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申请/专利权人：中国石油天然气股份有限公司

摘要：本申请提供了一种固井水泥石界面测试装置及方法，属于油气井工程固井技术领域。本方案通过在水泥成形单元中预先浇注水泥形成水泥环，通过压力和流量单元、温度单元，模拟井下的压力和温度环境，通过射孔冲击单元提供冲击载荷，模拟水泥石在井下环境中所承受的射孔冲击，从而可以对水泥环与模拟套管之间的胶结界面进行测试，在射孔冲击单元进行射孔冲击后，随着冲击力的提升，水泥环与模拟套管之间的界面胶结失效，造成气体沿该界面流动，进而从出气管中排出，从而第二流量计测得的信号会迅速提升，根据第二流量计迅速提升的时间，获取对应的射孔冲击的冲击力，以便获取水泥石界面胶结失效的临界条件，对实际固井工作具有较大的指导作用。

主权项：1.一种固井水泥石界面测试装置，其特征在于，所述装置包括：水泥成形单元（1）、压力和流量单元（2）、温度单元（3）、射孔冲击单元（4）以及数据分析单元（5）；所述水泥成形单元（1）包括：模拟套管（11）、水泥环（12）、模拟地层（13）、釜体（14）、加热带（15）、底座（16）以及顶盖（17）；所述水泥环（12）、模拟地层（13）、釜体（14）、加热带（15）均为环状，由内到外依次布置在所述模拟套管（11）外，所述釜体（14）的底部密封连接所述底座（16），所述釜体（14）的顶部密封连接所述顶盖（17），所述模拟地层（13）和所述釜体（14）之间设有外围压套（18），用于填充所述模拟地层（13）和所述釜体（14）之间的缝隙；所述压力和流量单元（2）包括气源（21）、内压泵（22）、第一压力阀（23）、第一流量计（24）、外压泵（25）、第二压力阀（26）、内围压传感器（27）、外围压传感器（28）以及至少一个第二流量计（29）；所述气源（21）通过内压进气管（6）连通所述模拟套管（11）和所述水泥环（12）的顶部，所述内压泵（22）、所述第一压力阀（23）与所述第一流量计（24）均设置于所述内压进气管（6）上；所述外压泵（25）通过外压进气管（7）连通至所述模拟地层（13）和所述釜体（14）之间，所述第二压力阀（26）设置于所述外压进气管（7）上；所述水泥环（12）的底部连通出气管（8），至少一个所述第二流量计（29）设置于所述出气管（8）上，所述第一流量计（24）和所述第二流量计（29）均与所述数据分析单元（5）电性耦接；所述内围压传感器（27）位于所述模拟套管（11）中，所述外围压传感器（28）位于所述模拟地层（13）和所述釜体（14）之间，所述内围压传感器（27）、外围压传感器（28）均与所述数据分析单元（5）电性耦接；所述温度单元（3）包括温度调节器（31）、外热电偶（32）和内热电偶（33），所述温度调节器（31）和所述外热电偶（32）位于所述加热带（15）的内部，所述内热电偶（33）位于所述模拟套管（11）的内部，所述外热电偶（32）和所述内热电偶（33）均与所述数据分析单元（5）电性耦接；所述射孔冲击单元（4）包括多个振动台（41）和多个振动传感器（42），所述振动传感器（42）和所述振动台（41）一一对应，所述振动台（41）贴设于所述模拟套管（11）的内壁上，多个所述振动台（41）在所述模拟套管（11）的内壁上沿螺旋状排布，所述振动传感器（42）与所述数据分析单元（5）电性耦接；所述射孔冲击单元（4）还包括振动控制器（43）、功率放大器（44）和密封胶圈（45），所述振动控制器（43）、所述振动台（41）均与所述数据分析单元（5）电性耦接，从而所述振动传感器（42）通过所述振动控制器（43）与所述数据分析单元（5）电性耦接，所述功率放大器（44）电性耦接于所述振动控制器（43）与所述振动台（41）之间，所述密封胶圈（45）位于所述振动台（41）和所述模拟套管（11）的内壁之间，所述振动台（41）的振动头（411）穿过所述密封胶圈（45）与所述模拟套管（11）的内壁相抵。

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