專利名稱：一種測竄儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
所屬領(lǐng)域本實用新型涉及石油固井領(lǐng)域，具體地講是一種測定固井水泥漿防竄能力的測竄儀。
背景技術(shù)：
在固井時，固井水泥環(huán)空竄流將會帶來井口冒油氣、產(chǎn)能降低、地下流體污染、增產(chǎn)措施受限等危害。為避免產(chǎn)生上述水泥環(huán)空竄流的危害，在固井前需對水泥漿的防竄能力進(jìn)行測定，以適當(dāng)調(diào)整水泥漿的配方，從而防止固井時水泥環(huán)空竄流的產(chǎn)生。
根據(jù)國內(nèi)外的研究成果，發(fā)生水泥環(huán)空竄流的方式主要有以下三種1、水泥漿竄槽和泥餅干裂引起的油、氣、水竄。由于水泥漿頂替效率差，滯留鉆井液在環(huán)形空間形成竄槽的薄弱環(huán)節(jié)；另外，水泥漿凝固時可能吸收滯留泥餅的水分，造成泥餅干裂，可能造成油、氣、水竄的通道，從而引起水泥環(huán)空竄流。
2、界面微間隙引起的油、氣、水竄。當(dāng)水泥憋壓候凝釋放套管內(nèi)的壓力時，套管產(chǎn)生徑向收縮，使水泥環(huán)與套管和井壁的連接力減小或產(chǎn)生微間隙。此外，如果水泥漿體系不好，水化反應(yīng)造成體積收縮太大，這時也可能產(chǎn)生微間隙。當(dāng)微間隙達(dá)到20微米以上時，油、氣、水就可能沿此界面發(fā)生竄流。
3、水泥漿失重引起的油、氣、水竄。水泥漿在液相下能100％傳遞液柱壓力，水泥漿的孔隙壓力不小于地層壓力，地層流體不能竄入水泥漿柱。在塑相下，一方便，由于水泥具有一定的膠凝強度，產(chǎn)生“掛壁”作用，即在水化的水泥顆粒間以及井壁和套管之間，形成不同類型互相搭接的結(jié)構(gòu)網(wǎng)，使水泥柱部分重量懸掛在井壁和套管上，從而降低了水泥柱作用在下部地層的有效壓力。另一方便，由于水泥漿水化具有體積收縮的特性，使得水泥孔隙壓力不斷降低。水泥的總收縮包括基體內(nèi)內(nèi)的(化學(xué))收縮和表觀收縮。通常水泥基體的化學(xué)收縮為2-4％，表觀收縮小于0.5％。當(dāng)水泥孔隙壓力降至小于地層孔隙壓力時，地層流體就從水泥環(huán)中防竄阻力最小的地方進(jìn)去并延伸，直到阻力增長達(dá)到新的壓力平衡為止。這些薄弱地方包括水泥顆粒水化不良的地方、水泥水化因收縮造成的裂縫的地方、過多的自由水引起水帶的地方等。
水泥環(huán)空竄流是在水泥漿凝固過程中產(chǎn)生的，其過程為水泥漿凝固過程的傳壓方式是通過毛細(xì)孔進(jìn)行的，地層流體侵入孔隙必須克服水泥孔隙中的靜液柱壓力和地層流體在孔隙流動時的阻力。而水泥漿孔隙的壓力隨著水泥漿的凝固而逐漸減小，水泥漿的孔隙阻力隨著水泥漿的凝固而逐漸增大。當(dāng)水泥漿的孔隙壓力加上水泥漿的孔隙阻力小于地層流體的壓力時，水泥環(huán)空竄流產(chǎn)生。
現(xiàn)在，傳統(tǒng)的測竄方法是根據(jù)水泥漿的膠凝強度、失水、過渡時間等性能參數(shù)評價水泥漿的防竄能力。但由于只有在地層流體壓力大于水泥孔隙壓力時，地層流體才有可能從水泥環(huán)中防竄能力最小的地方進(jìn)去并延伸，產(chǎn)生水泥環(huán)空竄流。因此，水泥漿的防竄能力應(yīng)該由地層流體能進(jìn)入水泥漿基體時的阻力和上竄的距離來衡量。而水泥漿的膠凝強度反映的是水泥漿的平均剪切應(yīng)力，無法反映水泥膠接最薄弱的地方的應(yīng)力，因此不能科學(xué)地評價水泥漿地防竄能力。并且，由于水泥漿的失水反映的是水泥漿水化初期水泥漿保留配漿水的能力，而竄流主要發(fā)生在水泥水化中后期，兩者沒有必然的聯(lián)系，因此，它也不能科學(xué)地反映水泥漿地防竄能力。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種測竄儀，利用該裝置可定性定量，客觀測定水泥漿的防竄能力。
本實用新型的目的可采用如下技術(shù)方案來實現(xiàn)，一種測竄儀，該裝置至少包括
一U形水泥漿筒，U形水泥漿筒的一端連接于能夠持續(xù)提供恒定壓力的氣體供壓源，另一端連接于實時采集壓力信號的測壓元件；一柱形水泥漿筒，該柱形水泥漿筒的筒徑與U形水泥漿筒的筒徑相等，該柱形水泥漿筒的上端連接于能夠持續(xù)提供恒定壓力的氣體壓力源；該柱形水泥漿筒的上端設(shè)有隔離活塞，并于該底端連接有實時采集壓力信號的測壓元件；一溫控裝置，控制該U形水泥漿筒和柱形水泥漿筒的升溫速率和恒定溫度與模擬地層的一致。
所述的測壓元件可為壓力傳感器，該壓力傳感器的信號輸出端連接于數(shù)據(jù)處理器，通過該數(shù)據(jù)處理器記錄并觀測所測得的壓力。
其中，氣體壓力源可通過一壓力控制器控制該壓力一直保持恒定。該壓力控制器由連接于氣體壓力源和地層模擬流體介質(zhì)之間的調(diào)壓閥和測壓元件構(gòu)成，該測壓元件的信號輸出端連接于調(diào)壓閥的信號輸入端，該調(diào)壓閥信號輸出端連接于氣體壓力源的信號輸入端。該測壓元件可將測得的壓力信號傳遞給調(diào)壓閥，使調(diào)壓閥控制氣體壓力源提供的壓力達(dá)到預(yù)定值，并保持該壓力一直恒定。所述的測壓元件可為壓力傳感器，該壓力傳感器的信號輸出端同時連接于一數(shù)據(jù)處理器，該壓力傳感器可將測得的壓力信號同時傳送給一數(shù)據(jù)處理器，通過該數(shù)據(jù)處理器實時記錄并觀測該壓力。
所述柱形水泥漿筒上端設(shè)有的隔離活塞與該柱形水泥漿筒之間可設(shè)有動密封。
本實用新型中的柱形水泥漿筒和U形水泥漿筒的上端口可分別設(shè)有密封頂塞，并于頂塞上分別開設(shè)有通孔。
本實用新型的U形水泥漿筒可進(jìn)一步由“H”形水泥漿筒構(gòu)成，該“H”形水泥漿筒的兩直筒的底部端口均設(shè)有密封底塞，在底塞上方的兩直筒下部設(shè)有橫向連通孔，該橫向連通孔的端口設(shè)有活動堵塞，所述的底塞旋緊于“H”形水泥漿筒底端兩端口且活動堵塞上緊于橫向連通孔的端口，形成所述的U形水泥漿筒。
本實用新型的溫控裝置包括實時測得的U形水泥漿筒和柱形水泥漿筒的溫度信號測溫元件、將該信號與模擬地層的溫度模式進(jìn)行比較處理并獲得的控制信號的溫控器、加熱U形水泥漿筒和柱形水泥漿筒的加熱器，該測溫元件的信號輸出端連接于溫控器的信號輸入端，該溫控器的信號輸出端連接于加熱器。該測溫元件將實時測得的U形水泥漿筒和柱形水泥漿筒的溫度信號傳遞給溫控器，該溫控器將該信號與模擬地層的溫度模式進(jìn)行比較處理后，將獲得的控制信號傳送給加熱器，控制加熱器的工作狀態(tài)，使U形水泥漿筒和柱形水泥漿筒的升溫速率和恒定溫度與模擬地層的一致。
本實用新型的U形水泥漿筒和柱形水泥漿筒的筒體可為一體結(jié)構(gòu)，其可設(shè)于一加熱套內(nèi)，并于筒體上設(shè)有插設(shè)測溫元件的插孔。
地層流體竄流是在水泥漿孔隙壓力加上孔隙阻力小于地層流體壓力時才發(fā)生的。水泥水化初期，水泥漿為液態(tài)，U形水泥漿筒兩端的壓力等于地層流體壓力，沒有竄流發(fā)生。當(dāng)水泥漿為塑態(tài)和固態(tài)時，U形水泥漿筒內(nèi)的水泥漿在固化過程中因體積收縮和膠凝掛壁造成孔隙壓力下降，表現(xiàn)為U形水泥漿筒兩端的壓力不一樣。高壓端的地層流體將向相對低壓的水泥漿孔隙壓力端流動。地層流體從U形水泥漿筒的一端竄通到另一端所需的壓差越大，表明水泥漿的防竄能力越強，水泥漿的防竄阻力越大。當(dāng)然，地層流體不能竄穿的情況下，防竄能力最強。因此，在水泥漿固化過程中，U形水泥漿筒內(nèi)地層流體壓力與水泥漿孔隙壓力的差值大小將客觀反應(yīng)孔隙阻力的大小。
基于此，本實用新型通過模擬水泥漿在固井中固化過程中所測定其孔隙壓力的變化，或地層壓力與孔隙壓力的差值變化，定性定量地客觀反應(yīng)了水泥漿的防竄能力，從而克服了現(xiàn)有對水泥漿方竄能力測定不準(zhǔn)確的缺陷。
本實用新型的測竄工作原理為1、模擬水泥漿水化環(huán)境。
(1)溫度。在水泥水化的所有環(huán)境因素中，溫度對水泥的水化速度影響最大。溫度越高，水化速度越快。因此，本實用新型在測竄過程中需準(zhǔn)確控制固井水泥漿的升溫速度和恒定溫度。本實用新型采用的溫度控制器有效實現(xiàn)了對水泥漿水化環(huán)境溫度的模擬。
(2)液柱壓力。液柱壓力對水泥的水化速度有一定的影響，但當(dāng)壓力超過21Mpa時，壓力對水泥強度的影響很小。在本實用新型中，U形水泥漿筒的液柱壓力等于地層流體壓力加上水泥漿水泥漿的漿柱壓力。由于該水泥漿的漿柱壓力很小，可以忽略不計。柱形水泥漿筒的液柱壓力可由連接于其下端的測壓元件測定。
(3)底層流體的性質(zhì)與壓力不同地層流體的性質(zhì)(油、氣、水)具有不同的孔隙流動阻力。地層流體的壓力與水泥漿失重后的孔隙壓力的差值代表了地層流體侵入水泥漿基體的能量。而地層流體的壓力始終保持恒定。本實用新型采用氣體壓力源持續(xù)供給底層模擬介質(zhì)壓力，使之一直保持模擬地層的恒定壓力。
(4)水泥漿的掛壁效應(yīng)環(huán)空水泥漿的封固段較長，地層表面比較粗糙，掛壁效應(yīng)相對明顯。因此，本實用新型的設(shè)計需要盡量加大水泥漿水泥漿的掛壁效應(yīng)，以獲得在很短的水泥漿筒內(nèi)與比較長的井筒中具有相同的掛壁效果。本實用新型的U形水泥漿筒可有效模擬該掛壁效應(yīng)。
(5)水泥漿的幾何尺寸水泥漿的直徑越小，水泥漿的失重越快。本實用新型的測定失重的柱形水泥漿筒和檢測地層流體竄流的U形水泥漿筒的筒徑和水泥漿柱的高度均相同，并且溫度和壓力完全相同，因此，水泥漿的失重時刻、失重速度完全同步。因此，可通過觀測柱形水泥漿筒的失重情況，來判斷U形水泥漿筒是否固化。
2、檢測、記錄水泥漿的孔隙壓力和竄流阻力。
(1)通過柱形水泥漿筒準(zhǔn)確檢測、記錄水泥漿從液態(tài)到塑態(tài)，從塑態(tài)到固態(tài)的水泥孔隙壓力的變化過程，由此刻判斷水泥漿在某一時刻漿體狀態(tài)。水泥漿在塑態(tài)下，失重開始，在固態(tài)下失重結(jié)束，而在失重其間最容易發(fā)生氣竄。失重結(jié)束，水泥漿中竄槽長度不再增長，也不會縮短。此時，應(yīng)停止測竄，防止水泥漿固死在水泥漿筒內(nèi)。
(2)準(zhǔn)確測定和記錄U形水泥漿筒兩端的壓差變化。在水泥漿為液態(tài)下，壓差為零；在塑態(tài)下，隨著水泥漿的不斷固化，水泥漿的強度逐漸增加，水泥漿的掛壁作用也不斷增強，水泥漿基體內(nèi)的化學(xué)收縮也逐漸加劇，使得水泥漿的孔隙壓力逐漸降低，此時，地層流體壓力大于水泥漿的孔隙壓力，地層流體具有克服水泥的孔隙阻力從U形水泥漿筒的一端竄穿到另一端的趨勢。對于防竄能力差的水泥漿，地層流體在較小的壓差作用下就能竄穿，而對于防竄能力強的水泥漿，需要較大的壓差才能竄穿。當(dāng)然，地層流體一直沒有竄穿的水泥漿的防竄能力更強。因此，本實用新型通過測定地層流體竄穿時的壓差大小即可客觀準(zhǔn)確地反映水泥漿在模擬的地層流體壓力和地層溫度環(huán)境中的防竄能力，從而定性定量地測得了水泥漿的防竄能力。


圖1本實用新型測竄原理示意圖；圖2本實用新型的U形水泥漿筒和柱形水泥漿筒俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3本實用新型圖2的A-A剖視圖；圖4本實用新型圖2的B-B剖視圖；圖5本實用新型柱形水泥漿筒在水泥固化過程中的失重曲線示意圖；圖6本實用新型U形水泥漿筒在水泥漿固化過程中竄穿時的壓力曲線示意圖；圖7本實用新型U形水泥漿筒在水泥漿固化過程中未竄穿的壓力曲線示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型提供了一種測竄儀，該裝置至少包括一U形水泥漿筒1，U形水泥漿筒1的一端12連接于能夠持續(xù)提供恒定壓力的氣體供壓源5，另一端11連接于實時采集壓力信號的測壓元件63；一柱形水泥漿筒2，該柱形水泥漿筒2的筒徑與U形水泥漿筒1的筒徑相等，該柱形水泥漿筒2的上端連接于能夠持續(xù)提供恒定壓力的氣體壓力源5；該柱形水泥漿筒2的上端設(shè)有隔離活塞24，并于該底端21連接有實時采集壓力信號的測壓元件61；一溫控裝置，控制該U形水泥漿筒1和柱形水泥漿筒2的升溫速率和恒定溫度與模擬地層的一致。
在測竄時，于該柱形水泥漿筒2的底端21加入隔離液23，分別向U形水泥漿筒1和柱形水泥漿筒2內(nèi)灌入配制好的水泥漿3，并保持該U形水泥漿筒1和柱形水泥漿筒2內(nèi)的水泥漿柱高度基本一致；在該U形水泥漿筒1的一端11加入隔離液13，在柱形水泥漿筒2的漿柱上加設(shè)隔離活塞24，并同時在該活塞24上和U形水泥漿筒1的另一端12加入地層流體模擬介質(zhì)4，并通過氣體壓力源5將其加壓至模擬地層流體壓力，一直保持該壓力恒定；由溫控裝置控制U形水泥漿筒1和柱形水泥漿筒2的溫度，使其的升溫速率和恒定溫度與模擬地層的一致；采集測壓元件63連續(xù)測定的U形水泥漿筒1一端11的隔離液13的壓力P1或采集測壓元件61、63連續(xù)測得的U形水泥漿筒兩端的壓力P1、P3，并觀測該壓力P1的或P1、P3壓力差的變化；采集測壓元件61連續(xù)測定的柱形水泥漿筒2底端21隔離液23的壓力P2，并觀測該壓力P2的變化；當(dāng)壓力P1或P1、P3壓力差的變化趨勢有大幅反向時，記錄該壓力P1，并結(jié)束測竄；或者當(dāng)壓力P1下降后趨平，但壓力P2急速下降后第一次趨平時，記錄該壓力P1，并結(jié)束測竄。
在上述測竄過程中，由于U形水泥漿筒1的另一端12的地層流體模擬介質(zhì)4一直保持恒定的模擬地層流體壓力；在水泥漿固化過程中，水泥漿收縮所發(fā)生的孔隙壓力的變化，可完全傳遞給測定U形水泥漿筒1的一端11的隔離液13，因此，隔離液13的壓力變化即為水泥漿固化過程中的孔隙壓力的變化。在水泥漿為液態(tài)時，地層流體的壓力完全傳遞給一端11的隔離液13，該隔離液體現(xiàn)的水泥漿孔隙壓力與地層流體壓力相等，隨著水泥漿的不斷固化，水泥漿的強度逐漸增加，水泥漿的掛壁作用也不斷增強，水泥漿基體內(nèi)的化學(xué)收縮也逐漸加劇，使得水泥漿的孔隙壓力逐漸降低，此時，地層流體壓力大于水泥漿的孔隙壓力，地層流體具有克服水泥的孔隙阻力從U形水泥漿筒1的一端11竄穿到另一端12的趨勢。當(dāng)?shù)貙恿黧w竄穿時，水泥孔隙壓力逐漸增大至地層流體壓力或者說地層流體壓力與水泥漿孔隙壓力的差值大幅縮小，如圖6所示。因此，只要觀測水泥漿孔隙壓力的變化或壓差變化即可判斷當(dāng)水泥漿在固化過程中是否被地層流體竄穿。由于對于防竄能力差的水泥漿，地層流體在較小的壓差作用下就能竄穿，而對于防竄能力強的水泥漿，需要較大的壓差才能竄穿。當(dāng)然，地層流體一直沒有竄穿的水泥漿的防竄能力更強。因此，本實用新型通過測定地層流體竄穿時的壓差大小即可客觀準(zhǔn)確地反映水泥漿在模擬的地層流體壓力和地層溫度環(huán)境中的防竄能力，從而定性定量地測得了水泥漿的防竄能力。
如果地層流體在當(dāng)水泥漿處于固態(tài)時沒有竄穿，地層流體將被水泥柱封住，不會再發(fā)生竄穿現(xiàn)象。如圖7所示，水泥漿的孔隙壓力下降到某一數(shù)值后保持恒定，或者壓差上升到某一數(shù)值后保持恒定。此時為避免水泥固死在U形水泥漿筒1內(nèi)，應(yīng)停止測竄。對于柱形水泥漿筒2，如圖5所示，當(dāng)水泥漿為液態(tài)C時，其上端加設(shè)的恒定的地層流體壓力傳遞給其下端的隔離液，該隔離液的壓力也保持恒定，當(dāng)水泥漿逐漸固化處于塑態(tài)D時，失重開始，水泥漿的掛壁作用逐漸增強，隔離液所受到的壓力逐漸較小，當(dāng)水泥漿處于固態(tài)E時，失重結(jié)束，其壓力P2降到最小。因此，當(dāng)觀測本實用新型的柱形水泥漿筒2下端的壓力P2下降后趨平時，表明其中水泥漿已經(jīng)處于固態(tài)。由于U形水泥漿筒1的筒徑與水泥漿柱的高度均與柱形水泥漿筒2的相同，因此，也表明該U形水泥漿筒1內(nèi)的水泥漿已經(jīng)固化，地層流體將不會竄穿水泥漿，可以停止測竄。并且可以得出該水泥漿防竄能力較強的結(jié)論。
本實用新型的氣體供壓源5可具體采用氮氣源。根據(jù)測竄的要求，該地層模擬介質(zhì)可為氮氣、水或油或其他地層流體。如果要測定水泥漿的防氣竄能力，可直接將氮氣通過氣體壓力源5加到U形水泥漿筒1的一端12，形成模擬的具有恒定壓力的氣體地層流體。測油竄時，可將相應(yīng)的油先加到U形水泥漿筒1的一端12的水泥漿上，然后在通過氣體供壓源5將其加壓到所需的地層流體壓力，保持其恒定。同樣，測水竄時，可將相應(yīng)的油先加到U形水泥漿筒1的一端12的水泥漿上，然后在通過氣體供壓源5將其加壓到所需的地層流體壓力，保持其恒定。
柱形水泥漿筒2的上端連接氣體壓力源可如圖1所示，是與U形水泥漿筒1共用的氣體壓力源5，也可是單獨的氣體壓力源。該柱形水泥漿筒2的上端設(shè)有的隔離活塞24，可以避免氣體或其他地層流體接觸其內(nèi)的水泥漿3，但能夠?qū)毫鬟f給水泥漿3。該隔離活塞24與柱形水泥漿筒2的筒壁之間可進(jìn)一步設(shè)有動密封。該柱形水泥漿筒2底端連接有實時采集壓力信號的測壓元件62，以測定水泥漿固化過程中的失重情況，并籍此判斷水泥漿在某一時刻的漿體狀態(tài)。
本實用新型中的U形水泥漿筒1一端11的隔離液13可為石蠟油或其他具有傳壓功能的液體。
本實用新型中的地層模擬流體介質(zhì)加壓的氣體壓力源5可通過一壓力控制器控制該壓力一直保持恒定。如圖1所示，壓力控制器可由連接于氣體壓力源5和地層模擬流體介質(zhì)4之間的調(diào)壓閥51和測壓元件52構(gòu)成，該測壓元件52的信號輸出端連接于調(diào)壓閥51的信號輸入端，該調(diào)壓閥51信號輸出端連接于氣體壓力源5的信號輸入端。該測壓元件52將測得的壓力信號傳遞給調(diào)壓閥51，使調(diào)壓閥51控制地層模擬流體介質(zhì)4加壓到預(yù)定值，并保持該壓力一直恒定。該測壓元件52可具體為壓力傳感器，該壓力傳感器的信號輸出端同時連接于一數(shù)據(jù)處理器7，該壓力傳感器可將測得的壓力信號同時傳送給數(shù)據(jù)處理器7，通過該數(shù)據(jù)處理器7實時記錄并觀測該壓力。
如圖1所示，本實用新型的溫控裝置可采用現(xiàn)有常規(guī)的溫控裝置，其可具體包括實時測得的U形水泥漿筒1和柱形水泥漿筒2的溫度信號測溫元件、將該信號與模擬地層的溫度模式進(jìn)行比較處理并獲得的控制信號的溫控器82、加熱U形水泥漿筒1和柱形水泥漿筒2的加熱器83，該測溫元件81的信號輸出端連接于溫控器82的信號輸入端，該溫控器82的信號輸出端連接于加熱器83。該溫控器82將該信號與模擬地層的溫度模式進(jìn)行比較處理后，將獲得的控制信號傳送給加熱器83，控制加熱器83的工作狀態(tài)，使U形水泥漿筒1和柱形水泥漿筒2的升溫速率和恒定溫度與模擬地層的一致。上述的溫控器82可采用市場上的常規(guī)溫控器，只要在使用時輸入所需的模擬底層的升溫速率參數(shù)和最終的恒定溫度參數(shù)即可。
如圖2所述的U形水泥漿筒1和柱形水泥漿筒2的筒體可為一體結(jié)構(gòu)。其在制造時，可首先鑄出三個筒徑相等的水泥漿筒，然后，從一側(cè)將其中的兩個水泥漿筒打通，形成U形水泥漿筒。而其中單獨的水泥漿筒即為柱形水泥漿筒2。該筒體上設(shè)有插設(shè)測測溫元件的插孔。在測竄時，可將該筒體設(shè)于一作為加熱器83的加熱套內(nèi)。該測溫元件可具體為熱電偶。該熱電偶將測得的溫度信號傳遞給溫控器82，該溫控器82將該信號與模擬地層的溫度模式進(jìn)行比較處理后，將獲得的控制信號傳送給加熱套，控制加熱套的工作狀態(tài)，使U形水泥漿筒1和柱形水泥漿筒2的升溫速率和恒定溫度與模擬地層的一致。
在本實用新型中，測壓元件63可將測得的壓力信號傳送給數(shù)據(jù)處理器7，通過該數(shù)據(jù)處理器7實時記錄并觀測該壓力。
本實用新型中的測壓元件61、62、63均可為壓力傳感器，該壓力傳感器的信號輸出端連接于數(shù)據(jù)處理器7，通過該數(shù)據(jù)處理器7記錄并觀測所測得的壓力。
為保證測竄過程中顯示的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，數(shù)據(jù)處理器7的信號采樣點不低于每5秒100次。
該數(shù)據(jù)處理器7可將實時接收到的信號進(jìn)行存儲、分析，并可顯示變化曲線，以利于直觀觀測信號的變化趨勢。
如圖3、圖4所示，本實用新型中的柱形水泥漿筒2和U形水泥漿筒1的上端口可分別設(shè)有密封頂塞25、15、16，并于頂塞25、15、16上分別開設(shè)有通孔251、151、161。測竄時，旋出頂塞25、15、16，加入水泥漿后，在U形水泥漿筒1的一端加入隔離液13，柱形水泥漿筒2的上端裝上隔離活塞23，然后旋上該頂塞25、15、16，氣體壓力源5可通過通孔251、151連通于水泥漿筒，加上模擬地層流體壓力。測壓元件63通過通孔161測得隔離液13的壓力P1。
本實用新型的U形水泥漿筒1可進(jìn)一步由“H”形水泥漿筒構(gòu)成，該“H”形水泥漿筒的兩直筒的底部端口均設(shè)有密封底塞17，在底塞17上方的兩直筒下部設(shè)有橫向連通孔18，該橫向連通孔18的外端口設(shè)有活動堵塞(圖中未示)，所述的底塞17旋緊于“H”形水泥漿筒底端兩端口且活動堵塞上緊于橫向連通孔18的外端口，形成所述的U形水泥漿筒1。該頂塞25、15、16可如圖3、圖4所示分別與柱形水泥漿筒2和U形水泥漿筒1的上端口螺紋連接。在測竄結(jié)束后可打開該底塞17和橫向連通孔18外端口的活動堵塞，清理U形水泥漿筒1兩直筒內(nèi)的水泥漿柱，并可打開橫向連通孔18外端口的活動堵塞，清理橫向連通孔18內(nèi)的水泥塊。
當(dāng)本實用新型需測定水泥漿在地層環(huán)境溫度高于90攝氏度時的水泥漿的防竄能力時，為了模擬固井水泥漿凝固過程的真實情況，可把水泥漿先放在高溫高壓稠化儀中預(yù)稠化。在水泥稠化時間前1小時30分鐘開始冷卻和自然降壓，待水泥漿溫度降至90攝氏度左右時泄完剩余壓力，將預(yù)處理過的水泥漿按常規(guī)的測竄方法倒入U形水泥漿筒1和柱形水泥漿筒2中，進(jìn)行測竄。
由于本實用新型的測竄儀可以模擬水泥漿在固井中地固化過程，測定其孔隙壓力的變化，或地層壓力與孔隙壓力的差值變化，定性定量地客觀反應(yīng)了水泥漿的防竄能力，從而克服了現(xiàn)有對水泥漿方竄能力測定不準(zhǔn)確的缺陷。
上述實施例為本實用新型的一種具體實施方式
，僅用于說明本實用新型，而非用于限制本實用新型。
權(quán)利要求1.一種測竄儀，其特征在于，該裝置至少包括一U形水泥漿筒，U形水泥漿筒的一端連接于能夠持續(xù)提供恒定壓力的氣體供壓源，另一端連接于實時采集壓力信號的測壓元件；一柱形水泥漿筒，該柱形水泥漿筒的筒徑與U形水泥漿筒的筒徑相等，該柱形水泥漿筒的上端連接于的氣體壓力源；該柱形水泥漿筒的上端設(shè)有隔離活塞，并于該底端連接有實時采集壓力信號的測壓元件；一溫控裝置，控制該U形水泥漿筒和柱形水泥漿筒的升溫速率和恒定溫度與模擬地層的一致。
2.如權(quán)利要求1所述的一種測竄儀，其特征在于，所述的測壓元件可為壓力傳感器，該壓力傳感器的信號輸出端連接于一數(shù)據(jù)處理器，該數(shù)據(jù)處理器記錄并觀測所測得的壓力。
3.如權(quán)利要求1所述的一種測竄儀，其特征在于，所述的氣體壓力源可通過一壓力控制器控制該壓力一直保持恒定。
4.如權(quán)利要求3所述的一種測竄儀，其特征在于，所述的壓力控制器由連接于氣體壓力源和地層模擬流體介質(zhì)之間的調(diào)壓閥和測壓元件構(gòu)成，該測壓元件的信號輸出端連接于調(diào)壓閥的信號輸入端，該調(diào)壓閥信號輸出端連接于氣體壓力源的信號輸入端。
5.如權(quán)利要求4所述的一種測竄儀，其特征在于，所述的測壓元件可為壓力傳感器，該壓力傳感器的信號輸出端同時連接于一數(shù)據(jù)處理器，該數(shù)據(jù)處理器實時記錄并觀測該壓力。
6.如權(quán)利要求1所述的一種測竄儀，其特征在于，所述柱形水泥漿筒上端設(shè)有的隔離活塞與該柱形水泥漿筒之間設(shè)有動密封。
7.如權(quán)利要求1所述的一種測竄儀，其特征在于，所述的柱形水泥漿筒和U形水泥漿筒的上端口分別設(shè)有密封頂塞，并于頂塞上分別開設(shè)有通孔。
8.如權(quán)利要求1或7所述的一種測竄儀，其特征在于，所述的U形水泥漿筒由“H″形水泥漿筒構(gòu)成，該H″形水泥漿筒的兩直筒的底部端口均設(shè)有密封底塞，在底塞上方的兩直筒下部設(shè)有橫向連通孔，該橫向連通孔的端口設(shè)有活動堵塞，所述的底塞旋緊于“H″形水泥漿筒底端兩端口且活動堵塞上緊于橫向連通孔的端口，形成所述的U形水泥漿筒。
9.如權(quán)利要求1所述的一種測竄儀，其特征在于，所述溫控裝置包括實時測得的U形水泥漿筒和柱形水泥漿筒的溫度信號測溫元件、將該信號與模擬地層的溫度模式進(jìn)行比較處理并獲得的控制信號的溫控器、加熱U形水泥漿筒和柱形水泥漿筒的加熱器，該測溫元件的信號輸出端連接于溫控器的信號輸入端，該溫控器的信號輸出端連接于加熱器。
10.如權(quán)利要求1所述的一種測竄儀，其特征在于，所述的U形水泥漿筒和柱形水泥漿筒的筒體為一體結(jié)構(gòu)，其可設(shè)于一加熱套內(nèi)，并于筒體上設(shè)有插設(shè)測溫元件的插孔。
專利摘要本實用新型一種測竄儀，其至少包括一U形水泥漿筒，U形水泥漿筒的一端連接于能夠持續(xù)提供恒定壓力的氣體供壓源，另一端連接于實時采集壓力信號的測壓元件；一柱形水泥漿筒，該柱形水泥漿筒的筒徑與U形水泥漿筒的筒徑相等，該柱形水泥漿筒的上端連接于氣體壓力源；該柱形水泥漿筒的上端設(shè)有隔離活塞，并于該底端連接有實時采集壓力信號的測壓元件；一溫控裝置，控制該U形水泥漿筒和柱形水泥漿筒的升溫速率和恒定溫度與模擬地層的一致。利用本實用新型的測竄儀可定性定量，客觀測定水泥漿的防竄能力。
文檔編號G01D21/00GK2646667SQ03244508
公開日2004年10月6日 申請日期2003年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月3日
發(fā)明者羅宇維, 何全凱, 楊振宇 申請人:中海油田服務(wù)股份有限公司, 沈陽航空工業(yè)學(xué)院應(yīng)用技術(shù)研究所