥環(huán)在油氣井后期生產(chǎn)過程中，模擬不同管柱結(jié)構(gòu)下水 泥環(huán)在高溫高壓環(huán)境中損傷劣化，通過高壓氣體穿過受傷水泥環(huán)，利用壓力表"驗(yàn)竄"的方 法來(lái)評(píng)價(jià)和量化完整性，即水泥環(huán)在試驗(yàn)過程中，對(duì)水泥環(huán)一端加氣壓，通過測(cè)定其兩端的 氣體壓差變化來(lái)評(píng)價(jià)其力學(xué)完整性。
[0008] 為達(dá)到以上技術(shù)目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案。
[0009] 一種高溫高壓固井水泥環(huán)力學(xué)完整性測(cè)試裝置，包括水泥環(huán)養(yǎng)護(hù)模具和測(cè)試工作 平臺(tái)。
[0010] 所述水泥環(huán)養(yǎng)護(hù)模具主要由左、右模具和內(nèi)壓套管組成。
[0011] 所述左、右模具可組成一個(gè)內(nèi)部為圓形、外部為方形的中空柱體，內(nèi)壓套管位于中 空柱體內(nèi)，內(nèi)壓套管和中空柱體組成的環(huán)形空間內(nèi)充滿水泥漿，其上下端密封。
[0012] 所述內(nèi)壓套管鋼材為套管鋼。將水泥環(huán)養(yǎng)護(hù)模具放入高溫高壓養(yǎng)護(hù)釜中養(yǎng)護(hù)至要 求齡期，脫模，將水泥環(huán)和內(nèi)壓套管一同取出，得到"水泥環(huán)-內(nèi)壓套管"組合體。
[0013] 所述測(cè)試工作平臺(tái)包括測(cè)試主體和支架，測(cè)試主體位于支架上，上下兩端分別有 上堵頭和下堵頭，所述測(cè)試主體主要由內(nèi)壓套管、水泥環(huán)、環(huán)壓套、承壓筒、加熱帶、環(huán)壓泵、 高壓氮?dú)馄?、?nèi)壓泵組成，所述內(nèi)壓套管向外依次有水泥環(huán)、環(huán)壓套、承壓筒，所述承壓筒有 加熱帶，所述內(nèi)壓套管、水泥環(huán)、環(huán)壓套分別有內(nèi)壓入口、驗(yàn)竄進(jìn)口、環(huán)壓入口，并通過下堵 頭，分別連接內(nèi)壓泵、高壓氮?dú)馄?、環(huán)壓泵，所述內(nèi)壓泵、高壓氮?dú)馄?、環(huán)壓泵均連有壓力表， 所述內(nèi)壓套管、水泥環(huán)、環(huán)壓套通過上堵頭，分別有內(nèi)壓出口、驗(yàn)竄出口、環(huán)壓出口，所述驗(yàn) 竄出口連接轉(zhuǎn)子流量計(jì)。
[0014] 所述加熱帶是由環(huán)形電阻絲加熱元件和保溫套組成，包覆于承壓筒上，可對(duì)整套 設(shè)備進(jìn)行加溫，溫度控制系統(tǒng)由數(shù)顯表控制，加熱速度快，拆卸方便。
[0015] 所述承壓筒材質(zhì)為304不銹鋼中空?qǐng)A筒。
[0016] 所述水泥環(huán)、內(nèi)壓套管是從水泥環(huán)養(yǎng)護(hù)模具中取出的"水泥環(huán)-內(nèi)壓套管"組合 體。
[0017] 所述環(huán)壓套為氟橡膠套或薄金屬套。其目的是模擬地層作用，與水泥環(huán)、內(nèi)壓套管 共同構(gòu)成"地層-水泥環(huán)-套管"組合體。
[0018] 所述上堵頭、下堵頭材質(zhì)為304不銹鋼，尺寸與承壓筒配套，目的是封閉"地層-水 泥環(huán)-套管"組合體的測(cè)試系統(tǒng)。
[0019] 所述環(huán)壓泵、內(nèi)壓泵均為加壓系統(tǒng)，可人工控制，也可計(jì)算機(jī)控制。
[0020] 所述支架為是四腳梯形體不銹方鋼鋼架，目的是支撐和固定整個(gè)設(shè)備。
[0021] 該裝置還有環(huán)壓管匯、內(nèi)壓管匯、泄壓管匯、驗(yàn)竄管匯，均為能承壓IOOMPa的不銹 鋼管線。
[0022] 該裝置還有連接構(gòu)件和密封件，連接構(gòu)件為螺紋、螺母、壓環(huán)；密封件為墊片和0 型圈，材質(zhì)為聚四氟乙烯。
[0023] 利用上述裝置進(jìn)行高溫高壓固井水泥環(huán)力學(xué)完整性測(cè)試的方法，依次包括以下步 驟：
[0024] (1)將內(nèi)壓套管置于左、右模具連接組成的中空柱體內(nèi)，將內(nèi)壓套管和中空柱體組 成的環(huán)形空間內(nèi)充滿水泥漿，其上下端密封，得到水泥環(huán)養(yǎng)護(hù)模具；
[0025] (2)將水泥環(huán)養(yǎng)護(hù)模具放入高溫高壓養(yǎng)護(hù)釜中養(yǎng)護(hù)至要求齡期，脫模，將水泥環(huán)和 內(nèi)壓套管一同取出，置于測(cè)試工作平臺(tái)的測(cè)試主體中；
[0026] (3)用環(huán)壓泵從環(huán)壓入口向環(huán)壓套和承壓筒的環(huán)形空間內(nèi)注入水，用內(nèi)壓泵從內(nèi) 壓入口向套管內(nèi)注入水，利用加熱帶加熱，隨溫度增加，環(huán)壓和內(nèi)壓均增加，控制溫度在目 標(biāo)溫度，通過環(huán)壓泵調(diào)整環(huán)壓至目標(biāo)壓力，利用內(nèi)壓泵控制內(nèi)壓至目標(biāo)壓力，持續(xù)一定時(shí) 間，期間記錄轉(zhuǎn)子流量計(jì)的讀數(shù)變化，在流量出現(xiàn)明顯增加的時(shí)間點(diǎn)，說(shuō)明水泥環(huán)力學(xué)完整 性已經(jīng)遭受破壞；
[0027] (4)取出水泥環(huán)，觀察是否有裂紋及裂紋形式，并作微觀檢測(cè)。
[0028] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0029] (1)實(shí)現(xiàn)真正意義的高溫高壓。可模擬最高地層壓力70MPa，最高內(nèi)壓lOOMPa，最 高溫度300°C時(shí)水泥環(huán)的受力狀態(tài)。環(huán)壓、內(nèi)壓、溫度均可變化，真實(shí)再現(xiàn)油氣井從鉆井、開 采、報(bào)廢整個(gè)過程中試壓、試采、壓裂甚至循環(huán)注采等實(shí)際工況對(duì)水泥環(huán)的單獨(dú)或綜合應(yīng)力 作用的模擬，工藝范圍涵蓋整個(gè)井史。
[0030] (2) "環(huán)"結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)。利用水泥環(huán)預(yù)先養(yǎng)護(hù)成型模具，實(shí)現(xiàn)了水泥環(huán)結(jié)構(gòu)，改變了 常規(guī)測(cè)試中采用的水泥"石"結(jié)構(gòu)，更加真實(shí)地反映了其受力狀態(tài)，可探索水泥環(huán)的抗應(yīng)力 損傷失效機(jī)理。
[0031] (3) "驗(yàn)竄"檢測(cè)手段的實(shí)現(xiàn)。水泥環(huán)的目的是層間封固，利用轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)定水 泥環(huán)兩端的壓力差，可實(shí)現(xiàn)定量分析水泥環(huán)的層間封固能力。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】：
[0032] 圖1為高溫高壓固井水泥環(huán)力學(xué)完整性測(cè)試裝置的測(cè)試工作平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033] 圖中：1-上堵頭2-內(nèi)壓出口 3-驗(yàn)竄出口 4-環(huán)壓出口 5-內(nèi)壓套管6-水泥環(huán) 7-環(huán)壓套8-承壓筒9-加熱帶10-下堵頭11-環(huán)壓入口 12-驗(yàn)竄進(jìn)口 13-內(nèi)壓入口 14-支架15-環(huán)壓泵16-高壓氮?dú)馄?7-內(nèi)壓泵18-壓力表一 19-壓力表二20-壓力表 三21-轉(zhuǎn)子流量計(jì)。

【具體實(shí)施方式】：
[0034] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0035] 參看圖1。
[0036] 一種高溫高壓固井水泥環(huán)力學(xué)完整性測(cè)試裝置，包括水泥環(huán)養(yǎng)護(hù)模具和測(cè)試工作 平臺(tái)。
[0037] 所述水泥環(huán)養(yǎng)護(hù)模具由左、右模具和內(nèi)壓套管組成，所述左、右模具組成一個(gè)內(nèi)部 為圓形、外部為方形的中空柱體，內(nèi)壓套管位于中空柱體內(nèi)，內(nèi)壓套管和中空柱體組成的環(huán) 形空間內(nèi)充滿水泥漿，其上下端密封。
[0038] 所述測(cè)試工作平臺(tái)包括測(cè)試主體和支架，測(cè)試主體位于支架14上，上下兩端分別 有上堵頭1和下堵頭10,所述測(cè)試主體主要由內(nèi)壓套管5、水泥環(huán)6、環(huán)壓套7、承壓筒8、加 熱帶9、環(huán)壓泵15、高壓氮?dú)馄?6、內(nèi)壓泵17組成，所述內(nèi)壓套管5向外依次有水泥環(huán)6、 環(huán)壓套7、承壓筒8,所述承壓筒有加熱帶9,所述內(nèi)壓套管、水泥環(huán)、環(huán)壓套分別有內(nèi)壓入口 13、驗(yàn)竄進(jìn)口 12、環(huán)壓入口 11，并通過下堵頭10分別連接內(nèi)壓泵17、高壓氮?dú)馄?6、環(huán)壓泵 15,所述內(nèi)壓泵、高壓氮?dú)馄?、環(huán)壓泵分別連有壓力表三20、壓力表二19、壓力表一 18,所述 內(nèi)壓套管、水泥環(huán)、環(huán)壓套通過上堵頭1，分別有內(nèi)壓出口 2、驗(yàn)竄出口 3、環(huán)壓出口 4,所述驗(yàn) 竄出口 3連接轉(zhuǎn)子流量計(jì)21。
[0039] (1)套管試壓、試采、壓裂對(duì)水泥環(huán)單一條件作用下水泥環(huán)的力學(xué)完整性測(cè)試：
[0040] 套管試壓、試采、壓裂單一條件作用下的水泥環(huán)力學(xué)完整性測(cè)試，實(shí)驗(yàn)條件為獨(dú)立 事件，選取壓裂條件進(jìn)行測(cè)試，其他條件下的測(cè)試同理。
[0041] 假設(shè)對(duì)應(yīng)井段地層條件（溫度ll〇°C，壓力65MPa)，壓裂條件（溫度150°C，壓力 IOOMPa)，管柱尺寸=設(shè)備尺寸，固井后28d壓裂。取現(xiàn)場(chǎng)水泥漿體系，按API規(guī)范配漿，倒 入圖1水泥環(huán)養(yǎng)護(hù)模具，置入高溫高壓養(yǎng)護(hù)釜養(yǎng)護(hù)28d，取出"水泥環(huán)-套管"組合體，置入 高溫高壓固井水泥環(huán)力學(xué)完整性測(cè)試工作平臺(tái)，環(huán)壓套7為氟橡膠套。驗(yàn)竄進(jìn)口 12連入氮 氣，通氣5MPa，驗(yàn)竄出口 3連入轉(zhuǎn)子流量計(jì)21監(jiān)測(cè)流量變化；從環(huán)壓入口 11注入水，用泵 打壓5MPa，從內(nèi)壓入口 13向套管內(nèi)注水，用泵打壓5MPa，利用加熱帶9加熱，隨溫度增加， 壓力增加，通過溫度控制器控制溫度恒溫IKTC，通過環(huán)壓泵15調(diào)整地層壓力至65MPa;利 用內(nèi)壓泵17控制套內(nèi)壓力至lOOMPa，持續(xù)3h。期間記錄轉(zhuǎn)子流量計(jì)21的讀數(shù)變化，在流 量出現(xiàn)明顯增加的時(shí)間點(diǎn)，說(shuō)明水泥環(huán)力學(xué)完整性已不同程度破壞，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，取出水泥 環(huán)，觀察是否有裂紋及裂紋形式，并作微觀檢測(cè)。
[0042] (2)儲(chǔ)氣庫(kù)循環(huán)注采對(duì)水泥環(huán)的應(yīng)力作用下力學(xué)完整性測(cè)試：
[0043] 假設(shè)對(duì)應(yīng)井段地層條件（溫度70°C，壓力50MPa)，固井14d后注氣60MPa，溫度 70°C，半年后采氣40MPa，溫度70°C，循環(huán)30年，管柱尺寸=設(shè)備尺寸。倒入水泥環(huán)養(yǎng)護(hù)模 具，置入高溫高壓養(yǎng)護(hù)釜養(yǎng)護(hù)14d，取出"水泥環(huán)-套管"組合體，置入高溫高壓固井水泥環(huán) 力學(xué)完整性測(cè)試工作平臺(tái)，環(huán)壓套7為氟橡膠套。驗(yàn)竄進(jìn)口 12連入氮?dú)猓?MPa，驗(yàn)竄出 口 3連入轉(zhuǎn)子流量計(jì)監(jiān)測(cè)流量變化；從環(huán)壓入口 11向釜體注入水，用泵打壓5MPa，從內(nèi)壓 入口 13向套管內(nèi)注水，用泵打壓5MPa，利用加熱帶9加熱，隨溫度增加，壓力增加，通過溫 度控制器控制溫度恒溫70°C，通過環(huán)壓泵15調(diào)整地層壓力至60MPa;利用內(nèi)壓泵17控制套 內(nèi)壓力至60MPa，持續(xù)3h，釋放內(nèi)壓至0,模擬注氣過程；3h后，利用內(nèi)壓泵將套內(nèi)壓力升至 40MPa，持續(xù)3h，釋放內(nèi)壓至0,模擬采氣；注氣、采氣過程循環(huán)30次。整個(gè)過程，實(shí)驗(yàn)儀器不 停機(jī)，持續(xù)實(shí)驗(yàn)，期間記錄轉(zhuǎn)子流量計(jì)的讀數(shù)變化，在流量出現(xiàn)明顯增加的時(shí)間點(diǎn)，說(shuō)明水 泥環(huán)力學(xué)完整性已不同程度破壞，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，取出水泥環(huán)，觀察是否有裂紋及裂紋形式。
[0044] 以上所述僅是本發(fā)明的幾種實(shí)施方式而已，應(yīng)當(dāng)指出的是：相關(guān)技術(shù)人員在不脫 離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾均屬于本發(fā)明權(quán)利 要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種高溫高壓固井水泥環(huán)力學(xué)完整性測(cè)試裝置，包括水泥環(huán)養(yǎng)護(hù)模具和測(cè)試工作 平臺(tái)，其特征在于，所述水泥環(huán)養(yǎng)護(hù)模具由左、右模具和內(nèi)壓套管組成，所述左、右模具組成 一個(gè)內(nèi)部為圓形、外部為方形的中空柱體，內(nèi)壓套管位于中空柱體內(nèi)，內(nèi)壓套管和中空柱體 組成的環(huán)形空間內(nèi)充滿水泥漿，其上下端密封；所述測(cè)試工作平臺(tái)包括測(cè)試主體和支架，測(cè) 試主體位于支架（14)上，上下兩端分別有上堵頭（1)和下堵頭（10)，所述測(cè)試主體主要由 內(nèi)壓套管（5)、水泥環(huán)（6)、環(huán)壓套（7)、承壓筒（8)、加熱帶（9)、環(huán)壓泵（15)、高壓氮?dú)馄?(16)、內(nèi)壓泵（17)組成，所述內(nèi)壓套管（5)向外依次有水泥環(huán)￠)、環(huán)壓套（7)、承壓筒（8)， 所述承壓筒有加熱帶（9)，所述內(nèi)壓套管、水泥環(huán)、環(huán)壓套分別有內(nèi)壓入口（13)、驗(yàn)竄進(jìn)口 (12)、環(huán)壓入口（11)，并通過下堵頭（10)分別連接內(nèi)壓泵（17)、高壓氮?dú)馄浚?6)、環(huán)壓泵 (15)，所述內(nèi)壓套管、水泥環(huán)、環(huán)壓套通過上堵頭（1)，分別有內(nèi)壓出口（2)、驗(yàn)竄出口（3)、 環(huán)壓出口（4)，所述驗(yàn)竄出口（3)連接轉(zhuǎn)子流量計(jì)（21)。
2. 利用權(quán)利要求1所述的裝置進(jìn)行高溫高壓固井水泥環(huán)力學(xué)完整性測(cè)試的方法，依次 包括以下步驟： (1) 將內(nèi)壓套管置于左、右模具連接組成的中空柱體內(nèi)，將內(nèi)壓套管和中空柱體組成的 環(huán)形空間內(nèi)充滿水泥漿，其上下端密封，得到水泥環(huán)養(yǎng)護(hù)模具； (2) 將水泥環(huán)養(yǎng)護(hù)模具放入高溫高壓養(yǎng)護(hù)釜中養(yǎng)護(hù)至要求齡期，脫模，將水泥環(huán)和內(nèi)壓 套管一同取出，置于測(cè)試工作平臺(tái)的測(cè)試主體中； (3) 用環(huán)壓泵從環(huán)壓入口向環(huán)壓套和承壓筒的環(huán)形空間內(nèi)注入水，用內(nèi)壓泵從內(nèi)壓入 口向套管內(nèi)注入水，利用加熱帶加熱，隨溫度增加，環(huán)壓和內(nèi)壓均增加，控制溫度在目標(biāo)溫 度，通過環(huán)壓泵調(diào)整環(huán)壓至目標(biāo)壓力，利用內(nèi)壓泵控制內(nèi)壓至目標(biāo)壓力，持續(xù)一定時(shí)間，期 間記錄轉(zhuǎn)子流量計(jì)的讀數(shù)變化，在流量出現(xiàn)明顯增加的時(shí)間點(diǎn)，說(shuō)明水泥環(huán)力學(xué)完整性已 經(jīng)遭受破壞； (4) 取出水泥環(huán)，觀察是否有裂紋及裂紋形式，并作微觀檢測(cè)。
【文檔編號(hào)】E21B47/005GK104405366SQ201410572060
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】劉健, 郭小陽(yáng), 常培敏, 李早元, 程小偉, 李明, 張凱, 謝和 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué)