一种油井水泥自修复测试装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油钻探领域，具体说涉及一种油井水泥自修复测试装置及方法。
【背景技术】
[0002]随着科技进步，自愈合修复技术被应用在越来越多的领域中。在现阶段，自愈合修复技术在固井水泥中的应用还是一个新的研究领域，对采用自愈合修复技术的固井水泥的应用研究还刚刚起步。
[0003]加入自愈合材料的水泥石遇油气溶胀后可实现自密封修复，在研究过程中，为了准确掌握水泥石的自修复状态过程，需要对其自修复过程做详细测量记录。但是在现阶段的研究中，对水泥自修复过程的测试评价主要借助于水泥石的膨胀测试装置或者建筑用常温自愈合评价装置检测。然而上述装置测试的主要是水泥石整体膨胀的性能，无法测试水泥石缝隙间的修复效果。并且上述装置只能测试常温常压下状态的水泥石，不能实现实时高温(室温_170°C )高压(30MPa)状态下水泥石后期遇油气溶胀效果的评价。对于水泥石在高温高压状态下的测试评价，目前并无相应的测试设备。由于固井水泥通常是在高温高压环境下使用，因此通过现有设备得到的监测数据并不能准确的反映实际情况。
[0004]因此，针对现有装置不能监测高温高压状态下的水泥石自修复过程的问题，需要一种新的装置及评价方法以达到测量并记录高温高压状态下的水泥石自修复过程。
【发明内容】
[0005]针对现有装置不能监测高温高压状态下的水泥石自修复过程的问题，本发明提供了一种油井水泥自修复测试装置，其包括:
[0006]浆杯，其包括流体注入口和流体排出口，用于容纳待测水泥块；
[0007]加热单元，用于将所述浆杯内的待测水泥块加热至预定温度；
[0008]加压供液单元，其与所述流体注入口相连以将流体以预定压力注入所述浆杯内；
[0009]监测单元，用以实时采集所述流体的流量参数。
[0010]在一个实施例中，所述流体为碳氢化合物流体。
[0011]在一个实施例中，所述浆杯被构造成，在所述待测试水泥块装入所述测试容器后，从所述流体注入口注入的流体只有通过所述待测试水泥块的缝隙才可到达所述流体排出口并被排出。
[0012]在一个实施例中，所述浆杯包括:
[0013]杯体，其内部构建用于容纳所述待测试水泥块的空腔；
[0014]上杯盖，其密封式安装在所述杯体上端，且所述流体注入口构造在所述上杯盖上；
[0015]下杯盖，其密封式安装在所述杯体下端，且所述流体排出口构造在所述下杯盖上。
[0016]在一个实施例中，所述杯体内部的空腔被构造为上宽下窄的圆台。
[0017]在一个实施例中，所述杯体包含用于包裹所述待测水泥块周壁的弹性密封件，用于消除所述待测水泥块与杯体内壁之间间隙。
[0018]在一个实施例中，所述加热单元包括:
[0019]加热器，其被构造成包含空腔的杯状，且所述空腔的形状由所述浆杯的外部形状决定;
[0020]保温层，其包裹安装在所述加热器外壁；
[0021 ] 在一个实施例中，所述加压供液单元包括:
[0022]流体管道，其用于连通所述浆杯以及所述加压供液单元的其他部分；
[0023]增压泵，其用于对所述流体增压；
[0024]高压油箱，其通过所述流体管道与所述增压泵连接，用于存放流体；
[0025]压力调节阀的，其一端通过所述流体管道与所述高压油箱连接，其另一端通过所述流体管道连接到所述流体注入口，用于调节所述流体液压。
[0026]在一个实施例中，所述加压供液单元还包括低压油箱，所述低压油箱通过所述流体管道连接到所述流体排出口与所述增压泵，用于收集所述浆杯排出的流体并通过所述增压泵将收集到的流体注入到高压油箱中，以实现流体的循环利用。
[0027]在一个实施例中，所述加压供液单元还包括:
[0028]压力释放阀，其安装在所述流体管道上，用于释放所述加压供液单元流体管道内压力；
[0029]高压阀，其一端连接到所述流体注入口，另一端通过所述流体管道连接到所述压力控制阀，用于控制所述流体注入所述浆杯；
[0030]止回阀，其一端连接到所述流体排出口，另一端通过所述流体管道连接到所述低压油箱，用于防止流体回流。
[0031]在一个实施例中，所述监测单元包含:
[0032]热电偶，其安装在所述浆杯内部，用于收集浆杯内部温度数据。
[0033]液压传感器，其安装在所述供液单元内靠近所述流体注入口的位置上，用于收集流体压力数据；
[0034]流量传感器，其安装在所述供液单元内靠近所述流体注入口的位置上，用于收集流体流量数据。
[0035]在一个实施例中，所述监测单元还包括数据处理模块，其连接到所述加热单元以及所述加压供液单元，用于控制所述加热单元与加压供液单元的运行，并基于所述监测单元收集到的流量数据输出流量-时间关系曲线。
[0036]本发明还提供了一种采用油井水泥自修复测试装置的水泥自修复测试方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤:
[0037]将待测试水泥块安装到所述测试装置的浆杯中，所述待测试水泥块被构造成配合所述浆杯杯体空腔形状的上宽下窄的圆台；
[0038]启动所述测试装置的加热单元，将所述测试装置的浆杯加热到预定温度；
[0039]启动所述测试装置的加压供液单元，给流体加压，使其达到预定压力；
[0040]将达到预定压力的流体通入所述浆杯中，使其通过待测水泥块的缝隙后流出所述浆杯；
[0041]利用所述测试装置的监测单元计时并实时测量所述装置内流体的流量变化；
[0042]在所述装置内流体的流量达到预定值或零时，测试结束，装置停机；
[0043]依据上述测试中测量到的流量-时间变化关系得出测试结果。
[0044]与现有技术相比，本发明具有如下优点:
[0045]本发明的测试设备可模拟高温高压环境，并通过实时监测流体通过水泥石裂缝的流量变化，反应裂缝大小的变化情况，进而反应水泥石遇油气的愈合情况；
[0046]本发明的测试装置可通过计算机采集数据，实时自动观测记录流量随时间的变化，从而研究人员可以直接得到记录结果数据，减轻了研究人员的工作量。
[0047]本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的步骤来实现和获得。
【附图说明】
[0048]附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0049]图1是根据本发明一实施例的测试杯体剖面图；
[0050]图2是根据本发明一实施例的测试杯体结构图；
[0051]图3是根据本发明一实施例的测试装置结构简图；
[0052]图4是根据本发明一实施例的数据记录图。
【具体实施方式】
[0053]以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
[0054]随着科技进步，自愈合修复技术被应用在越来越多的领域中。在石油钻探领域，自愈合修复技术也被应用到了固井水泥中。但是现阶段自愈合修复技术在固井水泥中的应用还刚刚起步。如何更加完美的将自愈合修复技术应用到固井水泥并使其达到预期效果依然需要进一步的研究。然而现阶段的自愈合修复技术通常是应用在常温常压环境中。因此，对自愈合修复过程的测试评价通常也是在常温常压过程中进行的。例如水泥石的膨胀测试装置或者建筑用常温自愈合评价装置，上述装置监测的都是水泥石在常温常压状态下的自愈合修复过程。但是在石油勘探领域，固井水泥会使用在高温高压环境下。因此基于上述监测设备得到的实验数据并不能完美的应用于固井水泥的应用研究中。另外，现有测试设备主要测试水泥石整体膨胀的性能，而无法测试水泥石缝隙的修复效果。这也导致实验测试数据不能完美的直接应用于应用研究中。
[0055]为解决现有设备的不足，本发明提供了一种新的测试设备。其不仅能模拟高温高压环境，而且能够在待测水泥块处于自修复过程时实时测试其自修复状态参数。