固井水泥環(huán)模擬試樣和制備方法、其性能試驗(yàn)裝置和方法
【專利摘要】公開了固井水泥環(huán)模擬試樣和制備方法、其性能試驗(yàn)裝置和方法，屬于固井性能評(píng)價(jià)技術(shù)領(lǐng)域。該試樣包括試樣本體、套管、水泥環(huán)。該試樣的制備方法包括制取試樣本體；選擇套管；在本體上鉆取盲孔；將套管設(shè)置到盲孔中；在環(huán)形容置空間內(nèi)充填水泥漿；養(yǎng)護(hù)，制得該試樣。該試驗(yàn)裝裝置包括該試樣、真三軸加載室、液壓管、液壓伺服系統(tǒng)、探傷裝置。該試驗(yàn)方法包括組裝該試驗(yàn)裝裝置；啟動(dòng)液壓伺服系統(tǒng)，得到經(jīng)過液壓壓裂的試樣；取出經(jīng)過液壓壓裂的試樣；了解經(jīng)過液壓壓裂的試樣的傷情；對(duì)傷情進(jìn)行分析；根據(jù)傷情的分析結(jié)果對(duì)固井水泥環(huán)的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過其對(duì)水泥材料力學(xué)性能進(jìn)行評(píng)估，選取更優(yōu)的固井水泥材料，為保證油氣井的生產(chǎn)安全提供技術(shù)參考。
【專利說(shuō)明】
固井水泥環(huán)模擬試樣和制備方法、其性能試驗(yàn)裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及固井性能評(píng)價(jià)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種固井水泥環(huán)模擬試樣和制備方法、其性能試驗(yàn)裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]油氣井井筒是通過鉆完井形成的油氣資源通道，主要由套管、水泥環(huán)和地層3個(gè)部分組成，由固井水泥環(huán)將地層與套管密封，防止氣體從環(huán)空中溢出，且良好的固井水泥環(huán)質(zhì)量是套管安全的保障。固井質(zhì)量合格的井在鉆井液密度變化、試壓、酸壓、采氣引起井內(nèi)壓力變化，水泥環(huán)在高應(yīng)力作用下可能發(fā)生塑性變形，當(dāng)井內(nèi)壓力降低時(shí)，水泥石與套管壁、變形不協(xié)調(diào)，形成微環(huán)隙；當(dāng)井內(nèi)持續(xù)高壓時(shí)，水泥石塑性變形超過極限變形，水泥石力學(xué)完整性破壞。
[0003]通過科學(xué)設(shè)計(jì)水泥漿體系并采取有效的技術(shù)措施，防止水泥環(huán)力學(xué)完整性和水力密封性失效，減少地層流體在井眼整個(gè)壽命期間無(wú)控制流動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，保證油氣井安全鉆進(jìn)與開采。水泥環(huán)失效，導(dǎo)致氣體泄漏，增加井口放壓成本、危害環(huán)境、影響安全生產(chǎn)作業(yè)、油氣資源浪費(fèi)、補(bǔ)救費(fèi)用高、可能造成整口井報(bào)廢。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供一種固井水泥環(huán)模擬試樣和制備方法、其性能試驗(yàn)裝置和方法，其能夠針對(duì)不同井下工況時(shí)，套管內(nèi)壓及地層應(yīng)力變化對(duì)固井水泥材料的力學(xué)性能進(jìn)行評(píng)估，選取更優(yōu)的固井水泥材料，為保證油氣井的生產(chǎn)安全提供技術(shù)參考，從而更加適于實(shí)用。
[0005]為了達(dá)到上述第一個(gè)目的，本發(fā)明提供的固井水泥環(huán)的技術(shù)方案如下:
[0006]本發(fā)明提供的固井水泥環(huán)模擬試樣包括試樣本體、套管、水泥環(huán)，
[0007]在所述試樣本體上開設(shè)有盲孔，
[0008]所述套管的外徑<所述盲孔的孔徑，所述套管的長(zhǎng)度>所述盲孔的深度，所述套管設(shè)置于所述盲孔中，使得所述套管的外壁與所述盲孔壁之間構(gòu)成環(huán)形容置空間；所述套管在超出所述盲孔的部分設(shè)有連接部，
[0009]水泥容置與所述環(huán)形容置空間形成所述水泥環(huán)。
[0010]本發(fā)明提供的固井水泥環(huán)還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0011]作為優(yōu)選，用于形成所述水泥環(huán)的水泥的型號(hào)可變。
[0012]作為優(yōu)選，所述連接部為第一螺紋或者卡扣結(jié)構(gòu)的子端。
[0013]作為優(yōu)選，所述試樣本體的規(guī)格為800mm X 800mm X 800mm;所述盲孔的直徑為210mm，所述盲孔的深度為600mm;所述套管的外徑為150mm，所述套管的長(zhǎng)度為650_。
[0014]為了達(dá)到上述第二個(gè)目的，本發(fā)明提供的固井水泥環(huán)的制備方法的技術(shù)方案如下:
[0015]本發(fā)明提供的固井水泥環(huán)模擬試樣的制備方法包括以下步驟:
[0016]制取試樣本體；
[0017]選擇套管，其中，所述套管的一端加工有連接部；
[0018]在所述試樣本體上鉆取盲孔，使得所述套管的外徑<所述盲孔的孔徑，所述套管的長(zhǎng)度>所述盲孔的深度；
[0019]將所述套管設(shè)置到所述盲孔中，使得所述套管的外壁與所述盲孔壁之間構(gòu)成環(huán)形容置空間；
[0020]在所述環(huán)形容置空間內(nèi)充填水泥漿，得到中間產(chǎn)物；
[0021 ]對(duì)所述中間產(chǎn)物進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，使得所述水泥漿充分凝固，制得所述固井水泥環(huán)模擬試樣。
[0022]本發(fā)明提供的固井水泥環(huán)的制備方法還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0023]作為優(yōu)選，所述制取試樣本體是通過將挖掘得到的巖心切割后得到的。
[0024]作為優(yōu)選，在所述試樣本體上鉆取盲孔時(shí)，選用的鉆頭是金剛石鉆頭。
[0025]作為優(yōu)選，在所述環(huán)形容置空間內(nèi)充填水泥漿后，還包括震蕩的步驟。
[0026]作為優(yōu)選，對(duì)所述中間產(chǎn)物進(jìn)行養(yǎng)護(hù)時(shí)，養(yǎng)護(hù)溫度的取值范圍為65°C?85°C，養(yǎng)護(hù)濕度的取值范圍為30%?50 %。
[0027]為了達(dá)到上述第三個(gè)目的，本發(fā)明提供的固井水泥環(huán)性能試驗(yàn)裝置的技術(shù)方案如下:
[0028]本發(fā)明提供的固井水泥環(huán)性能試驗(yàn)裝裝置包括固井水泥環(huán)模擬試樣、真三軸加載室、液壓管、液壓伺服系統(tǒng)、探傷裝置，
[0029]所述真三軸加載室用于容置所述固井水泥環(huán)模擬試樣，
[0030]所述液壓管的一端連接于所述套管的連接部，所述液壓管的另一端連接于所述液壓伺服系統(tǒng)，
[0031]所述液壓伺服系統(tǒng)用于設(shè)定并改變通過所述液壓管充入到所述套管的液體的壓力來(lái)模擬現(xiàn)場(chǎng)液壓壓裂施工過程，得到經(jīng)過液壓壓裂的固井水泥環(huán)模擬試樣，
[0032]所述探傷裝置用于探測(cè)經(jīng)過液壓壓裂的固井水泥環(huán)模擬試樣的傷情。
[0033]本發(fā)明提供的固井水泥環(huán)性能試驗(yàn)裝置還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0034]作為優(yōu)選，所述液壓管與所述套管的連接部連接的一端設(shè)有第二螺紋，所述第二螺紋與所述第一螺紋相適配；
[0035]或者，
[0036]所述液壓管與所述套管的連接部連接的一端設(shè)有卡扣結(jié)構(gòu)的母端，所述母端與所述子端之間相適配。
[0037]作為優(yōu)選，所述探傷裝置為工業(yè)CT。
[0038]作為優(yōu)選，所述液壓伺服系統(tǒng)上設(shè)有控制單元，用于控制通過所述液壓管充入到所述套管的液體的壓力。
[0039]作為優(yōu)選，所述固井水泥環(huán)性能試驗(yàn)裝裝置還包括控制終端，所述控制單元上設(shè)有遠(yuǎn)程接口，所述控制單元與所述控制終端之間能夠通信，通過對(duì)所述控制終端的操作，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)所述控制單元的操作。
[0040]作為優(yōu)選，所述控制終端選自PC、工控機(jī)、手持終端中的一種或者幾種。
[0041 ]作為優(yōu)選，所述通信為有線通信和/或無(wú)線通信。
[0042]作為優(yōu)選，所述手持終端上設(shè)有一APP，通過對(duì)所述APP的操作，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)所述控制單元的操作。
[0043]為了達(dá)到上述第四個(gè)目的，本發(fā)明提供的固井水泥環(huán)性能試驗(yàn)方法的技術(shù)方案如下:
[0044]本發(fā)明提供的固井水泥環(huán)性能試驗(yàn)方法基于本發(fā)明提供的固井水泥環(huán)性能試驗(yàn)裝置而實(shí)現(xiàn)，所述固井水泥環(huán)性能試驗(yàn)方法包括以下步驟:
[0045]組裝所述固井水泥環(huán)性能試驗(yàn)裝裝置；
[0046]啟動(dòng)所述液壓伺服系統(tǒng)，模擬現(xiàn)場(chǎng)液壓壓裂施工過程，直至完成整個(gè)模擬過程，得到經(jīng)過液壓壓裂的固井水泥環(huán)模擬試樣；
[0047]拆卸所述真三軸加載室，取出所述經(jīng)過液壓壓裂的固井水泥環(huán)模擬試樣；
[0048]應(yīng)用所述探傷裝置對(duì)所述經(jīng)過液壓壓裂的固井水泥環(huán)模擬試樣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行探測(cè)，了解所述經(jīng)過液壓壓裂的固井水泥環(huán)模擬試樣的傷情；
[0049]對(duì)所述經(jīng)過液壓壓裂的固井水泥環(huán)模擬試樣的傷情進(jìn)行分析；
[0050]根據(jù)所述傷情的分析結(jié)果對(duì)所述固井水泥環(huán)的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。
[0051 ]經(jīng)由本發(fā)明提供的固井水泥環(huán)模擬試樣的制備方法制備得到的固井水泥環(huán)模擬試樣在用于性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)時(shí)，能夠針對(duì)不同井下工況時(shí)，套管內(nèi)壓及地層應(yīng)力變化對(duì)固井水泥材料的力學(xué)性能進(jìn)行評(píng)估，選取更優(yōu)的固井水泥材料，為保證油氣井的生產(chǎn)安全提供技術(shù)參考。
【附圖說(shuō)明】
[0052]通過閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。而且在整個(gè)附圖中，用相同的參考符號(hào)表示相同的部件。在附圖中:
[0053]圖1為本發(fā)明提供的固井水泥環(huán)模擬試樣的典型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0054]圖2為本發(fā)明提供的固井水泥環(huán)模擬試樣的制備方法的步驟流程圖；
[0055]圖3為本發(fā)明提供的固井水泥環(huán)性能試驗(yàn)方法的步驟流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0056]本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種固井水泥環(huán)模擬試樣和制備方法、其性能試驗(yàn)裝置和方法，其能夠針對(duì)不同井下工況時(shí)，套管內(nèi)壓及地層應(yīng)力變化對(duì)固井水泥材料的力學(xué)性能進(jìn)行評(píng)估，選取更優(yōu)的固井水泥材料，為保證油氣井的生產(chǎn)安全提供技術(shù)參考，從而更加適于實(shí)用。
[0057]為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的固井水泥環(huán)模擬試樣和制備方法、其性能試驗(yàn)裝置和方法，其【具體實(shí)施方式】、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說(shuō)明如后。在下述說(shuō)明中，不同的“一實(shí)施例”或“實(shí)施例”指的不一定是同一實(shí)施例。此外，一或多個(gè)實(shí)施例中的特定特征、結(jié)構(gòu)、或特點(diǎn)可由任何合適形式組合。
[0058]本文中術(shù)語(yǔ)“和/或”，僅僅是一種描述關(guān)聯(lián)對(duì)象的關(guān)聯(lián)關(guān)系，表示可以存在三種關(guān)系，例如，A和/SB，具體的理解為:可以同時(shí)包含有A與B，可以單獨(dú)存在A，也可以單獨(dú)存在B，能夠具備上述三種任一種情況。
[0059]實(shí)施例一
[0060]參見附圖1，本發(fā)明實(shí)施例一提供的固井水泥環(huán)模擬試樣包括試樣本體1、套管4、水泥環(huán)3。在試樣本體I上開設(shè)有盲孔2，套管4的外徑 < 盲孔2的孔徑，套管4的長(zhǎng)度 > 盲孔2的深度，套管4設(shè)置于盲孔2中，使得套管4的外壁與盲孔2壁之間構(gòu)成環(huán)形容置空間；套管4在超出盲孔2的部分設(shè)有連接部5，水泥容置與環(huán)形容置空間形成水泥環(huán)3。
[0061]其中，用于形成水泥環(huán)3的水泥的型號(hào)可變。通過改變水泥的型號(hào)，能夠探測(cè)到不同型號(hào)水泥的性能，從而選取更優(yōu)的固井水泥材料。
[0062]其中，連接部5為第一螺紋或者卡扣結(jié)構(gòu)的子端。通過該第一螺紋或者卡扣結(jié)構(gòu)的子端，能夠連接至液壓管，組合得到固井水泥環(huán)性能試驗(yàn)裝裝置，從而用于固井水泥環(huán)性能試驗(yàn)。螺紋連接和卡扣連接都屬于可拆卸的連接方式，便于連接和拆卸。
[0063]實(shí)施例二
[0064]參見附圖1和附圖2，本發(fā)明提供的固井水泥環(huán)模擬試樣的制備方法包括以下步驟:
[0065]步驟S21:制取試樣本體I ；
[0066]步驟S22:選擇套管4，其中，套管4的一端加工有連接部5;
[0067]步驟S23:在試樣本體I上鉆取盲2孔，使得套管4的外徑< 盲孔2的孔徑，套管4的長(zhǎng)度> 盲孔2的深度；
[0068]步驟S24:將套管4設(shè)置到盲孔2中，使得套管4的外壁與盲孔2壁之間構(gòu)成環(huán)形容置空間；
[0069]步驟S25:在環(huán)形容置空間內(nèi)充填水泥漿，得到中間產(chǎn)物；
[0070]步驟S26:對(duì)中間產(chǎn)物進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，使得水泥漿充分凝固，制得固井水泥環(huán)3模擬試樣。
[0071]其中，制取試樣本體I是通過將挖掘得到的巖心切割后得到的。
[0072]其中，在試樣本體I上鉆取盲孔2時(shí)，選用的鉆頭是金剛石鉆頭，金剛石是目前已知硬度最高的物質(zhì)，其能夠使得在試樣本體I上鉆取盲孔2的動(dòng)作順利進(jìn)行。
[0073]其中，在環(huán)形容置空間內(nèi)充填水泥漿后，還包括震蕩的步驟，其能夠使得水泥漿在環(huán)形容置空間中充填均勻。
[0074]其中，對(duì)中間產(chǎn)物進(jìn)行養(yǎng)護(hù)時(shí)，養(yǎng)護(hù)溫度的取值范圍為65°C?85°C，養(yǎng)護(hù)濕度的取值范圍為30%?50%。
[0075]實(shí)施例三
[0076]本發(fā)明提供的固井水泥環(huán)性能試驗(yàn)裝裝置包括本發(fā)明實(shí)施例一提供的固井水泥環(huán)模擬試樣、真三軸加載室、液壓管、液壓伺服系統(tǒng)、探傷裝置。真三軸加載室用于容置固井水泥環(huán)模擬試樣，液壓管的一端連接于套管4的連接部，液壓管的另一端連接于液壓伺服系統(tǒng)，液壓伺服系統(tǒng)用于設(shè)定并改變通過液壓管充入到套管的液體的壓力來(lái)模擬現(xiàn)場(chǎng)液壓壓裂施工過程，得到經(jīng)過液壓壓裂的固井水泥環(huán)模擬試樣，探傷裝置用于探測(cè)經(jīng)過液壓壓裂的固井水泥環(huán)模擬試樣的傷情。
[0077]其中，液壓管與套管4的連接部連接的一端設(shè)有第二螺紋，第二螺紋與第一螺紋相適配;或者，液壓管與套管4的連接部連接的一端設(shè)有卡扣結(jié)構(gòu)的母端，母端與子端之間相適配。
[0078]其中，探傷裝置為工業(yè)CT。從而實(shí)現(xiàn)無(wú)損探傷。
[0079]其中，液壓伺服系統(tǒng)上設(shè)有控制單元，用于控制通過液壓管充入到套管的液體的壓力。其能夠使得模擬現(xiàn)場(chǎng)液壓壓裂的過程更加逼真。
[0080]其中，固井水泥環(huán)性能試驗(yàn)裝裝置還包括控制終端，控制單元上設(shè)有遠(yuǎn)程接口，控制單元與控制終端之間能夠通信，通過對(duì)控制終端的操作，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)控制單元的操作。從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作。
[0081]其中，控制終端選自PC、工控機(jī)、手持終端中的一種或者幾種。
[0082]其中，通信為有線通信和/或無(wú)線通信。實(shí)踐中，可以根據(jù)外部條件及設(shè)施進(jìn)行選擇。
[0083]其中，手持終端上設(shè)有一APP，通過對(duì)APP的操作，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)控制單元的操作。其能夠使得對(duì)液壓伺服系統(tǒng)的控制單元的操作更加便捷。
[0084]實(shí)施例四
[0085]參見附圖3，本發(fā)明實(shí)施例四提供的固井水泥環(huán)性能試驗(yàn)方法基于本發(fā)明實(shí)施例三提供的固井水泥環(huán)性能試驗(yàn)裝置而實(shí)現(xiàn)，固井水泥環(huán)性能試驗(yàn)方法包括以下步驟:
[0086]步驟41:組裝固井水泥環(huán)性能試驗(yàn)裝裝置；
[0087]步驟42:啟動(dòng)液壓伺服系統(tǒng)，模擬現(xiàn)場(chǎng)液壓壓裂施工過程，直至完成整個(gè)模擬過程，得到經(jīng)過液壓壓裂的固井水泥環(huán)模擬試樣；
[0088]步驟43:拆卸真三軸加載室，取出經(jīng)過液壓壓裂的固井水泥環(huán)模擬試樣；
[0089]步驟44:應(yīng)用探傷裝置對(duì)經(jīng)過液壓壓裂的固井水泥環(huán)模擬試樣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行探測(cè)，了解經(jīng)過液壓壓裂的固井水泥環(huán)模擬試樣的傷情；
[0090]步驟45:對(duì)經(jīng)過液壓壓裂的固井水泥環(huán)模擬試樣的傷情進(jìn)行分析；
[0091]步驟46:根據(jù)傷情的分析結(jié)果對(duì)固井水泥環(huán)的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。
[0092]經(jīng)由本發(fā)明提供的固井水泥環(huán)模擬試樣的制備方法制備得到的固井水泥環(huán)模擬試樣在用于性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)時(shí)，能夠針對(duì)不同井下工況時(shí)，套管內(nèi)壓及地層應(yīng)力變化對(duì)固井水泥材料的力學(xué)性能進(jìn)行評(píng)估，選取更優(yōu)的固井水泥材料，為保證油氣井的生產(chǎn)安全提供技術(shù)參考。
[0093]實(shí)施例五
[0094](I)根據(jù)研究油氣藏(頁(yè)巖氣)儲(chǔ)層地質(zhì)特征，選定對(duì)應(yīng)儲(chǔ)層目標(biāo)層位的新鮮露頭巖芯，采用大型挖掘機(jī)及切割設(shè)備加工成800 X 800 X 800mm的立方體標(biāo)準(zhǔn)試樣，模擬目標(biāo)儲(chǔ)層井壁圍巖；
[0095](2)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)水平井鉆井鉆頭參數(shù)，對(duì)應(yīng)選定金剛石鉆頭，鉆頭直徑為190mm，鉆模擬井筒，得到井筒直徑為210mm;模擬井筒深度為600mm，將巖肩清洗干凈；
[0096](3)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)水平井段套管直徑參數(shù)，下入外徑為150mm的套管，長(zhǎng)度為650mm，其中一端開口，另一端加工螺紋，用于與水壓軟管連接；
[0097](4)在室內(nèi)配制鉆井液體系，采用鉆井液對(duì)井壁環(huán)空進(jìn)行處理，模擬實(shí)際鉆井過程中泥漿護(hù)壁；
[0098](5)將模擬套管放入到井筒中，帶有螺紋一端朝井口方向，并確保套管位于井筒中心位置固定；
[0099](6)將按照配方制備的固井水泥加入到套管與巖體的環(huán)空中，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼鹗?，保證套管與巖體環(huán)空充滿水泥漿；
[0100](7)將制備好的圍巖-水泥環(huán)-套管模型放入到養(yǎng)護(hù)室內(nèi)，根據(jù)模擬儲(chǔ)層溫度及濕度特征，設(shè)定養(yǎng)護(hù)室溫度(75°C)及濕度(45%)，令固井水泥環(huán)充分凝固；
[0101](8)將制備好的圍巖-水泥環(huán)-套管模型放入到真三軸加載室內(nèi)，將帶有螺紋一端與高壓水管進(jìn)行緊密連接，用于提供不同水壓條件；
[0102](9)采用真三軸加載系統(tǒng)，將三向地應(yīng)力施加到模擬儲(chǔ)層應(yīng)力狀態(tài)保持恒定，然后通過水壓伺服控制系統(tǒng)改變套管內(nèi)部水壓的變化來(lái)模擬現(xiàn)場(chǎng)水力壓裂施工過程；
[0103](10)完成整個(gè)模擬過程后，停止水壓伺服控制系統(tǒng)及真三軸加載系統(tǒng)，拆卸三軸加載室，取出圍巖-水泥環(huán)-套管模型；
[0104](11)將模擬水壓變化后的模型采用工業(yè)CT進(jìn)行三維空間無(wú)損掃描，獲得整體模型內(nèi)部結(jié)構(gòu)，尤其是固井水泥環(huán)的微觀結(jié)構(gòu)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，用于評(píng)價(jià)經(jīng)受水壓作用后的水泥環(huán)性能能否滿足現(xiàn)場(chǎng)工況條件。
[0105]盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。
[0106]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種固井水泥環(huán)模擬試樣，其特征在于，包括試樣本體、套管、水泥環(huán)， 在所述試樣本體上開設(shè)有盲孔， 所述套管的外徑<所述盲孔的孔徑，所述套管的長(zhǎng)度 >所述盲孔的深度，所述套管設(shè)置于所述盲孔中，使得所述套管的外壁與所述盲孔壁之間構(gòu)成環(huán)形容置空間；所述套管在超出所述盲孔的部分設(shè)有連接部， 水泥容置與所述環(huán)形容置空間形成所述水泥環(huán)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固井水泥環(huán)模擬試樣，其特征在于，用于形成所述水泥環(huán)的水泥的型號(hào)可變。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固井水泥環(huán)模擬試樣，其特征在于，所述連接部為第一螺紋或者卡扣結(jié)構(gòu)的子端。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固井水泥環(huán)模擬試樣，其特征在于，所述試樣本體的規(guī)格為800mm X 800mm X 800mm;所述盲孔的直徑為210mm，所述盲孔的深度為600mm;所述套管的外徑為150mm，所述套管的長(zhǎng)度為650mm。5.權(quán)利要求1?4中任一所述的固井水泥環(huán)模擬試樣的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 制取試樣本體； 選擇套管，其中，所述套管的一端加工有連接部； 在所述試樣本體上鉆取盲孔，使得所述套管的外徑<所述盲孔的孔徑，所述套管的長(zhǎng)度>所述盲孔的深度； 將所述套管設(shè)置到所述盲孔中，使得所述套管的外壁與所述盲孔壁之間構(gòu)成環(huán)形容置空間； 在所述環(huán)形容置空間內(nèi)充填水泥漿，得到中間產(chǎn)物； 對(duì)所述中間產(chǎn)物進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，使得所述水泥漿充分凝固，制得所述固井水泥環(huán)模擬試樣。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的固井水泥環(huán)模擬試樣的制備方法，其特征在于，所述制取試樣本體是通過將挖掘得到的巖心切割后得到的； 作為優(yōu)選，在所述試樣本體上鉆取盲孔時(shí)，選用的鉆頭是金剛石鉆頭； 作為優(yōu)選，在所述環(huán)形容置空間內(nèi)充填水泥漿后，還包括震蕩的步驟； 作為優(yōu)選，對(duì)所述中間產(chǎn)物進(jìn)行養(yǎng)護(hù)時(shí)，養(yǎng)護(hù)溫度的取值范圍為65 0C?85°C，養(yǎng)護(hù)濕度的取值范圍為30%?50 %。7.—種固井水泥環(huán)性能試驗(yàn)裝裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求1?4中任一所述的固井水泥環(huán)模擬試樣、真三軸加載室、液壓管、液壓伺服系統(tǒng)、探傷裝置， 所述真三軸加載室用于容置所述固井水泥環(huán)模擬試樣， 所述液壓管的一端連接于所述套管的連接部，所述液壓管的另一端連接于所述液壓伺服系統(tǒng)， 所述液壓伺服系統(tǒng)用于設(shè)定并改變通過所述液壓管充入到所述套管的液體的壓力來(lái)模擬現(xiàn)場(chǎng)液壓壓裂施工過程，得到經(jīng)過液壓壓裂的固井水泥環(huán)模擬試樣， 所述探傷裝置用于探測(cè)經(jīng)過液壓壓裂的固井水泥環(huán)模擬試樣的傷情。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的固井水泥環(huán)性能試驗(yàn)裝裝置，其特征在于，所述固井水泥環(huán)模擬試樣為權(quán)利要求3所述的固井水泥環(huán)模擬試樣； 所述液壓管與所述套管的連接部連接的一端設(shè)有第二螺紋，所述第二螺紋與所述第一螺紋相適配； 或者， 所述液壓管與所述套管的連接部連接的一端設(shè)有卡扣結(jié)構(gòu)的母端，所述母端與所述子端之間相適配； 作為優(yōu)選，所述探傷裝置為工業(yè)CT。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的固井水泥環(huán)性能試驗(yàn)裝裝置，其特征在于，所述液壓伺服系統(tǒng)上設(shè)有控制單元，用于控制通過所述液壓管充入到所述套管的液體的壓力； 作為優(yōu)選，所述固井水泥環(huán)性能試驗(yàn)裝裝置還包括控制終端， 所述控制單元上設(shè)有遠(yuǎn)程接口，所述控制單元與所述控制終端之間能夠通信，通過對(duì)所述控制終端的操作，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)所述控制單元的操作； 作為優(yōu)選，所述控制終端選自PC、工控機(jī)、手持終端中的一種或者幾種； 作為優(yōu)選，所述通信為有線通信和/或無(wú)線通信； 作為優(yōu)選，所述手持終端上設(shè)有一 APP，通過對(duì)所述APP的操作，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)所述控制單元的操作。10.—種固井水泥環(huán)性能試驗(yàn)方法，其特征在于，基于權(quán)利要求7?9中任一所述的固井水泥環(huán)性能試驗(yàn)裝置而實(shí)現(xiàn)，所述固井水泥環(huán)性能試驗(yàn)方法包括以下步驟: 組裝所述固井水泥環(huán)性能試驗(yàn)裝裝置； 啟動(dòng)所述液壓伺服系統(tǒng)，模擬現(xiàn)場(chǎng)液壓壓裂施工過程，直至完成整個(gè)模擬過程，得到經(jīng)過液壓壓裂的固井水泥環(huán)模擬試樣； 拆卸所述真三軸加載室，取出所述經(jīng)過液壓壓裂的固井水泥環(huán)模擬試樣； 應(yīng)用所述探傷裝置對(duì)所述經(jīng)過液壓壓裂的固井水泥環(huán)模擬試樣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行探測(cè)，了解所述經(jīng)過液壓壓裂的固井水泥環(huán)模擬試樣的傷情； 對(duì)所述經(jīng)過液壓壓裂的固井水泥環(huán)模擬試樣的傷情進(jìn)行分析； 根據(jù)所述傷情的分析結(jié)果對(duì)所述固井水泥環(huán)的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。
【文檔編號(hào)】G01N1/28GK106092688SQ201610470709
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月23日
【發(fā)明人】郭印同, 楊春和, 王磊, 侯振坤, 徐峰, 汪虎, 張萍
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所