一种检测封窜剂封堵强度的实验装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及油水井调堵封窜技术领域，尤其涉及一种检测封窜剂封堵强度的实验 装置及方法。
【背景技术】
[0002] 稠油和超稠油开发一般采用蒸汽吞吐方式，油井在经过多轮次注汽生产时，由于 固井水泥环受到高温湿热蒸汽的反复侵蚀，以及水泥与岩石和套管的膨胀系数的差异，导 致套管外水泥环局部易发生损坏或脱落，在水泥环自身以及水泥环与管壁之间产生缝隙， 不同层位之间形成窜流通道，影响注汽效率，无法实现分层注汽，水体侵入油层，生产井效 率低下。
[0003] 现有技术中，采用挤灰封窜的方法来封堵水泥环的窜槽部位:通过栗车或注入栗， 在压力允许的范围内，将封窜剂注入窜槽部位，封窜剂成胶凝结后起到封窜的目的。但这种 方法在操作的过程中，由于在油井中进行，封窜剂中的固相颗粒有时能轻易进入岩石的孔 隙中，所以施工后也无法知晓封窜剂封堵窜槽部位所形成的封堵强度能否满足施工现场的 要求，因此有时会出现封堵强度不够造成的封窜剂封窜的部位有效期短，从而影响了施工 效果的情况。
[0004] 现有技术中没有能检测封窜剂封堵强度的实验装置和方法，因此无法知晓封窜剂 封堵窜槽部位所形成的封堵强度。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种能检测封窜剂封堵强度的实验装置及方法。
[0006] 本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现:一种检测封窜剂封堵强度的实验 装置，其包括:纵长延伸的第一模拟体;所述第一模拟体至少一端为第一封堵端;所述第一 模拟体内形成有内腔;设置于所述内腔中的第二模拟体;所述第二模拟体外侧的所述内腔 内设置有固井体;设置于所述固井体上的至少一条裂缝;具有输入端的动力机构;贯穿设置 于所述第二模拟体上的通道;所述第二模拟体通过所述通道与所述输入端相连接;所述动 力机构用于向封窜剂施加逐渐变大的作用力直至所述作用力维持不变，从而所述封窜剂能 以预定的流速通过所述通道注入所述第二模拟体内。
[0007]优选地，所述第一模拟体与所述第二模拟体同轴设置。
[0008] 优选地，所述第二模拟体靠近所述裂缝的侧壁上设置有至少一个通孔，所述通孔 与所述通道相连通。
[0009] 优选地，所述通孔在所述第一模拟体上呈螺旋状排列。
[0010] 优选地，所述固井体为水泥浆在预定的条件下凝结而成的水泥环。
[0011] 优选地，所述第二模拟体上设置有刻度，所述刻度能测量出注入所述裂缝的封窜 剂的量。
[0012 ]优选地，所述第一模拟体的内径为124.26mm;所述第二模拟体的外径为73.02mm。
[0013]利用上述的检测封窜剂封堵强度的实验装置的实验方法，其包括：向封窜剂施加 逐渐变大的作用力直至所述作用力维持不变，以使所述封窜剂能以预定的流速注入所述第 二模拟体内；获取所述作用力维持不变时的最大作用力，根据所述最大作用力计算所述封 窜剂的封堵强度。
[0014]优选地，所述封堵强度Pm为Pm = Pmax/L;式中：Pmax为所述最大作用力，单位为 MPa; L为所述第一模拟体的内径-所述第二模拟体的外径，单位为m。
[0015] 优选地，所述预定的流速为100ml/min。
[0016] 本发明提供的一种检测封窜剂封堵强度的实验装置及方法的有益效果是:本发明 通过设置纵长延伸的第一模拟体;第一模拟体至少一端为第一封堵端;第一模拟体内形成 有内腔;设置于内腔中的第二模拟体;第二模拟体外侧的内腔内设置有固井体;设置于固井 体上的至少一条裂缝;具有输入端的动力机构;贯穿设置于第二模拟体上的通道;第二模拟 体通过通道与输入端相连接;动力机构用于向封窜剂施加逐渐变大的作用力直至作用力维 持不变，从而封窜剂能以预定的流速通过通道注入第二模拟体内；实现了通过动力机构向 封窜剂施加逐渐变大的作用力直至作用力维持不变，以使封窜剂能以预定的流速通过通道 注入第二模拟体内；因为封窜剂的封堵性能通常采用突破压力来表征，该突破压力是指堵 剂在单位长度多孔介质中水驱形成突破时的最大压力，反应多孔介质中堵剂对水相流体的 封堵能力，可以较好地反映堵剂的强弱，其大小可由下列公式表示:Pm = Pmax/L式中：Pmax 为水驱形成突破的最大压力，单位为MPa;L为试验半径，单位为m。因此可以借鉴该突破压力 的计算原理得出该封窜剂的封堵强度所对应的最大压力即为维持不变时的作用力，相当于 式中的Pmax，然后再将该最大压力除以第一模拟体的内径与第二模拟体的外径的差值，从 而得出封堵强度;从而实现了本发明能提供一种检测封窜剂的封堵强度的实验装置及方法 的目的。
【附图说明】
[0017] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于 本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 的附图。
[0018]图1本发明的一种结构不意图；
[0019] 图2本发明的一种流程图；
[0020] 图3本发明的一种流程图。
【具体实施方式】
[0021] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0022] 请参阅图1。本发明提供一种检测封窜剂封堵强度的实验装置，其包括:纵长延伸 的第一模拟体11;所述第一模拟体11至少一端为第一封堵端;所述第一模拟体11内形成有 内腔15;设置于所述内腔15中的第二模拟体13;所述第二模拟体13外侧的所述内腔15内设 置有固井体19;设置于所述固井体19上的至少一条裂缝21;具有输入端的动力机构25;贯穿 设置于所述第二模拟体13上的通道17;所述第二模拟体13通过所述通道17与所述输入端相 连接;所述动力机构25用于向封窜剂23施加逐渐变大的作用力直至所述作用力维持不变， 从而所述封窜剂23能以预定的流速通过所述通道17注入所述第二模拟体13内。
[0023]本发明提供的一种检测封窜剂封堵强度的实验装置，实现了通过动力机构25向封 窜剂23施加逐渐变大的作用力直至作用力维持不变，以使封窜剂23能以预定的流速通过通 道17注入第二模拟体13内；因为封窜剂23的封堵性能通常采用突破压力来表征，该突破压 力是指堵剂在单位长度多孔介质中水驱形成突破时的最大压力，反应多孔介质中堵剂对水 相流体的封堵能力，可以较好地反映堵剂的强弱，其大小可由下列公式表示 :Pm = Pmax/L式 中：Pmax为水驱形成突破的最大压力，单位为MPa;L为试验半径，单位为m。因此可以借鉴该 突破压力的计算原理得出该封窜剂23的封堵强度所对应的最大压力即为维持不变时的作 用力，相当于式中的Pmax，然后再将该最大压力除以第一模拟体11的内径与第二模拟体13 的外径的差值，从而得出封堵强度;从而实现了本发明能提供一种检测封窜剂23的封堵强 度的实验装置及方法的目的。
[0024]如图1所不，在本实施方式中，纵长延伸的第一模拟体11;该第一模拟体11用于模 拟井壁，从而能在地面上模拟井下地层的条件，从而能在施工前在地面上实施检测封窜剂 23的封堵强度的实验。该第一模拟体11至少一端为第一封堵端，从而能在该第一模拟体11 内注入固井液，从而模拟油井中套管与井壁之间的水泥环。该第一封堵端用法兰来密封。该 第一模拟体11内设置有内腔15;从而能在该内腔15中注入固井液。该第一模拟体11为内径 为124.26mm的管柱，从而更真实地模拟实际生产中的油井井壁。
[0025] 如图1所示，在本实施方式中，该内腔15中设置有第二模拟体13,该第二模拟体13 上贯穿设置有通道17;且该第二模拟体13通过通道17与动力机构25的输入端相连接;从而 该第二模拟体13能通过通道17向裂缝21内注入封窜剂23。在本实施方式中，该第一模拟体 11与第二模拟体13同轴设置，从而能更真实地模拟实际生产中的结构。
[0026] 在本实施方式中，该第二模拟体13靠近裂缝21的一端为第二封堵端，该第二封堵 端用法兰来密封;远离裂缝21的一端为开口端27;开口端27与动力机构25相连接;通道17与 开口端27相连通;该第二模拟体13靠近裂缝的侧壁上设置有至少一个通孔29,该通孔29与 通道17相连通;从而可以通过该通道17向裂缝21内注入封窜剂23。在本实施方式中，该通孔 29在第一模拟体11上呈螺旋状排列。从而能更均匀地向固井体19中注入封窜剂23。在本实 施方式中，该通孔29之间的距离为30mm。该通孔29之间的距离不限于此，还可以为其他的数 值，例如：4〇111111、45111111、5〇111111、55111111、6〇111111。该第二模拟体13上设置有刻度，刻度能测量出注入 裂缝21的封窜剂23的量，从而能够知晓封窜该裂缝21需要多少封窜剂23,从而为实际生产 提供指导意义。该第二模拟体13的外径为73.02mm。从而更真实地模拟实际生产中的模拟套 管。
[0027] 如图1所示，在本实施方式中，该第二模拟体13外侧的内腔15内设置有固井体19; 该固井体19为水泥浆在预