专利汇可以提供一种水泥环初始应力状态监测实验装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种 水 泥环初始应 力 状态监测实验装置,主要由井筒模拟机构和温压控制机构组成;井筒模拟机构包括: 套管 模拟管柱,其内腔形成清水容置腔; 地层 模拟管柱,同轴地套设在套管模拟管柱外部,二者之间形成固井 水泥 环空;外边界管,同轴地套设在地层模拟管柱外部,二者之间形成地层环空;温压控制机构包括:气瓶,三个气瓶分别连接清水容置腔、固井水泥环空和地层环空;加 热管 ,设置在外边界管中,用于对井筒模拟机构进行整体加热。本发明提出了一套地层-水泥环-套管模拟实验装置,能够较好的还原固井过程中水泥浆注入后 凝固 过程,监测水泥浆凝固后的初始 应力 ,为探索井下水泥环应力状态的准确计算以及水泥环完整性评价提供数据 基础 及分析依据。,下面是一种水泥环初始应力状态监测实验装置专利的具体信息内容。
1.一种水泥环初始应力状态监测实验装置,其特征在于,该装置主要由井筒模拟机构和温压控制机构组成;
所述井筒模拟机构包括:
套管模拟管柱(1),所述套管模拟管柱(1)的内腔形成清水容置腔(10);
地层模拟管柱(2),同轴地套设在所述套管模拟管柱(1)外部,所述地层模拟管柱(2)与所述套管模拟管柱(1)之间形成固井水泥环空(20);
外边界管(3),同轴地套设在所述地层模拟管柱(2)外部,所述外边界管(3)与所述地层模拟管柱(2)之间形成地层环空(30);
顶端盖(4)和底座(5),分别密封连接在所述套管模拟管柱(1)、地层模拟管柱(2)和外边界管(3)的两敞口端;
所述温压控制机构包括:
气瓶(6),三个所述气瓶(6)分别通过加压管线连通所述清水容置腔(10)、固井水泥环空(20)和地层环空(30),每一所述加压管线上均设置有压力控制阀(7)和压力表(8);
加热管(9),设置在所述外边界管(3)中,用于对所述井筒模拟机构进行整体加热;
其中,所述清水容置腔(10)内注入清水并通过所述气瓶(6)和压力控制阀(7)施加压力以模拟钻井液压力,所述固井水泥环空(20)内注入水泥浆并通过所述气瓶(6)和压力控制阀(7)施加压力以模拟水泥浆不同深度处的垂向压力,所述地层环空(30)内注入配置好的地层水并通过所述气瓶(6)和压力控制阀(7)施加压力以模拟地层孔隙压力。
2.根据权利要求1所述的水泥环初始应力状态监测实验装置,其特征在于,该装置还包括数据采集机构,所述数据采集机构包括:
压力传感器(11),至少两个所述压力传感器(11)分别布置在所述套管模拟管柱(1)的外侧和所述地层模拟管柱(2)的内侧;
温度传感器(12),至少一个所述温度传感器(12)布置在所述地层模拟管柱(2)的内侧;
数据处理系统(13),通过数据线分别连接各压力传感器(11)和温度传感器(12),实时采集相关数据。
3.根据权利要求1所述的水泥环初始应力状态监测实验装置,其特征在于,所述顶端盖(4)和底座(5)通过沿周向均布的若干固定螺栓(14)可拆卸地密封连接在所述套管模拟管柱(1)、地层模拟管柱(2)和外边界管(3)的两敞口端。
4.根据权利要求1所述的水泥环初始应力状态监测实验装置,其特征在于,所述地层模拟管柱(2)采用PVC、聚烯烃或软金属,用以模拟不同软硬程度的地层。
5.根据权利要求1所述的水泥环初始应力状态监测实验装置,其特征在于,在所述地层模拟管柱(2)上布置若干细孔以模拟地层的渗透性,并通过改变细孔的数目或直径来调整地层渗透率的大小。
6.根据权利要求1所述的水泥环初始应力状态监测实验装置,其特征在于,在所述顶端盖(4)和底座(5)上由内至外依次开设有套管模拟管柱配合槽(15)、地层模拟管柱配合槽(16)和外边界管配合槽(17),并在每一配合槽内设置密封圈(18),以使所述清水容置腔(10)、固井水泥环空(20)和地层环空(30)形成压力独立状态,以分别施加所需压力。
7.根据权利要求1所述的水泥环初始应力状态监测实验装置,其特征在于,所述顶端盖(4)上由内至外依次开设有三个注气孔(19),三个所述注气孔(19)分别连通所述清水容置腔(10)、固井水泥环空(20)和地层环空(30),三个所述气瓶(6)通过分别通过加压管线与三个所述注气孔(19)连接。
8.根据权利要求2所述的水泥环初始应力状态监测实验装置,其特征在于,所述压力传感器(11)为四个,其中两个所述压力传感器(11)分别安装在所述套管模拟管柱(1)的外侧上部和外侧下部,另外两个所述压力传感器(11)分别安装在所述地层模拟管柱(2)的内侧上部和内侧下部。
9.根据权利要求2所述的水泥环初始应力状态监测实验装置,其特征在于,所述温度传感器(12)为两个,两个所述温度传感器(12)分别安装在所述地层模拟管柱(2)的内侧上部和内侧下部。
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