技术特征：
1.一种用于测试井筒密封完整性的系统，包括：密封测试装置，其用于在对井筒环空进行密封后，实施用于模拟井筒复杂工作条件的气窜现象测试；应变采集装置，其用于在实施气窜现象测试过程中，同步采集表征井筒各组成部位处在不同方向下的应力变化特征的光纤反馈信号；解调处理装置，其与所述应变采集装置通过光纤线缆连接，用于接收所述光纤反馈信号并进行解调，而后确定各组成部位在不同方向下对应的动态应力数据；密封分析装置，其用于根据所述动态应力数据，对产生当前气窜现象的密封失效机理进行分析。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述应变采集装置包括：设置在套管外壁处的套管第一周向传感器组、套管第二周向传感器组和套管轴向传感器组，其中，所述套管第一周向传感器组内的各传感器位于套管中部并沿周向方向间隔分布，所述套管第二周向传感器组内的各传感器位于套管端部并沿周向方向间隔分布，所述套管轴向传感器组内的各传感器沿套管的轴向方向间隔分布；设置在外筒外壁处的外筒第一周向传感器组、外筒第二周向传感器组和外筒轴向传感器组，其中，所述外筒第一周向传感器组内的各传感器位于外筒中部并沿周向方向间隔分布，所述外筒第二周向传感器组内的各传感器位于外筒端部并沿周向方向间隔分布，所述外筒轴向传感器组内的各传感器沿外筒的轴向方向间隔分布；以及设置在环空支架处的环空周向传感器组、环空径向传感器组和环空轴向传感器组，其中，所述环空周向传感器组位于环空支架圆盘处并沿圆盘的周向方向间隔分布，所述环空径向传感器组位于环空支架圆盘处并沿圆盘的指定径向方向间隔分布，所述环空轴向传感器组位于环空支架腿部处并沿环空的轴向方向间隔分布。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述应变采集装置内的各传感器为光纤光栅压力传感器，其中，每组传感器组通过与当前传感器组相对应的光纤线缆将组内各压力传感器进行测点标定。4.根据权利要求1～3中任一项所述的系统，其特征在于，所述解调处理装置，其还用于在实施基于温度变化的气窜现象测试时，分别接收从所述应变采集装置内表征不同位置和方向组合条件的各传感器组所传输的所述光纤反馈信号，并进行解调，得到井筒不同位置和方向组合条件下对应的所述动态应力数据；所述密封分析装置，其还用于根据不同光纤通道对应的动态应力数据，判断各组合条件的应力是否达到相应位置的极限强度，从而确定当前井筒密封失效的原因，以将当前测试对应的气窜数据、不同光纤通道的动态应力数据、以及密封失效原因进行关联，用来形成所述资料，其中，密封失效原因为界面结交破坏或强度破坏。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述密封分析装置，其还用于在检测出发生强度破坏的情况下，通过对达到极限强度的应力采集位置进行应力方向识别，来明确强度破坏的具体类型，以将当前测试对应的气窜数据、不同光纤通道的动态应力数据、密封失效原因、以及强度破坏具体类型进行关联，用来形成所述资料。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
温度采集装置，其用于在实施气窜现象测试过程中，同步采集表征井筒各组成部位处的温度变化特征的光纤反馈信号。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述温度采集装置包括：设置在套管中部的套管温度传感器组；设置在外筒中部的外筒温度传感器组；以及设置在环空支架圆盘处的环空温度传感器组，其中，所述温度采集装置内的各传感器为光纤光栅温度传感器，其中，每组传感器组通过与当前传感器组相对应的光纤线缆将组内各温度传感器进行测点标定。8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，所述解调处理装置，其还用于在实施包含压力变化的气窜现象测试时，分别接收从所述温度采集装置内表征不同部位的各传感器组所传输的所述光纤反馈信号并进行解调，得到井筒不同位置对应的所述动态温度数据，以及分别接收从所述应变采集装置内表征不同位置和方向组合条件的各传感器组所传输的所述光纤反馈信号并进行解调，得到井筒不同位置和方向组合条件下对应的所述动态应力数据；所述密封分析装置，其还用于根据不同光纤通道对应的动态温度数据和不同光纤通道对应的动态应力数据，对所述不同光纤通道对应的动态应力数据进行校正，以滤除所测得的应力数据中由于温度变化引发的第一类应力变化特征，从而利用校正后的动态应力数据分析当前气窜现象的密封失效机理。9.一种用于测试井筒密封完整性的方法，其特征在于，所述方法利用如权利要求1～8中任一项所述的系统来实现，所述方法包括：部署应变采集装置；对井筒环空进行密封，而后实施用于模拟井筒复杂工作条件的气窜现象测试；在实施气窜现象测试过程中，同步采集表征井筒各组成部位处在不同方向下的应力变化特征的光纤反馈信号；通过光纤线缆接收所述光纤反馈信号并进行解调，而后确定各组成部位在不同方向下对应的动态应力数据；根据所述动态应力数据，对产生当前气窜现象的密封失效机理进行分析。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在实施基于温度变化的气窜现象测试时，分别接收表征不同位置和方向组合条件的各传感器组所传输的所述光纤反馈信号，并进行解调，得到井筒不同位置和方向组合条件下对应的所述动态应力数据；根据不同光纤通道对应的动态应力数据，判断各组合条件的应力是否达到相应位置特征的极限强度，从而确定当前井筒密封失效的原因，以将当前测试对应的气窜数据、不同光纤通道的动态应力数据、以及密封失效原因进行关联形成所述资料，其中，密封失效原因为界面结交破坏或强度破坏。
技术总结
本发明公开了一种用于测试井筒密封完整性的系统及方法，包括：密封测试装置，其用于在对井筒环空进行密封后，实施用于模拟井筒复杂工作条件的气窜现象测试；应变采集装置，其用于在实施气窜现象测试过程中，同步采集表征井筒各组成部位处在不同方向下的应力变化特征的光纤反馈信号；解调处理装置，其与应变采集装置通过光纤线缆连接，用于接收光纤反馈信号并进行解调，而后确定各组成部位在不同方向下对应的动态应力数据；密封分析装置，其用于根据动态应力数据，对产生当前气窜现象的密封失效机理进行分析。本发明能够实时连续且精确的测量井筒多向多点应变和温度变化等参数，监测和评价井筒在各种复杂条件下的密封完整性。和评价井筒在各种复杂条件下的密封完整性。和评价井筒在各种复杂条件下的密封完整性。
技术研发人员：刘仍光 陶谦 曾敏 高元 刘奎 李小江
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院
技术研发日：2021.08.11
技术公布日：2023/2/16