固井界面膠結(jié)強度測試裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油鉆探技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種固井界面膠結(jié)強度測試裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著石油鉆探技術(shù)的高速發(fā)展，對石油工程中的固井作業(yè)要求越來越高。而固井界面環(huán)境更加復(fù)雜，影響因素更多，固井界面膠結(jié)強度對工程質(zhì)量的影響就更大。因此，固井界面膠結(jié)質(zhì)量及強度直接影響油井的使用壽命和開發(fā)效益已是一個不爭的事實。
[0003]目前，固井交界面膠結(jié)強度測試沒有系統(tǒng)的測試裝置和明確的操作規(guī)程，而是現(xiàn)場施工后通過超聲波對固井界面膠結(jié)強度進行測試，整個過程中測試步驟繁瑣，費時費力，工作強度大且效率低，還存在一定的安全隱患，測試結(jié)果不穩(wěn)定，生產(chǎn)成本較高，不利于大批樣品的測試。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主要目的在于提供一種新型結(jié)構(gòu)的固井界面膠結(jié)強度測試裝置及方法，使得測試結(jié)果精確，提高了工作效率，便于大批樣品的測試。
[0005]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0006]—方面，本發(fā)明提供一種固井界面膠結(jié)強度測試裝置，該固井界面膠結(jié)強度測試裝置包括:
[0007]支撐座，所述支撐座具有通孔；
[0008]模擬套管，所述模擬套管的一端與所述支撐座連接，所述模擬套管的管腔與所述通孔尺寸一致且同軸設(shè)置，所述管腔的腔壁用于膠結(jié)水泥石；
[0009]施壓件，所述施壓件設(shè)置在所述模擬套管的另一端，能夠在壓力作用下擠壓所述水泥石，以將所述水泥石從所述管腔的腔壁上脫離掉入所述通孔內(nèi)；
[0010]壓力測試機，所述壓力測試機的壓力輸出端與所述施壓件連接，用于對所述施壓件施加所述壓力并記錄最大的壓力值。
[0011]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。
[0012]如前所述的固井界面膠結(jié)強度測試裝置，其中，所述施壓件包括:第一受力部和與所述第一受力部連接的第一施力部；
[0013]所述第一受力部與所述壓力輸出端連接，用于接收所述壓力測試機施加的壓力；
[0014]所述第一施力部的端部與所述水泥石接觸，用于將接收的壓力傳輸給所述水泥石，以使所述水泥石與所述管腔的腔壁脫離；
[0015]其中，所述第一受力部的外徑大于所述第一施力部的外徑，所述第一施力部的外徑小于等于所述管腔的內(nèi)徑。
[0016]如前所述的固井界面膠結(jié)強度測試裝置，其中，所述水泥石內(nèi)具有巖心，所述巖心的軸線與所述管腔的軸線平行；
[0017]所述施壓件設(shè)置在所述模擬套管的另一端，能夠在壓力作用下擠壓所述巖心，以將所述巖心從與所述管腔的腔壁膠結(jié)的水泥石上脫離掉入所述通孔內(nèi)。
[0018]如前所述的固井界面膠結(jié)強度測試裝置，其中，所述施壓件包括：第二受力部和與所述第二受力部連接的第二施力部；
[0019]所述第二受力部與所述壓力輸出端連接，用于接收所述壓力測試機施加的壓力；
[0020]所述第二施力部的端部與所述巖心接觸，用于將接收的壓力傳輸給所述巖心，以使所述巖心與所述水泥石脫離；
[0021]其中，所述第二受力部的外徑大于所述第二施力部的外徑，所述第二施力部的外徑小于等于所述巖心的外徑。
[0022]如前所述的固井界面膠結(jié)強度測試裝置，其中，所述支撐座的一端部上設(shè)有支撐臺，所述支撐臺沿著所述管腔的腔壁設(shè)置，用于支撐所述模擬套管。
[0023]如前所述的固井界面膠結(jié)強度測試裝置，其中，所述支撐臺的寬度與所述模擬套管的厚度一致。
[0024]如前所述的固井界面膠結(jié)強度測試裝置，其中，還包括：加熱器、高壓釜和養(yǎng)護杯；相應(yīng)的，
[0025]所述模擬套管還具有可拆卸的管蓋，所述管蓋上設(shè)有孔，所述孔通過管線與所述壓力輸出端連接；
[0026]所述高壓釜與所述管蓋螺紋連接，所述高壓釜內(nèi)部放置所述養(yǎng)護杯，所述高壓釜外部有所述加熱器。
[0027]另一方面，本發(fā)明提供一種固井界面膠結(jié)強度測試方法，應(yīng)用上述所述的固井界面膠結(jié)強度測試裝置進行測試的方法，該方法包括：
[0028]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。
[0029]將水泥石與所述模擬套管膠結(jié)，其中，所述水泥石位于所述模擬套管的管腔內(nèi)且與所述管腔的腔壁膠結(jié)；
[0030]將膠結(jié)有水泥石的模擬套管的一端放置在所述支撐座上，且所述水泥石與所述支撐座的通孔同軸設(shè)置；
[0031]將所述施壓件放置在所述膠結(jié)有水泥石的模擬套管的另一端上；
[0032]采用壓力測試機對所述施壓件施加壓力，使所述水泥石從所述管腔的腔壁上脫離，或者，所述水泥石中的巖心從所述水泥石上脫離；其中，所述壓力的方向為所述水泥石的軸線方向；
[0033]記錄所述壓力測試機的最大壓力值，并計算固井界面膠結(jié)強度。
[0034]如前所述的固井界面膠結(jié)強度測試方法，其中，所述將水泥石與所述模擬套管膠結(jié)具體為：
[0035]將所述模擬套管的端部通過管蓋密封；
[0036]采用鉆井液、沖洗液和隔離液依次對所述模擬套管的腔壁進行潤濕清洗3_5min ;
[0037]將水泥漿灌滿密封的模擬套管；
[0038]將灌滿水泥漿的模擬套管放在養(yǎng)護釜內(nèi)加溫180°C，加壓20MPa，并養(yǎng)護48h或72h，形成與所述模擬套管膠結(jié)的所述水泥石。
[0039]如前所述的固井界面膠結(jié)強度測試方法，其中，所述水泥石的外徑小于等于所述通孔的外徑；所述水泥石與所述施壓件的接觸面積大于等于所述施壓件一端的端面積。
[0040]如前所述的固井界面膠結(jié)強度測試方法，其中，所述將水泥石與所述模擬套管膠結(jié)具體為:
[0041]將所述模擬套管的端部通過管蓋密封，在所述模擬套管的中心固定巖心；
[0042]采用鉆井液、沖洗液和隔離液依次對所述模擬套管的腔壁進行潤濕清洗3_5min ;
[0043]將水泥漿灌滿所述巖心與所述模擬套管形成的環(huán)形空間；
[0044]將灌滿水泥漿的模擬套管放在養(yǎng)護釜內(nèi)加溫180°C，加壓20MPa，并養(yǎng)護48h或72h，形成具有巖心且與所述模擬套管膠結(jié)的所述水泥石。
[0045]如前所述的固井界面膠結(jié)強度測試方法，其中，所述巖心的外徑小于等于所述通孔的外徑；所述巖心與所述模擬套管同高度；所述巖心與所述施壓件的接觸面積大于等于所述施壓件一端的端面積。
[0046]借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明至少具有下列優(yōu)點:
[0047]—、本發(fā)明提供的技術(shù)方案通過在支撐座上設(shè)通孔，將模擬套管設(shè)置在支撐座上且模擬套管的管腔與通孔同軸設(shè)置，再在模擬套管的一端上設(shè)有連接壓力測試機的施壓件，當(dāng)壓力測試機對施壓件施加壓力時，施壓件能夠使模擬套管中的水泥石從模擬套管上脫離，記錄壓力測試機的最大壓力值以計算固井界面膠結(jié)強度，實現(xiàn)了模擬井下真實環(huán)境的測試，測試精確，結(jié)構(gòu)簡單，實用性較高。
[0048]二、本發(fā)明提供的技術(shù)方案通過將水泥漿注入模擬套管內(nèi)模擬井下環(huán)境使水泥漿形成水泥石后與模擬套管膠結(jié)，將模擬套管的一端放置在支撐座上后，另一端放上施壓件，在通過壓力測試機對施壓件施加壓力，使施壓件將水泥石從模擬套管上脫離，同時記錄壓力測試機的最大壓力值，最后計算出固井界面的膠結(jié)強度。因此，較現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的測試步驟是先進行固井界面膠結(jié)強度測試，然后在進行現(xiàn)場施