本實(shí)用新型屬于石油鉆井用模擬評(píng)價(jià)裝置領(lǐng)域，尤其是涉及一種自愈合水泥漿模擬評(píng)價(jià)裝置。

背景技術(shù)：

隨著新的鉆井技術(shù)的不斷出現(xiàn)，天然氣、煤層氣、地?zé)峋荣Y源的不斷的被重視，要求的不斷提高、深層的能源和難開采儲(chǔ)量的開發(fā)，對(duì)固井的質(zhì)量有了更高的要求，尤以油氣井開采過程中防氣竄問題提出更加嚴(yán)苛的要求。目前，國內(nèi)外并沒有一個(gè)完整裝置來評(píng)價(jià)自愈合水泥漿。故急需研發(fā)設(shè)計(jì)一種新型油氣田固井自愈合水泥漿，以應(yīng)對(duì)水泥漿因應(yīng)力所產(chǎn)生的環(huán)隙結(jié)構(gòu)問題，使之能夠自行愈合。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型旨在提出一種自愈合水泥漿模擬評(píng)價(jià)裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，能夠真實(shí)的模擬油井工況，評(píng)價(jià)自愈合水泥漿的自愈合效果。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種自愈合水泥漿模擬評(píng)價(jià)裝置，包括筒體、支撐單元和彈性橡膠筒；

所述筒體上部和下部分別螺紋連接有上部油氣控制單元和下部油氣控制單元；所述筒體內(nèi)設(shè)有所述彈性橡膠筒，所述彈性橡膠筒與所述上部油氣控制單元和下部油氣控制單元三者形成封閉空間；所述封閉空間內(nèi)設(shè)有所述支撐單元；

所述支撐單元上端內(nèi)側(cè)和下端內(nèi)側(cè)分別螺紋連接所述上部油氣控制單元和下部油氣控制單元，且三者連通；所述支撐單元上端外側(cè)和下端外側(cè)分別緊貼所述彈性橡膠筒；所述支撐單元內(nèi)部中空，且側(cè)壁上設(shè)有若干第一通孔；

所述彈性橡膠筒側(cè)壁與所述支撐單元側(cè)壁之間留有間距；所述彈性橡膠筒內(nèi)套有開縫鋼筒，且兩者緊貼；所述彈性橡膠筒外壁與所述筒體內(nèi)壁之間構(gòu)成注水泥環(huán)空單元。

開縫鋼筒是一個(gè)薄壁筒，可由筒內(nèi)施壓向外擴(kuò)張1～5μm，但不會(huì)在筒外壓力作用下向內(nèi)收縮。

進(jìn)一步的，所述筒體側(cè)壁頂部設(shè)有凸臺(tái)；所述凸臺(tái)延伸至所述筒體內(nèi)，且兩者一體成型；所述注水泥環(huán)空單元的頂部和底部分別設(shè)有第一環(huán)形濾網(wǎng)和第二環(huán)形濾網(wǎng)；所述第一環(huán)形濾網(wǎng)緊貼所述上部油氣控制單元的底部，且所述第一環(huán)形濾網(wǎng)延伸至所述凸臺(tái)頂部、彈性橡膠筒頂部和支撐單元頂部；所述凸臺(tái)頂部、彈性橡膠筒頂部和所述支撐單元頂部三者平齊；所述第二環(huán)形濾網(wǎng)緊貼所述下部油氣控制單元的頂部，且所述第二環(huán)形濾網(wǎng)延伸至所述彈性橡膠筒底部和支撐單元底部；所述彈性橡膠筒底部和所述支撐單元底部平齊。凸臺(tái)的作用是支撐第一環(huán)形濾網(wǎng)。

進(jìn)一步的，所述上部油氣控制單元包括上塞頭；所述上塞頭中間部位螺紋連接所述支撐單元，所述上塞頭邊緣部位螺紋銜接所述筒體；所述上塞頭上設(shè)有第二通孔和第三通孔，所述第二通孔和第三通孔內(nèi)分別設(shè)有油氣出口控制閥桿和圍壓進(jìn)油氣控制閥桿；所述下部油氣控制單元包括下塞頭；所述下塞頭中間部位螺紋連接所述支撐單元，所述下塞頭邊緣部位螺紋連接所述筒體；所述下塞頭上設(shè)有第四通孔和第五通孔，所述第四通孔和第五通孔內(nèi)分別內(nèi)設(shè)有油氣進(jìn)口控制閥桿和圍壓卸油氣控制閥桿；所述第一環(huán)形濾網(wǎng)緊貼所述上塞頭的底部，所述第二環(huán)形濾網(wǎng)緊貼所述下塞頭的頂部。

進(jìn)一步的，所述第二通孔和第四通孔均部分正對(duì)所述注水泥環(huán)空單元；所述第三通孔和第五通孔分別位于所述上塞頭的中間部位和下塞頭的中間部位；所述第三通孔和第五通孔均與所述支撐單元內(nèi)部連通。

進(jìn)一步的，所述上塞頭和下塞頭均伸入所述支撐單元內(nèi)部，且與所述支撐單元螺紋連接。

進(jìn)一步的，所述上塞頭與所述支撐單元、筒體的螺紋連接處均設(shè)有O型密封圈；所述下塞頭與所述支撐單元、筒體的螺紋連接處均設(shè)有O型密封圈。

進(jìn)一步的，所述油氣出口控制閥桿連接有流量監(jiān)測(cè)裝置。

進(jìn)一步的，所述筒體材質(zhì)為不銹鋼；所述支撐單元為支撐鋼筒。

進(jìn)一步的，所述彈性橡膠筒靠近所述上部油氣控制單元和下部油氣控制單元處的外圓周上均設(shè)有凹槽，所述兩個(gè)凹槽內(nèi)均設(shè)有緊固鋼環(huán)。

本實(shí)用新型所述的一種自愈合水泥漿模擬評(píng)價(jià)裝置的安裝操作方法如下：

(1)將開封鋼筒裝入彈性橡膠筒內(nèi)，然后將支撐單元裝入彈性橡膠筒內(nèi)部，并在彈性橡膠筒上的兩個(gè)凹槽內(nèi)用緊箍鋼環(huán)密封固定；

(2)將支撐單元與下塞頭旋入支撐單元內(nèi)，連接處用O型圈密封；

(3)將下塞頭與筒體采用螺紋連接，筒體底部?jī)?nèi)側(cè)開螺紋與下塞頭連接，連接處用O型圈密封。

(4)將上塞頭旋入支撐單元內(nèi)，連接處用O型圈密封；上塞頭與筒體采用螺紋連接，筒體上部外側(cè)開螺紋，連接處用O型圈密封。

本實(shí)用新型所述的一種自愈合水泥漿模擬評(píng)價(jià)裝置所依據(jù)的模擬情景：

井下水泥環(huán)會(huì)與井壁及套管形成立柱樁井身結(jié)構(gòu)，自愈合水泥環(huán)一旦形成微環(huán)隙或微裂縫后，在井下遇到油、氣層壓力作用下竄流的介質(zhì)時(shí)會(huì)自發(fā)愈合，堵塞油氣竄流通道。

本實(shí)用新型所述的一種自愈合水泥漿模擬評(píng)價(jià)裝置的評(píng)價(jià)水泥漿自愈合性能的工作原理：

向注水泥環(huán)空單元注入水泥漿，再從圍壓進(jìn)油氣控制閥桿充入油氣，通過支撐單元側(cè)壁上的若干第一通孔將油氣送入供圍壓油氣間隙處，開縫鋼筒與彈性橡膠筒受壓向外膨脹至水泥漿凝固，形成水泥環(huán)；待水泥漿凝固形成水泥環(huán)后，停止圍壓油氣的進(jìn)入，開縫鋼筒和彈性橡膠筒會(huì)收縮，將在彈性橡膠筒與水泥環(huán)之間形成微環(huán)隙，一旦形成微環(huán)隙，將由油氣進(jìn)口控制閥桿向水泥環(huán)微環(huán)隙充入可使水泥石自愈合組分自發(fā)發(fā)生膨脹的液體或氣體，自愈合組分膨脹后會(huì)自發(fā)封堵微環(huán)隙從而達(dá)到水泥環(huán)自愈合的目的；或者，不加壓的狀態(tài)下注入適量的水泥漿，待水泥漿凝固后再進(jìn)行加壓，水泥環(huán)受壓會(huì)產(chǎn)生微裂縫，一旦形成微裂縫，將由油氣進(jìn)口控制閥桿向水泥環(huán)裂縫中充入可使水泥石自愈合組分自發(fā)發(fā)生膨脹的液體或氣體，自愈合組分膨脹后會(huì)自發(fā)封堵微裂縫從而達(dá)到水泥環(huán)自愈合的目的。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型所述的一種自愈合水泥漿模擬評(píng)價(jià)裝置具有以下優(yōu)勢(shì)：

本實(shí)用新型所述的一種自愈合水泥漿模擬評(píng)價(jià)裝置，向彈性橡膠筒通入油氣，模擬井下油氣的壓力和工況，在彈性橡膠筒膨脹的狀態(tài)下向注水泥環(huán)空單元注入水泥漿，待水泥漿凝固，再將開縫鋼環(huán)里的油氣排出，彈性橡膠筒收縮，水泥石和彈性橡膠筒之間便產(chǎn)生微環(huán)隙，隨后進(jìn)行自愈合實(shí)驗(yàn)。

本實(shí)用新型所述的一種自愈合水泥漿模擬評(píng)價(jià)裝置，圍壓油氣采用上進(jìn)下出，通過控制閥桿調(diào)節(jié)圍壓大小，以調(diào)節(jié)微環(huán)隙的大小，或者微裂縫，自愈合油氣采用下進(jìn)上出，通過控制閥桿調(diào)節(jié)進(jìn)油氣量(壓力范圍：不小于0.1MPa)及流率(流量1.2m/s以下)，不僅可用于評(píng)價(jià)自愈合水泥漿微環(huán)隙模擬自愈合性能測(cè)試，還可用于模擬其微裂縫自愈合性能測(cè)試。

附圖說明

構(gòu)成本實(shí)用新型的一部分的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例所述的一種自愈合水泥漿模擬評(píng)價(jià)裝置剖視示意圖；

圖2為圖1中A部分的放大示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

1-筒體；2-支撐單元；3-彈性橡膠筒；4-第一通孔；5-開縫鋼筒；6-注水泥環(huán)空單元；7-凸臺(tái)；8-第一環(huán)形濾網(wǎng)；9-第二環(huán)形濾網(wǎng)；10-上塞頭；11-油氣出口控制閥桿；12-圍壓進(jìn)油氣控制閥桿；13-下塞頭；14-油氣進(jìn)口控制閥桿；15-圍壓卸油氣控制閥桿；16-O型密封圈；17-緊固鋼環(huán)。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本實(shí)用新型中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本實(shí)用新型的描述中，除非另有說明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以通過具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。

下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本實(shí)用新型。

如圖1、圖2所示，一種自愈合水泥漿模擬評(píng)價(jià)裝置，包括筒體1、支撐單元2和彈性橡膠筒3；

所述筒體1上部和下部分別螺紋連接有上部油氣控制單元和下部油氣控制單元；所述筒體1內(nèi)設(shè)有所述彈性橡膠筒3，所述彈性橡膠筒3與所述上部油氣控制單元和下部油氣控制單元三者形成封閉空間；所述封閉空間內(nèi)設(shè)有所述支撐單元2；

所述支撐單元2上端內(nèi)側(cè)和下端內(nèi)側(cè)分別螺紋連接所述上部油氣控制單元和下部油氣控制單元，且三者連通；所述支撐單元2上端外側(cè)和下端外側(cè)分別緊貼所述彈性橡膠筒3；所述支撐單元2內(nèi)部中空，且側(cè)壁上設(shè)有若干第一通孔4；

所述彈性橡膠筒3側(cè)壁與所述支撐單元2側(cè)壁之間留有間距；所述彈性橡膠筒3內(nèi)套有開縫鋼筒5，且兩者緊貼；所述彈性橡膠筒3外壁與所述筒體1內(nèi)壁之間構(gòu)成注水泥環(huán)空單元6。

所述筒體1側(cè)壁頂部設(shè)有凸臺(tái)7；所述凸臺(tái)7延伸至所述筒體1內(nèi)，且兩者一體成型；所述注水泥環(huán)空單元6的頂部和底部分別設(shè)有第一環(huán)形濾網(wǎng)8和第二環(huán)形濾網(wǎng)9；所述第一環(huán)形濾網(wǎng)8緊貼所述上部油氣控制單元的底部，且所述第一環(huán)形濾網(wǎng)8延伸至所述凸臺(tái)7頂部、彈性橡膠筒3頂部和支撐單元2頂部；所述凸臺(tái)7頂部、彈性橡膠筒3頂部和所述支撐單元2頂部三者平齊；所述第二環(huán)形濾網(wǎng)9緊貼所述下部油氣控制單元的頂部，且所述第二環(huán)形濾網(wǎng)9延伸至所述彈性橡膠筒3底部和支撐單元2底部；所述彈性橡膠筒3底部和所述支撐單元2底部平齊。

所述上部油氣控制單元包括上塞頭10；所述上塞頭10中間部位螺紋連接所述支撐單元2，所述上塞頭10邊緣部位螺紋銜接所述筒體1；所述上塞頭10上設(shè)有第二通孔和第三通孔，所述第二通孔和第三通孔內(nèi)分別設(shè)有油氣出口控制閥桿11和圍壓進(jìn)油氣控制閥桿12；所述下部油氣控制單元包括下塞頭13；所述下塞頭13中間部位螺紋連接所述支撐單元2，所述下塞頭13邊緣部位螺紋連接所述筒體1；所述下塞頭13上設(shè)有第四通孔和第五通孔，所述第四通孔和第五通孔內(nèi)分別內(nèi)設(shè)有油氣進(jìn)口控制閥桿14和圍壓卸油氣控制閥桿15；所述第一環(huán)形濾網(wǎng)8緊貼所述上塞頭10的底部，所述第二環(huán)形濾網(wǎng)9緊貼所述下塞頭13的頂部。

所述第二通孔和第四通孔均部分正對(duì)所述注水泥環(huán)空單元6；所述第三通孔和第五通孔分別位于所述上塞頭10的中間部位和下塞頭13的中間部位；所述第三通孔和第五通孔均與所述支撐單元2內(nèi)部連通。

所述上塞頭10和下塞頭13均伸入所述支撐單元2內(nèi)部，且與所述支撐單元2螺紋連接。

所述上塞頭10與所述支撐單元2、筒體1的螺紋連接處均設(shè)有O型密封圈16；所述下塞頭13與所述支撐單元2、筒體1的螺紋連接處均設(shè)有O型密封圈16。

所述油氣出口控制閥桿11連接有流量監(jiān)測(cè)裝置。

所述筒體1材質(zhì)為不銹鋼；所述支撐單元2為支撐鋼筒。

所述彈性橡膠筒3靠近所述上部油氣控制單元和下部油氣控制單元處的外圓周上均設(shè)有凹槽，所述兩個(gè)凹槽內(nèi)均設(shè)有緊固鋼環(huán)17。

本實(shí)施例的工作過程：

使用時(shí)，先將所述油氣出口控制閥桿11、圍壓進(jìn)油氣控制閥桿10、上塞頭10、上塞頭10附近O型密封圈16、第一環(huán)形濾網(wǎng)8去掉，從所述注水泥環(huán)空單元6頂部注入待評(píng)價(jià)自愈合水泥漿，之后依次安裝所述第一環(huán)形濾網(wǎng)8、上塞頭10附近O型密封圈16、上塞頭10、圍壓進(jìn)油氣控制閥桿10和油氣出口控制閥桿11；從所述圍壓進(jìn)油氣控制閥桿12處注入圍壓油氣，圍壓油氣通過所述若干第一通孔4流至支撐單元2與開縫鋼筒5之間的間隙，使所述開縫鋼筒5和彈性橡膠筒3向靠近所述注水泥環(huán)空單元6的方向擴(kuò)張，保持彈性橡膠筒3處于膨脹狀態(tài)直至水泥漿凝固，將圍壓油氣從圍壓卸油氣控制閥桿15處放出，卸掉圍壓，彈性橡膠筒3收縮，彈性橡膠筒3與水泥環(huán)之間形成微環(huán)隙；然后使自愈合油氣從所述油氣進(jìn)口控制閥桿14進(jìn)入環(huán)狀縫隙，從所述油氣出口控制閥桿11出去，進(jìn)行水泥自愈合試驗(yàn)。整個(gè)試驗(yàn)過程中所述流量監(jiān)測(cè)裝置可測(cè)量或記錄壓力和流量，不間斷檢測(cè)，無氣壓或液體流出后，即水泥環(huán)已實(shí)現(xiàn)自愈合功能。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。