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本发明涉及的是一种水泥环结构完整性力学实验装置，这种水泥环结构完整性力学实验装置由水泥环养护模具和三轴应力养护釜构成，水泥环养护模具设置在三轴应力养护釜的内腔中；水泥环养护模具包括可调偏心上法兰盖、模拟井壁、模拟井壁外护筒、套管、可调偏心下法兰盘；三轴应力养护釜包括筒形容器、围压油缸、油缸活塞、轴压活塞、围压活塞、环形发热元件、电极，筒形容器内设置有围压活塞，围压油缸座在筒形容器上端面上，围压油缸与油缸活塞之间设置有硅油腔，轴压传感器连接轴压活塞，轴压传感器上端设置压机上盘；筒形容器内部设置环形发热元件，环形发热元件下端面压置在电极上，环形发热元件连接热电偶。本发明可以模拟油气井施工作业的实际工况，测得的胶结界面胶结强度更符合现场实际作业，更准确。

本发明公开了一种定量评价水泥环气密封完整性的方法，本发明方法可快速经济定量评价井下实际水泥环气密封完整性，可靠性高。包括：S1、获取水泥环表面粗糙度；S2、生成模拟水泥环表面形貌的微凸体实体模型；S3、模拟光滑平板与轴对称正弦微凸体分布的粗糙平板间的弹塑性法向接触，获取套管‑水泥环界面在径向接触压力作用下的单个正弦微凸体接触面积Aep；S4、获取套管‑水泥环界面微观泄漏通道的周向宽度B；S5、获取套管‑水泥环界面微观泄漏通道的平均高度H；S6、将套管‑水泥环界面微观泄漏通道沿井深分为若干串联单元，获取气体通过套管‑水泥环界面的泄漏体积速率Qv；S7、将气体泄漏体积速率Qv与允许泄漏体积速率Qa对比。

本发明公布了超临界二氧化碳压裂水泥胶结面致裂实验设备及方法，它包括密封盖(1)、上垫块(2)、套管(3)、下垫板(4)和支撑底座(5)；所述的密封盖(1)和支撑底座(5)之间设置有套管(3)，所述的密封盖(1)和套管(3)之间设置有上垫块(2)，所述的套管(3)和支撑底座(5)之间设置有下垫板(4)；它克服了现有技术中没有测试固井水泥在承受超临界二氧化碳作为传压介质所产生的压力后，其胶结面各参数变化情况的实验方法及设备的缺点，具有充分考虑到了地层的复杂性，通过还原砂岩地层固井水泥的大致成分，可以良好的还原砂岩地层完井过程中固井水泥的受力情况的优点。