水泥漿性能試驗系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及石油開采技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種水泥漿性能試驗系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]固井注水泥施工結(jié)束后，水泥漿將會由液態(tài)發(fā)展到固態(tài)，即水泥石。水泥漿在液態(tài)狀態(tài)下，液柱壓力可完全傳遞到井底，保證壓。穩(wěn)井底油氣水層，防止發(fā)生竄流;水泥漿發(fā)展到固態(tài)時，即水泥石狀態(tài)下，由于水泥石狀態(tài)具有一定的強度，能夠與地層膠結(jié)，可防止地層油氣水竄流。但是水泥漿發(fā)展到水泥石并不是瞬間完成的，而是需要過渡到“半液態(tài)、半固態(tài)”的狀態(tài)，即膠凝狀態(tài)，這種狀態(tài)將大幅度降低液柱壓力傳遞效率，即水泥漿的失重，上部液柱壓力無法完全傳遞到井底，導(dǎo)致壓穩(wěn)失效，同時又未形成強度或與地層膠結(jié)，因此地層油氣水層極易發(fā)生竄流，影響層間封隔質(zhì)量。
[0003]目前，國內(nèi)外對水泥漿防竄性能主要有兩個手段:實驗手段和理論計算。理論方面認為水泥漿失重后壓力傳遞降低，以地層水密度換算成水泥漿靜液注壓力，理論比較粗糙，且水泥漿何時失重不能明確，不能為注水泥后的壓穩(wěn)工藝措施提供數(shù)據(jù)支撐。在實驗方面，主要在圓柱形的空腔內(nèi)灌滿水泥漿，圓柱底部采用承重的方式監(jiān)測水泥漿隨水化進行底部壓力變化，以此判斷水泥漿處于何種狀態(tài)。但是，這種方法存在局限性，無法監(jiān)測水泥漿失重時，水泥漿的狀態(tài)，即液態(tài)或者膠凝狀態(tài)。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實用新型實施例所要解決的技術(shù)問題是提供了一種水泥漿性能試驗系統(tǒng)，其能夠在水泥漿失重過程中監(jiān)測水泥漿的狀態(tài)。
[0005]本實用新型實施例的具體技術(shù)方案是:
[0006]—種水泥漿性能試驗系統(tǒng)，其包括:具有一貫穿通道的殼體，所述殼體內(nèi)部設(shè)置有用于監(jiān)測水泥漿靜膠凝強度的水泥漿靜膠凝強度測試裝置，所述水泥漿靜膠凝強度測試裝置包括超聲波探頭和/或攪拌測試裝置。設(shè)置于所述殼體上端的密封蓋;設(shè)置于所述殼體下端的底座，所述底座上設(shè)置有用于監(jiān)測水泥漿失重的壓力傳感器。
[0007]優(yōu)選地，所述攪拌測試裝置包括通過傳動軸穿過所述密封蓋設(shè)置于所述殼體內(nèi)部的槳葉。
[0008]優(yōu)選地，所述超聲波探頭為兩個，其設(shè)置于所述殼體的同一高度，兩個所述超聲波探頭相對設(shè)置于所述殼體的兩側(cè)。
[0009]優(yōu)選地，所述底座上開設(shè)有用于向殼體內(nèi)部通入氣體的流道。
[0010]優(yōu)選地，所述殼體的側(cè)壁內(nèi)開設(shè)有能容置液體的環(huán)形空間，所述殼體上還開設(shè)有與環(huán)形空間相連通的、供液體進出的進口和出口。
[0011]優(yōu)選地，所述殼體至少包括第一段殼體、與第一段殼體相連接的第二段殼體、與第二段殼體相連接的第三段殼體，所述攪拌測試裝置設(shè)置于所述第一段殼體處，所述超聲波探頭設(shè)置于所述第二段殼體處，所述第三段殼體處設(shè)置有能夠開閉的通孔。
[0012]優(yōu)選地，所述殼體開設(shè)的通孔內(nèi)設(shè)置有濾網(wǎng)。
[0013]本實用新型的技術(shù)方案具有以下顯著有益效果:
[0014]1、本實用新型提供的水泥漿性能試驗系統(tǒng)能夠用于實驗室模擬水泥漿靜膠凝狀態(tài)下的水泥漿失重過程，測試得到水泥漿失重與水泥漿靜膠凝強度發(fā)展的關(guān)系，為水泥漿漿柱結(jié)構(gòu)設(shè)計以及注水泥后的壓穩(wěn)工藝措施提供數(shù)據(jù)支撐。
[0015]2、本水泥漿性能試驗系統(tǒng)在監(jiān)測水泥漿底部液柱壓力的同時，可以向水泥漿液柱底部注入氮氣，進而測試得到不同時期水泥漿防氣竄的能力。
[0016]3、該水泥漿性能試驗系統(tǒng)操作方便，可近似模擬井下真實環(huán)境。
【附圖說明】
[0017]在此描述的附圖僅用于解釋目的，而不意圖以任何方式來限制本實用新型公開的范圍。另外，圖中的各部件的形狀和比例尺寸等僅為示意性的，用于幫助對本實用新型的理解，并不是具體限定本實用新型各部件的形狀和比例尺寸。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型的教導(dǎo)下，可以根據(jù)具體情況選擇各種可能的形狀和比例尺寸來實施本實用新型。
[0018]圖1為本實用新型水泥漿性能試驗系統(tǒng)上半部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為本實用新型水泥漿性能試驗系統(tǒng)下半部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]以上附圖的附圖標記:
[0021]1、殼體；11、第一段殼體；12、第二段殼體；13、第三段殼體；14、第四段殼體；15、環(huán)形空間；16、進口； 17、出口；18、通孔;19、接箍;2、水泥漿靜膠凝強度測試裝置;21、攪拌測試裝置;211、傳動軸;212、槳葉；22、超聲波探頭;3、密封蓋;4、底座;41、流道;42、螺桿;43、螺母;5、壓力傳感器。
【具體實施方式】
[0022]結(jié)合附圖和本實用新型【具體實施方式】的描述，能夠更加清楚地了解本實用新型的細節(jié)。但是，在此描述的本實用新型的【具體實施方式】，僅用于解釋本實用新型的目的，而不能以任何方式理解成是對本實用新型的限制。在本實用新型的教導(dǎo)下，技術(shù)人員可以構(gòu)想基于本實用新型的任意可能的變形，這些都應(yīng)被視為屬于本實用新型的范圍。
[0023]圖1為本實用新型水泥漿性能試驗系統(tǒng)上半部分的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本實用新型水泥漿性能試驗系統(tǒng)下半部分的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，圖2所示，一種水泥漿性能試驗系統(tǒng)，其包括:具有一貫穿通道的殼體I，殼體I內(nèi)部設(shè)置有用于監(jiān)測水泥漿靜膠凝強度的水泥漿靜膠凝強度測試裝置2，水泥漿靜膠凝強度測試裝置2包括超聲波探頭22和/或攪拌測試裝置21。設(shè)置于殼體I上端的密封蓋3;設(shè)置于殼體I下端的底座4，底座4上設(shè)置有用于監(jiān)測水泥漿失重的壓力傳感器5。
[0024]具體而言，殼體I具有一貫穿通道，該貫穿通道內(nèi)能夠容置水泥漿。為了模擬井內(nèi)真是環(huán)境，殼體I 一般而言與油管形狀相似，其可以呈圓管狀，其中貫穿通道的橫截面呈圓形。由于殼體I具有一定的長度，如果殼體I為一整體，當(dāng)其豎直后，由于高度原因不易進行組裝以及連接其它測試設(shè)置，所示將殼體I拆分成多個部分，以方便進行組裝。如此，所述殼體I至少包括第一段殼體111、與第一段殼體111相連接的第二段殼體121、與第二段殼體121相連接的第三段殼體131。所述第一段殼體111、所述第二段殼體121和所述第三段殼體131之間通過接箍19相連接。
[0025]殼體I內(nèi)部設(shè)置有用于監(jiān)測水泥漿靜膠凝強度的水泥漿靜膠凝強度測試裝置2，水泥漿靜膠凝強度測試裝置2可以包括超聲波探頭22和/或攪拌測試裝置21。第一段殼體111的上端可以設(shè)置有對殼體I上端進行密封的密封蓋3。攪拌測試裝置21包括通過傳動軸211穿過密封蓋3設(shè)置于所述殼體I內(nèi)部的槳葉212。
[0026]第一段殼體111的內(nèi)部可以設(shè)置有用于監(jiān)測水泥漿靜膠凝強度的槳葉212，該槳葉212通過傳動軸211穿過密封蓋3設(shè)置于第一段殼體111內(nèi)部，傳動軸211可以沿豎直方向設(shè)置，如此，驅(qū)動槳葉212旋轉(zhuǎn)的的驅(qū)動裝置，例如電動機，可以設(shè)置在殼體I的外部或密封蓋3的上端。
[0027]第二段殼體121處可以設(shè)置有用于監(jiān)測水泥漿靜膠凝強度的超聲波探頭22，超聲波探頭22通過第二段殼體121的側(cè)壁穿設(shè)入殼體I內(nèi)部。在本實施方式中，超聲波探頭22為兩個，其設(shè)置于第二段殼體121的同一高度。同時，兩個超聲波探頭22可以相對設(shè)置于第二段殼體121的兩側(cè)。水泥漿靜膠凝強度測試裝置2可以只安裝超聲波探頭22和攪拌測試裝置21其中之一，如此，便可以完成對水泥漿靜膠凝強度的測試。當(dāng)然的，例如在本實施例中，也可以同時安裝超聲波探頭22和攪拌測試裝置21，通過兩種不同的方式對水泥漿靜膠凝強度進行測試，超聲波探頭22測試得到隨時間發(fā)展的水泥漿靜膠凝強度曲線，攪拌測試裝置21測試得到隨時間發(fā)展的水泥漿靜膠凝強度曲線，可以根據(jù)兩曲線進行擬合得到最終的隨時間發(fā)展的水泥漿靜膠凝強度曲線，擬合的過程可以為多種方式，較為常用的可以直接采用求取平均值的方法，這樣以后通過兩種不同的設(shè)備最終得到的水泥漿靜膠凝強度數(shù)據(jù)更為準確可靠。
[0028]殼體I中的第三段殼體131的側(cè)壁處可以設(shè)置有通孔18，該通孔18位于第三段殼體131側(cè)壁的下端，其可以繞第三段殼體131的軸線環(huán)向分布于第三段殼體131的側(cè)壁上。當(dāng)殼體I內(nèi)部注入水泥漿后，該通孔18可以用于排出殼體I內(nèi)水泥漿中的水。在殼體I開設(shè)的通孔18內(nèi)還可以設(shè)置有濾網(wǎng)，該濾網(wǎng)用于保證通過通孔18只排出水泥漿中的水，防止水泥漿也從通孔18中流出。
[0029]第三段殼體131的下端設(shè)置有底座4，底座4的下方可以設(shè)置有墊片，平墊上可以開設(shè)有多個開孔，在墊片的開孔上穿過螺桿42通過螺母43以及彈簧墊圈與底座4之間相連接，從而達到安裝固定的作用。在底座4的上表面設(shè)置有壓力傳感器5，如此，當(dāng)殼體I內(nèi)注入水泥漿后，通過該壓力傳感器5可以實時監(jiān)測水泥漿底部的壓力。
[0030]本實用新型水泥漿性能試驗系統(tǒng)的操作過程如下:將第一段殼體111、第二段殼體121、第三段殼體131通過接箍19依次組裝在一起，第三段殼體131的下端通過底座4密封，從第一段殼體111的上方向殼體I的貫穿通道內(nèi)注入水泥漿，蓋上殼體I上端的密封蓋3，使得槳葉212插入水泥漿中。在水泥漿慢慢轉(zhuǎn)化到水泥石中過程中，通過轉(zhuǎn)動槳葉212以及位于第二段殼體121內(nèi)的超聲波探頭22實時監(jiān)測水泥漿膠凝的狀態(tài)，即水泥漿的強度，進而判斷水泥漿處于膠凝狀態(tài)還是液態(tài)。在水泥漿的轉(zhuǎn)化過程中，水泥漿中的水慢慢從第三段殼體131側(cè)壁的通孔18中排出，在殼體I的外部可以收集從通孔18中排出的水，通過量筒等方式得到排出的水的水量，進而了解其失