CN105137049A - 一种测定固井水泥浆沉降稳定性的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测定水泥浆沉降稳定性的装置,属于石油工程水泥浆用的实验器具技术领域。本发明的装置包括沉降管和盖板,其特征在于:所述盖板下部水平开有凹槽,所述凹槽处设有第一空心圆柱,所述第一空心圆柱上口固定于所述盖板下部,第一空心圆柱的内径大于所述沉降管的外径,将所述沉降管卡住。相对于现有技术中的检测装置,本发明具有应用范围宽、装置稳定性好、检测结果准确、拆卸方便、实用性高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种测定固井水泥浆沉降稳定性的装置,属于石油工程水泥浆用的实验器具技术领域。
背景技术
浆体稳定性是固井水泥浆的重要性能指标之一,稳定性较差的水泥浆所形成的水泥柱密度从上到下非常不均匀,导致水泥石性能均一性差,严重影响固井质量,特别是在定向井斜井段,浆体中重组分发生沉降后,液柱的横截面会产生一定的压力梯度,使较轻的流体向上移动,较重的流体向下移动,导致井眼中产生了过高的流动压力,为安全密度窗口窄的斜井段的钻进带来不利影响。在水平井固井过程中,固井水泥浆沉降严重时,会引起自由水运移,形成水窜槽(斜井尤为突出),连续的水窜槽可引起气侵,形成气窜通道,并可能使浆柱压力降低。在低温下,由于浆体内部的黏滞力作用较强、固井施工时间段,沉降问题不突出,但在高温下,由于水泥外掺料和外加剂的加入以及布朗运动加剧,破坏了浆体内部的黏滞力,造成了水泥颗粒和外掺料颗粒的沉降加快,同时固井施工时间也比较长,从而使问题变得更突出。一般情况下,水泥浆在高温环境中的沉降比在低温环境中的沉降要严重得多。
随着我国油气藏的开发,特别是页岩气的开采以及水平井技术的大量运用,水泥浆沉降稳定性的重要性逐渐被认识。但目前固井水泥浆的沉降稳定性的检测并没有统一标准。
现有技术中,公开了部分检测水泥浆沉降稳定性的装置,如公开号为CN201906614U,名称为“螺栓顶替式水泥浆杯”的实用新型专利,该专利公开的浆杯由水泥浆杯体、顶盖、底板、螺栓座、杯体底座、顶替螺栓构成,顶盖沿顶盖直径开有两个通孔,水泥浆杯体呈圆筒状,水泥浆杯体中段有内凹的槽口作为卡口,水泥浆杯体顶端安装顶盖,水泥浆杯体内腔底部有一圆形底板,水泥浆杯内腔底板下面安装有螺栓座、水泥浆杯体外壁下端安装在杯体底座上,螺栓座开有螺栓孔,顶替螺栓的螺纹与螺栓孔的螺纹匹配,顶替螺栓的长度不小于水泥浆杯体的长度。该装置适用于有收缩性的水泥石,但当水泥石具有微膨胀性或在高温条件下养护,水泥石会与管内壁粘结非常牢固,难以用螺杆顶出,强力顶出后会损坏水泥石,也会造成管体变形;另外,管内的水泥层清理不方便,会使管壁变得越来越粗糙,水泥石表面与管壁的摩擦力越来越大,导致水泥石脱模困难。
又如,公开号为CN204101409U,名称为“一种确定高密度水泥浆沉降稳定性指标的装置”的实用新型专利,该专利公开的装置主要由左侧板、右侧板、前侧板和后侧板、底板和盖板组成,左侧板和右侧板为带有两条竖槽,槽的两侧分布有连接孔的平直板,其有效高度的延长部分带有起吊孔;前侧板和后侧板为平直板,分别嵌入左侧板与右侧板的竖槽中,用连接螺钉通过连接孔将右侧板与左侧板连接,使左侧板、右侧板、前侧板和后侧板形成内空为正方形横截面的立柱体;将底板与立柱体连接,盖板盖于立柱体顶部,形成底部和四周密封、内空横截面为正四边形的盛装水泥浆的立柱体。该装置采用螺钉紧固,这使设备的组装拆卸造成困难;由于顶盖是直接放到顶部位置,在高压条件下,水易进入水泥浆中,从而影响实验结果。
现有技术中,还有一种沉降检测器具为一根塑料管,上下用橡胶塞塞住,然后放入养护相中养护,但这种检测器具具有以下不足:1)拆模不方便;2)水泥浆膨胀过程中,易将橡胶塞顶出去;3)塑料管和橡胶塞在高温下不不能使用,故不适用高温养护环境。
发明内容
本发明旨在提出一种新的测定固井水泥沉降稳定性的装置,通过在盖板上设置传压孔,可将多余的水泥浆导出,并且有助于养护过程中气体的排放,防止气体膨胀,影响检测结果准确性和设备使用寿命的问题。本发明适用于不同温度和压力的水泥浆沉降稳定性的检测,具有应用范围宽、装置稳定性好、检测结果准确、拆卸方便、实用性高的优点。
为了实现上述发明目的,本发明的技术方案如下:
一种测定固井水泥浆沉降稳定性的装置,包括沉降管和盖板,其特征在于:所述盖板下部水平开有凹槽,所述凹槽处设有第一空心圆柱,所述第一空心圆柱上口固定于所述盖板下部,第一空心圆柱的内径大于所述沉降管的外径,将所述沉降管卡住。
所述沉降管的高和内径比为6~10:1。
所述凹槽的侧面为弧形。
所述沉降管包括两个卡合连接沉降管管壳。
所述盖板上方水平设有顶板,顶板上方水平设有顶杆,所述顶杆与所述顶板之间通过竖直设置的连接杆连接,所述顶板上设有供连接杆穿过的过孔,所述连接杆一端与所述顶杆固定连接,另一端与所述过孔通过丝扣连接。
所述沉降管外部设有夹具,所述夹具与所述顶板之间可旋转连接。
所述沉降管下方设有底板,所述底板上固定设有第二空心圆柱,所述第二空心圆柱的内径大于沉降管的外径,将所述沉降管卡住,从而提高装置的稳定性。
所述夹具为至少两个相对设置的固定板,所述固定板的下端具有弯折部,所述弯折部可伸入到所述底板的底部,以方便安装和拆卸。
本发明的工作原理如下:使用前,先将沉降管两部分组合起来,合成管状,放入底座对应的第二空心圆柱中,然后向沉降管中注满水泥浆,将盖板放在沉降管上,多余的水泥浆通过盖板上的凹槽流出,将顶板放在盖板上方,顶板上的夹具向下转动至接近垂直位置,夹具的弯折部伸入到底板底部,从而将盖板、夹具、底座连在一起,最后旋转顶杆,顶杆下部的连接杆抵住盖板,从而将整个装置固定,从而进行沉降稳定性的测定。
本发明的有益效果:
(1)相对于现有技术中的水泥浆沉降稳定性的检测装置,本发明在盖板下部开有凹槽,可将多余的水泥浆导出,并且可起到排除气体作用,防止气体对装置影响装置稳定性和检测结果的准确性,本发明的装置具有稳定性好、安装和拆卸方便的优点,尤其适用于高温养护条件。
(2)本发明中,沉降管的高和内径比为6~10:1,从而保证水泥浆体有足够的沉降高度,确保检测结果的可靠性。
(3)本发明中,凹槽的侧面为弧形,弧形结构的凹槽内部弧形过渡,更有利于多余水泥浆的排除,提高操作效率。
(4)本发明,盖板上方水平设有顶板,顶板上方水平设有顶杆,顶杆与顶板之间通过竖直设置的连接杆连接,顶板上设有供连接杆穿过的过孔,连接杆一端与顶杆固定连接,另一端与过孔之间通过丝扣连接,通过旋转顶杆,可将连接杆下部紧紧抵住盖板,从而将顶板、夹具、盖板、沉降管紧紧固定为一个整体,提高检测过程中,装置的稳定性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明的侧视结构示意图;
图3为本发明的盖板仰视结构示意图;
图4为本发明的安装结构示意图(一);
图5为本发明的安装结构示意图(二);
图6为本发明的安装结构示意图(三);
图7为本发明的安装结构示意图(四);
图8为本发明的安装结构示意图(五);
图9为本发明的安装结构示意图(六);
图10为本发明的安装结构示意图(七);
其中,1-沉降管,2-盖板,3-凹槽,4-第一空心圆柱,5-沉降管管壳,6-顶板,7-顶杆,8-连接杆,9-过孔,10-夹具,11-固定板,12-底板,13-第二空心圆柱,14-弯折部。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明,但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种测定固井水泥浆沉降稳定性的装置,如图1,图2,图3,包括沉降管1和盖板2,盖板2下部水平开有凹槽3,凹槽3处设有第一空心圆柱4,第一空心圆柱4上口固定于盖板2下部,第一空心圆柱4的内径大于沉降管1的外径,将沉降管1卡住。
本实施例中,盖板的材质为钢,第一空心圆柱4通过焊接的方式固定在盖板2下部。
实施例2
一种测定固井水泥浆沉降稳定性的装置,包括沉降管1和盖板2,盖板2下部水平开有凹槽3,凹槽3处设有第一空心圆柱4,第一空心圆柱4上口固定于盖板2下部,第一空心圆柱4的内径大于沉降管1的外径,将沉降管1卡住。
本实施例中,第一空心圆柱4与盖板2一体成型;沉降管1的高为180mm,内径为30mm。
为了进一步提高水泥浆流动速度,提高检测效率,凹槽3从侧面看为弧形,内壁光滑,摩擦力更小,且无死角,防止长期使用后,水泥浆留到死角,影响凹槽的导流效果。
实施例3
本实施例在实施例1的基础上,沉降管1的高为200mm,内径为25mm;凹槽3从侧面看为弧形;为方便拆卸,沉降管1包括两个卡合连接沉降管管壳5。
本实施盖板2上方水平设有顶板6,顶板6上方水平设有顶杆7,顶杆7与所述顶板6之间通过竖直设置的连接杆8连接,顶板6上设有供连接杆8穿过的过孔9,连接杆8一端与顶杆7固定连接,另一端与过孔9通过丝扣连接,优选的方式为,连接杆8与顶杆7一体成型,防止非一体成型时,转动顶杆7过程中受力不均导致连接杆8与顶杆7脱离。
为提高装置的稳定性,沉降管1外部设有夹具10,夹具10与顶板6之间可旋转连接。
进一步地,沉降管1下方设有底板12,底板12上固定设有第二空心圆柱13,第二空心圆柱13的内径大于沉降管1的外径,将沉降管1卡住,从而提高装置的稳定性。
夹具10为至少两个相对设置的竖直的固定板11,固定板11的下端具有弯折部14,弯折部14可伸入到底板12的底部,以方便安装和拆卸。
本发明的工作原理如下:使用前,先将沉降管两部分组合起来,合成管状,放入底座对应的第二空心圆柱中,如图4、图5;然后向沉降管中注满水泥浆,如图6;将盖板放在沉降管上,多余的水泥浆通过盖板上的凹槽流出,如图7、图8;将顶板放在盖板上方,顶板上的夹具向下转动至接近垂直位置,夹具的弯折部伸入到底板底部,从而将盖板、夹具、底座连在一起,最后旋转顶杆,顶杆下部的连接杆抵住盖板,如图9、图10从而将整个装置固定,从而进行沉降稳定性的测定。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明做任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化,均落入本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种测定固井水泥浆沉降稳定性的装置,包括沉降管(1)和盖板(2),其特征在于:所述盖板(2)下部水平开有凹槽(3),所述凹槽(3)处设有第一空心圆柱(4),所述第一空心圆柱(4)上口固定于所述盖板(2)下部,第一空心圆柱(4)的内径大于所述沉降管(1)的外径,将所述沉降管(1)卡住。
2.如权利要求1所述的测定固井水泥浆沉降稳定性的装置,其特征在于:所述沉降管(1)的高和内径比为6~10:1。
3.如权利要求1所述的测定固井水泥浆沉降稳定性的装置,其特征在于:所述凹槽(3)的侧面为弧形。
4.如权利要求1所述的测定固井水泥浆沉降稳定性的装置,其特征在于:所述沉降管(1)包括两个卡合连接沉降管管壳(5)。
5.如权利要求1所述的测定固井水泥浆沉降稳定性的装置,其特征在于:所述盖板(2)上方水平设有顶板(6),顶板(6)上方水平设有顶杆(7),所述顶杆(7)与所述顶板(6)之间通过竖直设置的连接杆(8)连接,所述顶板(6)上设有供连接杆(8)穿过的过孔(9),所述连接杆(8)一端与所述顶杆(7)固定连接,另一端与所述过孔(9)通过丝扣连接。
6.如权利要求1所述的测定固井水泥浆沉降稳定性的装置,其特征在于:所述沉降管(1)外部设有夹具(10),所述夹具(10)与所述顶板(6)之间可旋转连接。
7.如权利要求6所述的测定固井水泥浆沉降稳定性的装置,其特征在于:所述沉降管(1)下方设有底板(12),所述底板(12)上固定设有第二空心圆柱(13),所述第二空心圆柱(13)的内径大于沉降管(1)的外径。
8.如权利要求7所述的测定固井水泥浆沉降稳定性的装置,其特征在于:所述夹具(10)为至少两个相对设置的固定板(11),所述固定板(11)的下端具有弯折部(14),所述弯折部(14)可伸入到所述底板(12)的底部。
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