本實(shí)用新型屬于油田勘探開(kāi)發(fā)鉆井完井領(lǐng)域，特別涉及一套油氣井固井水泥環(huán)膠結(jié)強(qiáng)度測(cè)定裝置。

背景技術(shù)：

固井水泥環(huán)的內(nèi)壁為固井一界面，固井水泥環(huán)的外壁為固井二界面，如何準(zhǔn)確評(píng)價(jià)固井一、二界面膠結(jié)性能，優(yōu)選出封隔效果最佳的固井水泥漿配方，以提高油氣采收率,具有重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

現(xiàn)有的技術(shù)不能對(duì)不同界面膠結(jié)強(qiáng)度進(jìn)行有效的測(cè)定，固井一、二界面膠結(jié)性能通常沒(méi)有一定的強(qiáng)度判斷；現(xiàn)有技術(shù)不能對(duì)其進(jìn)行很好的膠結(jié)強(qiáng)度的測(cè)定，內(nèi)外壁（固井一、二界面）膠結(jié)強(qiáng)度值同時(shí)測(cè)量。使得在實(shí)用過(guò)程中，出現(xiàn)各種各樣的損壞，損壞后影響施工作業(yè)的正常進(jìn)行，不能很好的進(jìn)行判斷固井一、二界面膠結(jié)性能，就會(huì)存在外力過(guò)大時(shí)候，水泥環(huán)不能承受而收到損壞的隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有不能很好的測(cè)定固井一、二界面膠結(jié)性能，本實(shí)用新型提供一種油氣井固井水泥環(huán)膠結(jié)強(qiáng)度測(cè)定裝置，本裝置通過(guò)模擬不同井眼與套管尺寸間水泥環(huán)的養(yǎng)護(hù)模具，不同界面膠結(jié)強(qiáng)度測(cè)定的加壓塊、支撐座附件的選擇，可以對(duì)水泥環(huán)不同界面的膠結(jié)強(qiáng)度值進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：

一種油氣井固井水泥環(huán)膠結(jié)強(qiáng)度測(cè)定裝置，包括殼體和芯管，所述的芯管位于殼體內(nèi)，芯管與殼體之間設(shè)有水泥環(huán)，所述水泥環(huán)上設(shè)有加壓塊，所述殼體下方設(shè)有支撐座。

所述支撐座為內(nèi)支撐座或外支撐座或內(nèi)、外支撐座一起。

所述的內(nèi)支撐座呈梯臺(tái)狀，內(nèi)支撐座上端位于芯管內(nèi)，內(nèi)支撐座的臺(tái)階與芯管的下端面接觸連接。

所述的外支撐座上端設(shè)有凹槽，所述的殼體位于凹槽內(nèi)，殼體的下端面與凹槽上的內(nèi)臺(tái)階接觸連接。

所述的加壓塊為環(huán)形加壓塊。

所述水泥環(huán)與殼體之間均勻涂有密封脂。

所述水泥環(huán)與芯管之間均勻涂有密封脂。

本實(shí)用新型的有益效果為：

本裝置通過(guò)模擬不同井眼與套管尺寸間水泥環(huán)的養(yǎng)護(hù)模具，不同界面膠結(jié)強(qiáng)度測(cè)定的壓塊、支撐座附件的選擇，可以對(duì)水泥環(huán)不同界面的膠結(jié)強(qiáng)度值進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定的固井水泥漿性能室內(nèi)評(píng)價(jià)新裝備。本裝置就是通過(guò)不同養(yǎng)護(hù)模具測(cè)量附件的選擇實(shí)現(xiàn)同一種水泥環(huán)不同界面膠結(jié)強(qiáng)度值準(zhǔn)確測(cè)定本實(shí)用新型包括模擬不同井眼與套管尺寸間水泥環(huán)的養(yǎng)護(hù)模具，不同界面膠結(jié)強(qiáng)度測(cè)定的壓塊、支撐座等附件，具備水泥環(huán)外壁、內(nèi)壁、內(nèi)+外壁同時(shí)三種不同模式測(cè)定功能。

以下將結(jié)合附圖進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

圖1為支撐座為內(nèi)支撐座的本裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為支撐座為外支撐座的本裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為支撐座為外支撐座+內(nèi)支撐座的本裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為養(yǎng)護(hù)模具的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，附圖標(biāo)記為：1、殼體；2、芯管；3、支撐座；4、水泥環(huán)；5、加壓塊；6、頂蓋；7、吊環(huán)；8、底蓋；9、螺栓。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

為了克服現(xiàn)有不能很好的測(cè)定固井一、二界面膠結(jié)性能，本實(shí)用新型提供一種油氣井固井水泥環(huán)膠結(jié)強(qiáng)度測(cè)定裝置，本裝置通過(guò)模擬不同井眼與套管尺寸間水泥環(huán)的養(yǎng)護(hù)模具，不同界面膠結(jié)強(qiáng)度測(cè)定的加壓塊、支撐座附件的選擇，可以對(duì)水泥環(huán)不同界面的膠結(jié)強(qiáng)度值進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定。

一種油氣井固井水泥環(huán)膠結(jié)強(qiáng)度測(cè)定裝置，包括殼體1和芯管2，所述的芯管2位于殼體1內(nèi)，芯管2與殼體1之間設(shè)有水泥環(huán)4，所述水泥環(huán)4上設(shè)有加壓塊5，所述殼體1下方設(shè)有支撐座3。

本裝置的應(yīng)用方式為：

（1）根據(jù)油井常規(guī)井尺寸，井眼（8 3/8″213mm）套管（5 1/2″139.7mm），選擇養(yǎng)護(hù)模具，自下而上的順序組裝備用（組件銜接處及可以接觸到水泥環(huán)4的部分必須均勻涂抹密封脂）。

（2）取800g水泥，加入16g降失水劑、8g膨脹劑、1.6g減阻劑、0.4g緩凝劑。按照GB/T 10238-2005第七章制備水泥漿。

（3）將水泥漿倒入準(zhǔn)備好的試模至試模深度約一半處，用搗棒均勻地?fù)v拌27次，繼續(xù)倒入水泥漿至中心管臺(tái)階下5mm，繼續(xù)用搗棒均勻地?fù)v拌27次。

（4）安裝頂蓋，放入養(yǎng)護(hù)裝置內(nèi)（在完成水泥漿制備后5min±15 s內(nèi)），并按照預(yù)定的養(yǎng)護(hù)方案（50℃/常壓）養(yǎng)護(hù)24h。

（5）將試模取出擦拭干凈，卸除底蓋與頂蓋。在室溫環(huán)境放置45min。

（6）選取與養(yǎng)護(hù)模尺寸對(duì)應(yīng)的支撐座3與加壓塊5，分別置于養(yǎng)護(hù)模的底部與上部，用壓力試驗(yàn)機(jī)測(cè)得外壁或內(nèi)壁或內(nèi)、外壁總和的膠結(jié)強(qiáng)度值。本裝置在支撐座3支撐的情況下，下端支撐對(duì)應(yīng)的部件，在水泥環(huán)4上端進(jìn)行加壓，當(dāng)水泥環(huán)4與其接觸的殼體1或芯管2或芯管2+殼體1之間出現(xiàn)移動(dòng)，則壓力試驗(yàn)機(jī)測(cè)停止測(cè)定，在壓力試驗(yàn)機(jī)測(cè)上測(cè)得外壁或內(nèi)壁或內(nèi)、外壁總和的膠結(jié)強(qiáng)度值。

壓力試驗(yàn)機(jī)加荷速率應(yīng)為每分鐘18 kN±2 kN，在試樣受壓期間至破壞前，不得調(diào)整壓力試驗(yàn)機(jī)的控制器。

本實(shí)施例中涉及的養(yǎng)護(hù)模具如圖4所示，包括包括殼體1和芯管2，所述的芯管2位于殼體1內(nèi)，殼體1上方設(shè)有頂蓋6，下端設(shè)有底蓋8，頂蓋6與底蓋8之間通過(guò)螺栓9固定連接。為了在結(jié)成水泥環(huán)4前更加便利打開(kāi)頂蓋6，在頂蓋6上設(shè)置了吊環(huán)7，這樣在拆除頂蓋的時(shí)候直接拉吊環(huán)7就可以了，方便了頂蓋6的揭開(kāi)。

所述水泥環(huán)4與殼體1之間均勻涂有密封脂。所述水泥環(huán)4與芯管2之間均勻涂有密封脂。

在結(jié)成水泥環(huán)4中，頂蓋6與底蓋8均與水泥環(huán)4進(jìn)行接觸，所以在頂蓋6與底蓋8上也涂抹有密封脂。

本實(shí)施例中所有與水泥環(huán)4接觸的部件上，均需要涂抹密封脂，這樣保證整個(gè)水泥環(huán)4是密封狀態(tài)的，不會(huì)出現(xiàn)漏氣或者測(cè)試壓力時(shí)不準(zhǔn)確的問(wèn)題。

實(shí)施例2：

基于上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，如圖1所示，本實(shí)施例中所述的內(nèi)支撐座呈梯臺(tái)狀，內(nèi)支撐座上端位于芯管2內(nèi)，內(nèi)支撐座的臺(tái)階與芯管2的下端面接觸連接。

所述的加壓塊5為環(huán)形加壓塊。

在水泥環(huán)4形成后，需要進(jìn)行測(cè)定壓力的時(shí)候，將內(nèi)支撐座連接在芯管2下端，內(nèi)支撐座的凸起剛好進(jìn)入芯管2內(nèi)，內(nèi)支撐座的臺(tái)階給芯管2提供支撐，保證的內(nèi)支撐座的支撐效果，然后在水泥環(huán)4的上端放置加壓塊5進(jìn)行環(huán)形加壓，當(dāng)芯管2與水泥環(huán)4之間出現(xiàn)松動(dòng)或移動(dòng)時(shí)，壓力試驗(yàn)機(jī)停止記錄，這樣在壓力試驗(yàn)機(jī)上測(cè)得內(nèi)壁的膠結(jié)強(qiáng)度值。

實(shí)施例3：

基于上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，如圖2所示，本實(shí)施例中，所述的外支撐座上端設(shè)有凹槽，所述的殼體1位于凹槽內(nèi)，殼體1的下端面與凹槽上的內(nèi)臺(tái)階接觸連接。

在水泥環(huán)4形成后，需要進(jìn)行測(cè)定壓力的時(shí)候，將殼體1放置在外支撐座的凹槽內(nèi)，殼體1下端面與凹槽的內(nèi)臺(tái)階接觸連接，這樣，外支撐座給整個(gè)裝置提供支撐，整個(gè)結(jié)好的水泥環(huán)4均位于外支撐座的凹槽內(nèi)，外支撐座整體保證了支撐效果，然后在水泥環(huán)4的上端放置加壓塊5進(jìn)行環(huán)形加壓，隨著壓力的增加，當(dāng)水泥環(huán)4與殼體1之間發(fā)生移動(dòng)時(shí)，則壓力試驗(yàn)機(jī)停止記錄，在壓力試驗(yàn)機(jī)上測(cè)得外壁的膠結(jié)強(qiáng)度值。

實(shí)施例4：

基于上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例中如圖3所示，所述的支撐座為內(nèi)支撐座和外支撐座兩個(gè)，內(nèi)外兩個(gè)支撐座分別按照上述實(shí)施例中所述的連接內(nèi)支撐座和外支撐座的方法進(jìn)行與其他部件連接，這樣，在加壓環(huán)5加壓的情況下，當(dāng)水泥環(huán)4同時(shí)與殼體1和芯管2發(fā)生移動(dòng)，則整個(gè)測(cè)定結(jié)束，在壓力試驗(yàn)機(jī)中測(cè)得內(nèi)、外壁的整體膠結(jié)強(qiáng)度值。這樣的結(jié)構(gòu)可以靈活應(yīng)用，采用不同的支撐座來(lái)進(jìn)行水泥環(huán)不同面上的強(qiáng)度測(cè)定，這樣的裝置組裝簡(jiǎn)單，操作方便。

同時(shí)，經(jīng)驗(yàn)和套管的尺寸根據(jù)實(shí)際的情況確定后及逆行選擇合適尺寸的養(yǎng)護(hù)模具，井眼（8 1/2″215.9mm）套管（5 1/2″139.7mm），也可以為更多其他的配套尺寸。例如：（1）油井養(yǎng)護(hù)模具（常規(guī)井井眼：8 3/8″213mm；套管：5 1/2″139.7mm；油井水平井井眼：8 3/8″213mm；套管：5 1/2″139.7mm）；（2）氣井養(yǎng)護(hù)模具（常規(guī)井井眼：8 1/2″215.9mm；套管：5 1/2″139.7mm；蘇南常規(guī)井井眼：8 1/2″215.9mm；套管：3 1/2″88.9mm；氣井水平井井眼：9″228.6mm；套管：7″177.8mm）；本裝置能及進(jìn)行內(nèi)壁（模擬一界面）膠結(jié)強(qiáng)度值測(cè)量；外壁（模擬二界面）膠結(jié)強(qiáng)度值測(cè)量；內(nèi)外壁（模擬一、二界面）膠結(jié)強(qiáng)度值同時(shí)測(cè)量。