一種固井水泥膠結強度測試裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及鉆井技術領域，特別涉及一種固井水泥膠結強度測試裝置。
【背景技術】
[0002] 鉆井過程中，由于井壁具有滲透性和鉆井液中含有膨潤土等固相物質，因此會在 井壁上形成泥餅；在固井施工中，固井水泥漿被注入套管與井壁之間的環空，水泥漿在井下 高溫高壓環境下而最終凝固形成與井壁和套管之間具有一定膠結能力水泥環，膠結強度的 大小表示水泥和井壁（或套管）結合的牢固程度。因此水泥與井壁（或套管）的膠結強度 是保證固井質量的主要因素之一。為此，在固井前要根據井眼狀況、地層條件及應用鉆井液 情況，測試水泥膠結強度，從而優選適應的水泥漿或鉆井液體系尤為重要。
[0003] 現有技術中的測試裝置，包括：頂蓋、底座、套管和油管。通過向油管和套管的環形 空間中加入確定配方的水泥漿，并將整個測試裝置放在規定養護條件的環境下養護一定時 間，養護完畢后，拆卸下螺帽、螺栓等，取出水泥環，用壓力機進行壓力測試，分別記錄內環 界面和外環界面水泥石剝落時的壓力，從而得到膠結強度。由于裝置結構限制，用壓力機進 行內環、外環界面壓力測試時會相互干擾，導致測試的準確性較低。
[0004] 可見，現有技術中存在膠結強度測試準確性較低的技術問題。
【發明內容】
[0005] 本發明實施例提供一種固井水泥膠結強度測試裝置，用于解決現有技術中膠結強 度測試準確性較低的技術問題，提高膠結強度測試時的準確性。
[0006] 本申請實施例提供一種固井水泥膠結強度測試裝置，所述裝置包括：
[0007] 底座和支架，所述支架固定設置在所述底座的兩側；
[0008] 液壓動力系統，固定設置在所述底座的中部；
[0009] 壓力傳感器，設置在所述液壓動力系統的底部，其中，所述壓力傳感器與壓力采集 系統相連；
[0010] 頂柱，設置在所述液壓動力系統上平面的中部，所述頂柱包含頂柱下臺階和頂柱 凸起；
[0011] 固定套筒和膠結筒，所述固定套筒設置在所述頂柱下臺階上，所述膠結筒置于所 述固定套筒內，所述頂柱凸起置于所述膠結筒內；
[0012] 固定擋板和活動擋板，所述固定擋板固定設置于所述支架的上部，所述活動擋板 位于所述固定頂板下并套設在所述膠結筒上，其中，所述活動擋板上包含有臺階圓孔，所述 臺階圓孔上部直徑大于等于膠結筒內徑且小于膠結筒外徑；所述臺階圓孔下部直徑大于膠 結筒外徑且小于固定套筒外徑；
[0013] 當液壓動力系統推動頂柱向上運動將膠結筒內凝固的水泥頂出時，所述壓力采集 系統用于采集獲得所述壓力傳感器檢測到的壓力值。
[0014] 可選的，所述裝置還包括：
[0015] 膠結筒底座，用于在向所述膠結筒內注入水泥漿時，密封所述膠結筒底部；
[0016] 膠結筒上蓋，用于在將盛滿水泥漿的膠結筒放入高溫高壓養護裝置中進行高溫高 壓養護時蓋在所述膠結筒頂部。
[0017] 可選的，所述膠結筒上蓋上包含排氣孔，用于在高溫高壓養護時排出氣體。
[0018] 可選的，在測試水泥與井壁的膠結強度時，所述膠結筒具體為：
[0019] 將鉆井液倒入膠結筒中，鉆井液掛壁后倒出、自然風干后，內壁附著有鉆井液對應 成分的膠結筒。
[0020] 本申請實施例中的上述一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果：
[0021] 本申請實施例提供的膠結強度測試裝置，通過設置膠結筒、固定套筒、壓力傳感 器、液壓動力系統、頂柱等，來單獨模擬測量固井水泥與井壁（或套管）之間的壓力值，避免 了井壁壓力測量和套管壓力測量時的相互影響，即避免了測試膠結強度時內環表面和外環 表面的相互影響，從而測量獲得更準確的壓力值，進而使由此計算獲得的水泥與井壁（或 套管）的膠結強度更準確，解決了現有技術中膠結強度測試準確性較低的技術問題，提高 膠結強度測試時的準確性。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本申請實施例提供的一種固井水泥膠結強度測試裝置的結構示意圖；
[0023] 圖2為本申請實施例提供的膠結筒的裝配示意圖；
[0024] 圖3為本申請實施例提供的活動擋板的放大示意圖；
[0025] 圖4為本申請實施例提供的頂柱的放大示意圖。
【具體實施方式】
[0026] 在本申請實施例提供的技術方案中，通過采集到的準確壓力值，能夠計算膠結試 樣的膠結強度，從而準確的評價水泥與井壁（或套管）的膠結強度，避免了測試膠結強度 時內環表面和外環表面的相互影響，解決了現有技術中膠結強度測試準確性較低的技術問 題，提高膠結強度測試時的準確性。
[0027] 下面結合附圖對本申請實施例技術方案的主要實現原理、【具體實施方式】及其對應 能夠達到的有益效果進行詳細的闡述。
[0028] 請參考圖1，本申請實施例提供一種固井水泥膠結強度測試裝置，所述裝置包括：
[0029] 底座1和支架2,所述支架2固定設置在所述底座1的兩側；
[0030] 液壓動力系統5,固定設置在所述底座1的中部；
[0031] 壓力傳感器3,設置在所述液壓動力系統5的底部，其中，所述壓力傳感器3與壓力 采集系統4相連；
[0032] 頂柱10,設置在所述液壓動力系統5上平面的中部，所述頂柱10包含頂柱下臺階 13和頂柱凸起14 ;
[0033] 固定套筒9和膠結筒8,所述固定套筒9設置在所述頂柱下臺階13上，所述膠結筒 8置于所述固定套筒9內，所述頂柱凸起14置于所述膠結筒8內；
[0034] 固定擋板6和活動擋板7,所述固定擋板6固定設置于所述支架2的上部，所述活 動擋板7位于所述固定頂板6的下方并套設在所述膠結筒8上，其中，所述活動擋板7上包 含有臺階圓孔，所述臺階圓孔上部直徑大于等于膠結筒8的內徑且小于膠結筒8的外徑；所 述臺階圓孔下部直徑大于膠結筒8的外徑且小于固定套筒9的外徑；
[0035] 當液壓動力系統5推動頂柱10向上運動將膠結筒8內凝固的水泥頂出時，所述壓 力采集系統4用于采集獲得所述壓力傳感器3檢測到的壓力值。
[0036] 在具體實施過程中，固定擋板6與支架2可以通過支架2頂部的絲扣用螺母固定。 壓力采集系統4可以通過數據線與壓力傳感器3連接。其中，液壓動力系統5、頂柱10、固 定套筒9、膠結筒8、活動擋板7、固定擋板6的軸心在一條直線上。
[0037] 本申請實施例提供的膠結筒8的高度是其內徑的1-2倍，例如：膠結筒內徑可以為 5cm，膠結筒高度可以為8cm。請參考圖2,本申請實施例提供的膠結強度測試裝置還包括： 膠結筒底座12和膠結筒上蓋11。膠結筒底座12用于在向所述膠結筒8內注入水泥漿時， 密封所述膠結筒8底部；膠結筒上蓋11用于在將盛滿水泥漿的膠結筒放入高溫高壓養護裝 置中進行高溫高壓養護時蓋在所述膠結筒頂部。其中，膠結筒底座12與膠結筒8底部可以 采用絲扣形式連接。在制備膠結試樣時，膠結筒8與膠結筒上蓋11和膠結筒底座12配合 使用，膠結筒上蓋11中心位置有一排氣孔，用于在高溫高壓養護時排出氣體。
[0038] 請參考圖3,本申請實施例提供的活動擋板7為中間有帶臺階圓孔的鋼板，臺階圓 孔上部直徑大于等于膠結筒8內徑，且小于膠結筒8外徑；臺階圓孔下部直徑大于膠結筒8 外徑，且小于固定套筒9外徑，使用時臺階圓孔下部套在膠結筒8的上部。套在膠結筒外的 固定套筒9具體可以為圓柱筒，其內徑大于膠結筒8的外徑，在使用過程中置于頂柱10的 頂柱下臺階13上，起固定膠結筒8的作用。
[0039] 請參考圖4,本申請實施例提供的頂柱10包含有兩個臺階圓柱體，其頂部的直徑 小于膠結筒8的內徑，使用過程中置于液壓動力系統上平面的中部，起推動膠結筒8內水泥 的作用。
[0040] 下面對本申請實施例提供的一種固井水泥膠結強度測試裝置的使用過程進行詳