本發(fā)明是涉及石油工程固井領(lǐng)域，尤其涉及一種用于固井水泥環(huán)聲波膠結(jié)測井的評價方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、固井是鉆井工程中最為重要的一環(huán)，固井質(zhì)量的好壞關(guān)系到油氣井的正常生產(chǎn)壽命。油氣井固井作業(yè)是指根據(jù)不同井況，設(shè)計相對應(yīng)的水泥漿，并將其注入井下圍巖與套管間的環(huán)形空間，候凝形成水泥環(huán)的過程。固井水泥環(huán)的封固質(zhì)量通常采用聲波膠結(jié)測井進行測試，是固井技術(shù)的重要指標(biāo)，是防止環(huán)空竄流的重要因素，為油氣井后續(xù)鉆進、壓裂、酸化、生產(chǎn)等一系列作業(yè)提供技術(shù)保障。

2、聲波水泥膠結(jié)測井結(jié)果受到儀器、井內(nèi)流體、套管、水泥環(huán)以及地層等多種因素影響。目前，油氣井井下條件復(fù)雜多變，對聲波膠結(jié)測井結(jié)果的有效性存在較大影響，導(dǎo)致不能真實反映井下固井水泥環(huán)的真實封固質(zhì)量?，F(xiàn)存的裝置主要針對井下的單一或者少量特性進行聲波膠結(jié)測井影響的模擬評價，沒有針對井下條件下多種參數(shù)同時影響的模擬評價裝置。公開號為的cn111827977a的發(fā)明專利公開了一種用于室內(nèi)固井質(zhì)量評價的聲波測定儀裝置及聲波測定方法，通過加溫裝置和加壓裝置，可以在不同溫度、不同壓力條件下，進行室內(nèi)評價不同密度水泥環(huán)膠結(jié)質(zhì)量的模擬實驗；公開號為cn112160742a的發(fā)明專利公開了一種建立固井質(zhì)量評價指標(biāo)的模擬裝置及方法，利用完全膠結(jié)好的水泥環(huán)為模擬地層，可以評價水泥環(huán)在砂巖地層中的膠結(jié)狀態(tài)，但僅能模擬單一地層條件。目前，還未有裝置可以較為全面地模擬各種井下復(fù)雜情況，較為真實地反映各種因素對的影響，導(dǎo)致各個因素對聲波膠結(jié)測井的影響情況尚未完全探明，電測固井質(zhì)量和水泥環(huán)井下實際封隔質(zhì)量的關(guān)系也尚未完全探明。而測量固井質(zhì)量是反映固井水泥環(huán)真實的封固質(zhì)量的關(guān)鍵，因此開展此研究是非常有必要的。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種用于固井水泥環(huán)聲波膠結(jié)測井的評價方法及裝置，能使套管與水泥環(huán)之間形成微環(huán)隙，能更真實的反應(yīng)固井水泥環(huán)的封固質(zhì)量。

2、本發(fā)明的目的可采用下列技術(shù)方案來實現(xiàn)：

3、本發(fā)明提供了一種用于固井水泥環(huán)聲波膠結(jié)測井的評價方法，包括：

4、s1、將外管與套管進行組裝，并使外管與套管之間形成環(huán)形空間；在套管內(nèi)安裝發(fā)射換能器和接收換能器；

5、s2、配置水泥漿，將水泥漿倒入環(huán)形空間；

6、s3、向套管內(nèi)填充滿液體并加壓至設(shè)定管內(nèi)壓力；

7、s4、待水泥漿固化預(yù)設(shè)時間凝固成水泥環(huán)后，卸掉套管內(nèi)的至少部分壓力，以使套管與水泥環(huán)之間形成微環(huán)隙；

8、s5、每間隔預(yù)設(shè)時間激發(fā)發(fā)射換能器發(fā)出脈沖聲信號，發(fā)射換能器發(fā)出的脈沖聲信號經(jīng)套管和水泥環(huán)吸收反射后被接收換能器接收；

9、s6、根據(jù)接收換能器接收的聲波信號對水泥環(huán)的固井質(zhì)量進行評價。

10、在本發(fā)明的一較佳實施方式中，在步驟s4中，形成微環(huán)隙后，還包括如下步驟：向微環(huán)隙內(nèi)注入液體，或者，向微環(huán)隙內(nèi)注入液體并加壓至設(shè)定壓力。

11、在本發(fā)明的一較佳實施方式中，在步驟s4中，形成微環(huán)隙后，還包括如下步驟：向環(huán)形空間內(nèi)注入氣體并加壓至設(shè)定壓力。

12、在本發(fā)明的一較佳實施方式中，步驟s1還包括如下步驟：在外管外套設(shè)加熱套；步驟s3還包括如下步驟：調(diào)節(jié)加熱套的溫度至設(shè)定溫度。

13、本發(fā)明還提供一種用于固井水泥環(huán)聲波膠結(jié)測井的評價裝置，包括固定架、外管、套管、發(fā)射換能器和接收換能器；外管間隔套在套管的外側(cè)，外管和套管的底部均與固定架連接，在外管的頂部能拆卸的安裝有環(huán)形的頂蓋，外管、套管、固定架和頂蓋之間圍合形成密閉的環(huán)形空間，套管內(nèi)能用于充滿液體并加壓至設(shè)定管內(nèi)壓力，環(huán)形空間能用于盛裝水泥漿，水泥漿能在凝固后形成水泥環(huán)，水泥環(huán)與套管之間能在卸掉套管內(nèi)的至少部分壓力后形成微環(huán)隙；發(fā)射換能器和接收換能器均設(shè)在套管內(nèi)。

14、在本發(fā)明的一較佳實施方式中，套管的上端口和下端口分別密封安裝有上堵頭和下堵頭，上堵頭上開設(shè)有增壓孔，增壓孔通過相應(yīng)的管道與增壓泵能通斷的連接，并在增壓孔與增壓泵之間的管道上設(shè)有第一加壓閥。

15、在本發(fā)明的一較佳實施方式中，在環(huán)形空間的底部連通有流體入口，流體入口處連接有能通斷的進入管，能用于向環(huán)形空間內(nèi)注入流體。

16、在本發(fā)明的一較佳實施方式中，進入管能與輸送泵能通斷的連接，并在進入管與輸送泵之間的管道上設(shè)有第二加壓閥，輸送泵能用于向環(huán)形空間內(nèi)注入液體；進入管還能與氣瓶能通斷的連接，并在氣瓶與進入管之間的管道上設(shè)有第三加壓閥，氣瓶能用于向環(huán)形空間內(nèi)注入氣體；在環(huán)形空間的頂部連通有能開閉的流體出口。

17、在本發(fā)明的一較佳實施方式中，固定架包括上下連接的頂板和底部支架，外管的底端插設(shè)在頂板上，頂板上開設(shè)有穿孔，套管穿過穿孔后由頂板穿出；在環(huán)形空間的頂部安裝有疊放的上密封環(huán)和上濾網(wǎng)環(huán)，頂蓋能壓設(shè)在上密封環(huán)上；在環(huán)形空間的底部安裝有疊放的下密封環(huán)和下濾網(wǎng)環(huán)，下密封環(huán)能抵靠在頂板上。

18、在本發(fā)明的一較佳實施方式中，在外管的外部套設(shè)有加熱套，加熱套與溫度控制箱電連接。

19、在本發(fā)明的一較佳實施方式中，用于固井水泥環(huán)聲波膠結(jié)測井的評價裝置還包括控制裝置、脈沖信號發(fā)生器和聲波采集裝置；發(fā)射換能器與脈沖信號發(fā)生器電連接，接收換能器與聲波采集裝置電連接，控制裝置與脈沖信號發(fā)生器和聲波采集裝置均電連接。

20、由上所述，本發(fā)明中的評價方法及評價裝置，由于套管具有一定的膨脹收縮性，將水泥漿倒入環(huán)形空間，向套管內(nèi)注滿液體并加壓后，套管會在其內(nèi)壓力作用下有一定程度的膨脹；由于凝固后的水泥環(huán)本身不具有膨脹收縮性，當(dāng)水泥漿凝固成水泥環(huán)并按照實驗要求卸掉套管內(nèi)的至少部分壓力后，套管會收縮，進而在套管與水泥環(huán)之間會形成尺寸較小的微環(huán)隙，這更符合實際井下固井的真實情況，在此基礎(chǔ)上再增加模擬井下的其他參數(shù)工況，利用聲波膠結(jié)測井法進行固井質(zhì)量評價時評價的結(jié)果能更真實的反應(yīng)固井水泥環(huán)的封固質(zhì)量。

技術(shù)特征：

1.一種用于固井水泥環(huán)聲波膠結(jié)測井的評價方法，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的用于固井水泥環(huán)聲波膠結(jié)測井的評價方法，其特征在于，

3.如權(quán)利要求1所述的用于固井水泥環(huán)聲波膠結(jié)測井的評價方法，其特征在于，

4.如權(quán)利要求1所述的用于固井水泥環(huán)聲波膠結(jié)測井的評價方法，其特征在于，

5.一種用于固井水泥環(huán)聲波膠結(jié)測井的評價裝置，其特征在于，包括固定架、外管、套管、發(fā)射換能器和接收換能器；

6.如權(quán)利要求5所述的用于固井水泥環(huán)聲波膠結(jié)測井的評價裝置，其特征在于，

7.如權(quán)利要求5所述的用于固井水泥環(huán)聲波膠結(jié)測井的評價裝置，其特征在于，

8.如權(quán)利要求7所述的用于固井水泥環(huán)聲波膠結(jié)測井的評價裝置，其特征在于，

9.如權(quán)利要求5所述的用于固井水泥環(huán)聲波膠結(jié)測井的評價裝置，其特征在于，

10.如權(quán)利要求5所述的用于固井水泥環(huán)聲波膠結(jié)測井的評價裝置，其特征在于，

11.如權(quán)利要求5所述的用于固井水泥環(huán)聲波膠結(jié)測井的評價裝置，其特征在于，所述用于固井水泥環(huán)聲波膠結(jié)測井的評價裝置還包括控制裝置、脈沖信號發(fā)生器和聲波采集裝置；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明為一種用于固井水泥環(huán)聲波膠結(jié)測井的評價方法及裝置，其中，評價方法包括：S1、使外管與套管之間形成環(huán)形空間；在套管內(nèi)安裝發(fā)射換能器和接收換能器；S2、配置水泥漿，將水泥漿倒入環(huán)形空間；S3、向套管內(nèi)填充滿液體并加壓至設(shè)定管內(nèi)壓力；S4、待水泥漿固化預(yù)設(shè)時間凝固成水泥環(huán)后，卸掉套管內(nèi)的至少部分壓力，以使套管與水泥環(huán)之間形成微環(huán)隙；S5、每間隔預(yù)設(shè)時間激發(fā)發(fā)射換能器發(fā)出脈沖聲信號，發(fā)射換能器發(fā)出的脈沖聲信號經(jīng)套管和水泥環(huán)吸收反射后被接收換能器接收；S6、根據(jù)接收換能器接收的聲波信號對水泥環(huán)的固井質(zhì)量進行評價。本發(fā)明能使套管與水泥環(huán)之間形成微環(huán)隙，能更真實的反應(yīng)固井水泥環(huán)的封固質(zhì)量。

技術(shù)研發(fā)人員：趙軍,何驍,鄭友志,張占武,譚天一,王嘉麗
受保護的技術(shù)使用者：中國石油天然氣股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/19