CN105675370A - 固井水泥石三轴试验试样制备模具及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种固井水泥石三轴试验试样制备模具及其制备方法。所述固井水泥石三轴试验试样制备模具包括：至少一个注模单元，所述注模单元包括：第一模具和第二模具；所述第一模具的顶部和所述第二模具的顶部平齐；所述第一模具的底部和所述第二模具的底部平齐；所述第一模具具有半圆形的第一内腔；所述第二模具具有半圆形的第二内腔；所述第一内腔和所述第二内腔对接形成第一圆柱形内腔。所述制备方法包括：在底板上安装并固定好第一模具和第二模具，使第一模具和第二模具对接形成第一圆柱形内腔；将制备好的水泥浆，倒入所述第一圆柱形内腔中，完成灌浆；放入养护釜中，进行养护；拆开模具，得到所需的试样。

Description

固井水泥石三轴试验试样制备模具及其制备方法

技术领域

本发明涉及固井水泥石力学性能测试领域，具体涉及一种固井水泥石三轴试验试样制备模具及其制备方法。

背景技术

在石油天然气勘探开发过程中，固井是保证石油天然气开采安全性和生产效益的重要因素，而在固井过程中，使用的水泥石力学性能是否满足井底工况要求，直接影响着井筒长期封固质量。因而测试固井水泥石的力学性能是固井方面研究的重点之一。

目前对于水泥石力学性能的测试，主要采用50.8×50.8×50.8(mm)的立方体，使用压力机开展试验，以求得其单轴抗压强度。但实际工况是，固井水泥石在井下，处于温度和三轴应力共同影响的工况。因此，为了对水泥石的力学性能进行更全面真实的测试，需要使用微机控制电液伺服水泥石三轴试验机系统对尺寸为φ25.4×50.8(mm)的圆柱形试样进行试验。但目前水泥石试样的制备，主要是采用立方体取芯的形式来获取，先制作好一个大的立方体，然后从这个大的立方体中切割出各个小试样，进行测试。该方法不仅操作繁琐，而且较难保证不对试样产生潜在损伤及尺寸精度的影响。

综上所述，现有技术中至少存在以下问题：通过切割方式制取的固井水泥石三轴试验试样，对试样产生潜在损伤，影响实验的准确性和精度。

发明内容

本发明提供一种固井水泥石三轴试验试样制备模具及其制备方法，以解决现有的通过切割方式制取的固井水泥石三轴试验试样，对试样产生潜在损伤的问题。

为此，本发明提出一种固井水泥石三轴试验试样制备模具，所述固井水泥石三轴试验试样制备模具包括：至少一个注模单元，所述注模单元包括：第一模具和第二模具；

所述第一模具的顶部和所述第二模具的顶部平齐；所述第一模具的底部和所述第二模具的底部平齐；

所述第一模具具有半圆形的第一内腔；

所述第二模具具有半圆形的第二内腔；

所述第一内腔和所述第二内腔对接形成第一圆柱形内腔。

进一步地，

所述注模单元还包括：与所述第一模具和第二模具高度相同的第三模具；

所述第三模具的底部和所述第二模具的底部平齐；所述第三模具的顶部和所述第二模具的顶部平齐；所述第三模具具有半圆形的第三内腔；

所述第二模具还具有半圆形的第四内腔，其中，所述第二内腔和第四内腔分别位于所述第二模具的两侧，所述第三内腔和所述第四内腔对接形成第二圆柱形内腔；

所述第一圆柱形内腔与所述第二圆柱形内腔的大小和形状相同。

进一步地，所述注模单元还包括：连接所述第一模具、第二模具和第三模具的横向连接螺栓，所述横向连接螺栓的长度方向垂直所述第一圆柱形内腔的轴线。

进一步地，所述注模单元还包括：底板，所述第一模具、第二模具和第三模具的底部平齐的支撑在所述底板上，所述底板封堵住所述第一内腔、第二内腔、第三内腔和所述第四内腔的底部。

进一步地，

所述注模单元的数目为多个，多个所述注模单元依次从下至上叠加，上方的注模单元的底板盖压并封堵在下方的注模单元的第一内腔、第二内腔、第三内腔和所述第四内腔的顶部；

所述固井水泥石三轴试验试样制备模具还包括：盖压在最上方的注模单元之上的盖板，所述盖板封堵在最上方的注模单元的第一内腔、第二内腔、第三内腔和第四内腔的顶部。

进一步地，所述第一内腔、第二内腔、第三内腔和所述第四内腔均为竖直的通孔。

进一步地，最下方的注模单元的底板的底部设有支脚。

进一步地，多个所述注模单元分为最上方的注模单元、最下方的注模单元以及位于最上方的注模单元与最下方的注模单元之间的中间的注模单元；

所述盖板以及位于中间的注模单元的底板均设有多个传压孔，各所述传压孔分别从最上方的注模单元以及中间的注模单元的底板的外侧壁延伸并连通至各所述第一圆柱形内腔或各所述第二圆柱形内腔。

进一步地，所述固井水泥石三轴试验试样制备模具还包括：连接孔和设置在所述连接孔中的纵向连接螺栓，所述连接孔设置在各所述注模单元的第二模具中，并且所述纵向连接螺栓从上至下串联连接各所述注模单元的底板。

进一步地，各所述注模单元中，所述第二模具的两侧还设有凸起，所述凸起位于所述第二内腔和和所述第四内腔之外，所述第一模具和第三模具的侧向分别设有与所述凸起卡接的凹槽。

进一步地，所述固井水泥石三轴试验试样制备模具包括三个依次从下至上叠加的所述注模单元，所述盖板中还设有供所述纵向连接螺栓通过的贯穿孔。

进一步地，每个所述注模单元中，所述第一圆柱形内腔与所述第二圆柱形内腔的数目分别是3个。

进一步地，所述第一圆柱形内腔与所述第二圆柱形内腔的尺寸均为φ25.4mm×52mm。

本发明还提出一种固井水泥石三轴试验试样的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

步骤A：在底板上安装并固定好第一模具和第二模具，使第一模具和第二模具对接形成第一圆柱形内腔；

步骤B：将制备好的水泥浆，倒入所述第一圆柱形内腔中，完成灌浆；

步骤C：在所述第一模具和第二模具的顶部盖压盖板，使所述盖板封堵在所述第一圆柱形内腔的顶部；使所述底板、第一模具、第二模具和盖板形成一个注模单元；

步骤D：将所述底板、第一模具、第二模具和盖板放入养护釜中，进行养护；

步骤E：达到养护时间后，从所述养护釜取出所述底板、第一模具、第二模具和盖板，然后拆开所述第一模具和第二模具，得到所需的试样。

进一步地，所述第一模具的顶部和所述第二模具的顶部平齐；所述第一模具的底部和所述第二模具的底部平齐；

所述第一模具具有半圆形的第一内腔；

所述第二模具具有半圆形的第二内腔；

所述第一圆柱形内腔由所述第一内腔和所述第二内腔对接形成。

进一步地，所述步骤A还包括：

在形成所述第一圆柱形内腔后，将第三模具安装在所述底板上，并且使所述第三模具与所述第二模具对接形成第二圆柱形内腔；所述第一圆柱形内腔与所述第二圆柱形内腔的大小和形状相同；

其中，所述第三模具的底部和所述第二模具的底部平齐；所述第三模具的顶部和所述第二模具的顶部平齐；所述第三模具具有半圆形的第三内腔；

所述第二模具还具有半圆形的第四内腔，其中，所述第二内腔和第四内腔分别位于所述第二模具的两侧。

进一步地，所述步骤B还包括：将制备好的水泥浆，倒入所述第二圆柱形内腔中。

进一步地，所述步骤C具体包括：在所述第一模具、第二模具和第三模具的顶部盖压盖板，使所述盖板封堵在所述第一圆柱形内腔和第二圆柱形内腔的顶部。

进一步地，步骤D具体包括：将所述底板、第一模具、第二模具、第三模具和盖板放入养护釜中，进行养护。

进一步地，所述步骤E具体包括：达到养护时间后，从所述养护釜取出所述底板、第一模具、第二模具、第三模具和盖板，然后拆开所述第一模具、第二模具和第三模具，得到所需的试样。

本发明还提出一种固井水泥石三轴试验试样的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

步骤A1：制备第一个注模单元；

步骤B1：对第一个注模单元灌浆，将制备好的水泥浆，倒入所述注模单元中；

步骤C1：依次制备多个注模单元并灌浆；

步骤D1：盖压盖板，在最上方的注模单元之上盖压盖板；

步骤E1：养护，将所有的注模单元和盖板放入养护釜中；

步骤F1：拆模取样，达到养护时间后，从所述养护釜取出所有的注模单元和盖板,分别拆开各注模单元得到所需的试样。

进一步地，所述制备方法具体包括以下步骤：

步骤A10：在底板上安装并固定好第一模具、第二模具和第三模具，使第一模具和第二模具对接形成第一圆柱形内腔；第三模具与所述第二模具对接形成第二圆柱形内腔；所述底板，所述第一模具、第二模具和第三模具形成一个注模单元；

步骤B10：将制备好的水泥浆，倒入所述第一圆柱形内腔中与所述第二圆柱形内腔中，完成一个注模单元的灌浆；

步骤C10：在灌浆后的所述注模单元的顶部再安装上方的注模单元并完成上方的注模单元的灌浆直至完成所有的注模单元的灌浆；

步骤D10：在最上方的注模单元之上盖压盖板，所述盖板封堵在最上方的注模单元的第一圆柱形内腔和第二圆柱形内腔的顶部；

步骤E10：将所有的注模单元和盖板放入养护釜中，按设定的温度和压力进行养护；

步骤F10：达到养护时间后，从所述养护釜取出所有的注模单元和盖板,分别拆开各注模单元的第一模具、第二模具和第三模具，得到所需的试样。

本发明为了制作一种符合固井水泥石特殊养护要求(在特定压力、温度下养护)的试样制备模具，用来便捷制备规范的水泥石三轴试样。

本发明通过铸造或灌浆的方式直接制作试样，避免了传统的切割取样方式对试样造成的损伤，因而实验结果更准确。进而，本发明的试样制作由铸造或灌浆直接成型，尺寸精度比切割形成的试样要高许多，因而也提高了试验的精度。进而，本发明，也减少通过切割试样取芯带来的费用及人力损耗和时间的浪费。

另外，本发明通过铸造或灌浆的方式直接制作试样，避免了传统的切割取样方式即减法方式制作试样需要时间长，压力保持难以确定的缺点，因而，本发明制作的试样在更短的时间内能得到更合适或更准确的温度和压力参数的试样。制作出来的试样可以通过三轴试验得到更加可靠的水泥石力学性能参数。

附图说明

图1为本发明的第一实施例的固井水泥石三轴试验试样制备模具的主视结构示意图；

图2为图1的A-A剖视结构示意图；

图3为本发明的第二实施例的固井水泥石三轴试验试样制备模具的立体分解结构示意图；

图4为本发明的第二实施例的第一模具、第二模具和第三模具的组装结构示意图；

图5为图4的立体分解结构示意图；

图6为图3中的盖板的结构示意图；

图7为图3中的第一模具的结构示意图；

图8为图3中的第二模具的结构示意图；

图9为图3中的第三模具的结构示意图；

图10为图3中的底板与纵向连接螺栓的连接结构示意图。

附图标号说明：

100固井水泥石三轴试验试样制备模具10模体

1注模单元2纵向连接螺栓3盖板

11第一模具111第一内腔117凹槽

12第二模具121第二内腔127凸起120连接孔122第四内腔125拆模槽

13第三模具131第三内腔137凹槽

14底板145拆模槽147支脚

30贯穿孔31传压孔35拆模槽

112第一圆柱形内腔132第二圆柱形内腔

18螺孔

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明。

本发明的固井水泥石三轴试验试样制备模具用于放在养护釜中，图1和图3分别提出两个实施例的固井水泥石三轴试验试样制备模具100，二者的主要区别在于，图1中的固井水泥石三轴试验试样制备模具包括3个注模单元1，图3中的固井水泥石三轴试验试样制备模具包括1个注模单元。

如图1和图3所示，本发明的固井水泥石三轴试验试样制备模具包括：至少一个注模单元1，所述注模单元1包括：第一模具11和第二模具12，第一模具和第二模具可以形成一个整体的模具或形成一个模体10；

所述第一模具11的顶部和所述第二模具12的顶部平齐；所述第一模具的底部和所述第二模具的底部平齐，或者说，第一模具11和第二模具12高度相同；

如图7所示，所述第一模具11具有半圆形的第一内腔111，例如数目可以为多个，排成一排；

如图8所示，所述第二模具12具有半圆形的第二内腔121，例如数目可以为多个，排成一排；

如图2和图4所示，所述第一内腔111和所述第二内腔121对接形成用于试样成型的第一圆柱形内腔112，往第一圆柱形内腔112中灌浆(水泥)，即可得到水泥试样。第一模具11和第二模具12分别具有半圆形的第一内腔111和半圆形的第二内腔121，也就是，第一模具11和第二模具12都是半模，两个半模合在一起形成一个整模模体10，这样，便于制作，便于反复拆卸使用。本发明中，虽然图1和图3中示出了注模单元1还可以包括第三模具13，但是，本发明如果只用第一模具11和第二模具12即可形成一个整体的模具或形成一个模体10，完成试样的制作，而且这样制作简单，成本低。

本发明通过铸造或灌浆的方式直接制作试样，避免了传统的切割取样方式对试样造成的损伤，因而实验结果更准确。进而，本发明的试样制作由铸造或灌浆直接成型，尺寸精度比切割形成的试样要高许多，因而也提高了试验的精度。进而，本发明，也减少通过切割试样取芯带来的费用及人力损耗和时间的浪费。

进一步地，如图2、图3、图4和图9所示，所述注模单元1还包括：与所述第一模具和第二模具高度相同的第三模具13，第一模具和第二模具以及第三模具13形成一个整体的模具或形成一个模体10；

所述第三模具的底部和所述第二模具的底部平齐；所述第三模具的顶部和所述第二模具的顶部平齐；所述第三模具13具有半圆形的第三内腔131；

所述第二模具12还具有半圆形的第四内腔122，其中，所述第二内腔121和第四内腔122分别位于所述第二模具12的两侧，所述第三内腔131和所述第四内腔122对接形成第二圆柱形内腔132；

所述第一圆柱形内腔112与所述第二圆柱形内腔132的大小和形状相同，因而增加了试样制作的效率，使试样成倍的增加。这样，通过利用第二模具12的两个侧壁，能够使第二模具12相当于两个半模的作用，使得本发明通过3个半模实现了4个半模的功能，因此，减少了1个半模的制作以及安装，节约了空间，降低了成本，尤其适合在养护釜中应用。

进一步地，所述注模单元1还包括：连接所述第一模具、第二模具和第三模具的横向连接螺栓(图中未示出)，所述横向连接螺栓的长度方向垂直所述第一圆柱形内腔112的轴线。也就是，第一圆柱形内腔112竖直设置，横向连接螺栓为水平设置，横向连接螺栓主要起到在周向或者水平方向固定第一模具、第二模具和第三模具的作用。如图5、图7、图8和图9所示，第一模具11、第二模具12和第三模具13中分别设有用来连接的螺孔18，各螺孔18避开第一内腔、第二内腔、第三内腔和所述第四内腔，以免影响注模或灌浆，第一模具11、第二模具12和第三模具13对接后如图1和4所示，连接形成直形的贯穿孔，横向连接螺栓设置在该贯穿孔中，将第一模具11、第二模具12和第三模具13横向固定，即水平方向固定，保证注模单元1横向连接的稳定。进而，为了保证第一模具、第二模具和第三模具的强度，并兼顾紧固效果，螺孔18分别位于第一模具11、第二模具12和第三模具13的中部位置，即在第一模具11、第二模具12和第三模具13的边缘处不设置螺孔。

进一步地，如图3和图10所示，所述注模单元1还包括：底板14，所述第一模具11、第二模具12和第三模具13的底部平齐的支撑在所述底板14上，所述底板14封堵住所述第一内腔、第二内腔、第三内腔和所述第四内腔的底部，也就是，底板14起到封闭底部的作用，使得第一圆柱形内腔112和第二圆柱形内腔132灌入水泥后，水泥不会从底部漏出来。

如图3所示，本发明的固井水泥石三轴试验试样制备模具包括1个注模单元，即第一模具11、第二模具12和第三模具13的数目都为1个，这样，即可完成一层水泥试样(包含多个水泥试样)的制作。进一步地，如图1所示，所述注模单元1的数目为多个，这样，可以提高制作效率，提高养护釜的利用效率。多个所述注模单元1依次从下至上叠加，上方的注模单元的底板盖压并封堵在下方的注模单元的第一内腔、第二内腔、第三内腔和所述第四内腔的顶部；

如图1和图6所示，所述固井水泥石三轴试验试样制备模具还包括：盖压在最上方的注模单元之上的盖板3，所述盖板3封堵在最上方的注模单元的第一内腔、第二内腔、第三内腔和第四内腔的顶部。盖板3起到封闭最上方的注模单元的顶部的作用。

进一步地，如图7、图8和图9所示，所述第一内腔、第二内腔、第三内腔和所述第四内腔均为竖直的通孔，以便制作圆柱形的试样。

进一步地，如图1和图10所示，最下方的注模单元的底板14的底部设有一个或多个支脚147，以便安放在养护釜中，并使底板14的板面与养护釜的顶面具有一定的空隙，以便移动固井水泥石三轴试验试样制备模具100。

进一步地，如图3所示，多个所述注模单元分为最上方的注模单元、最下方的注模单元以及位于最上方的注模单元与最下方的注模单元之间的中间的注模单元；

如图6所示，所述盖板3以及位于中间的注模单元的底板14均设有多个传压孔31，即除了最下方的注模单元的底板之外，其他各底板都具有传压孔31，各所述传压孔分别从最上方的注模单元以及中间的注模单元的底板的外侧壁延伸并连通至各所述第一圆柱形内腔或各所述第二圆柱形内腔，以便使养护釜中的压力能够传递到各第一圆柱形内腔112与所述第二圆柱形内腔132中，使得试样能够得到养护釜中的压力，因而得到合适温度和压力条件下的试样。

进一步地，如图1和图3、图10所示，所述固井水泥石三轴试验试样制备模具100还包括：连接孔120和设置在所述连接孔中的纵向连接螺栓2，所述连接孔120设置在各所述注模单元的第二模具12中，并且所述纵向连接螺栓2从上至下串联连接各所述注模单元的底板14。其中，对于只有1个注模单元的固井水泥石三轴试验试样制备模具100来说，纵向连接螺栓2从上至下连接底板14和盖板3，对于具有多个注模单元的固井水泥石三轴试验试样制备模具100来说，纵向连接螺栓2从上至下连接各底板14和盖板3。纵向连接螺栓2螺纹连接最下方的底板14，这样，使得各注模单元在竖直方向上都能得到紧固。

进一步地，如图8所示，各所述注模单元1中，所述第二模具12的两侧还设有凸起127，所述凸起127位于所述第二内腔和和所述第四内腔之外，所述第一模具11和第三模具13的侧向分别设有与所述凸起卡接的凹槽117和凹槽117，以便准确定位和对接。

进一步地，如图3所示，所述固井水泥石三轴试验试样制备模具包括三个依次从下至上叠加的所述注模单元1，如图6所示，所述盖板3中还设有供所述纵向连接螺栓2通过的贯穿孔30，贯穿孔30为螺纹孔，纵向连接螺栓2螺纹连接盖板3，纵向连接螺栓2将盖板3和三层第一模具、第二模具和第三模具及其底板连接起来，以实现竖直方向的紧固。

进一步地，如图2所示，每个所述注模单元1中，所述第一圆柱形内腔112与所述第二圆柱形内腔132的数目分别是3个。这样，效率较高，也适应养护釜的尺寸限制。

进一步地，所述第一圆柱形内腔与所述第二圆柱形内腔的尺寸均为φ25.4mm×52mm。这一尺寸大于试样的φ25.4mm×50.8mm，以考虑到水泥试样端部的适当损耗，从而进一步得到精确的试样。

本发明还提出一种固井水泥石三轴试验试样的制备方法，如图3所示，所述制备方法例如为根据一个注模单元制作试样的方法，包括以下步骤：

步骤A：在底板14上安装并固定好第一模具11和第二模具12，使第一模具和第二模具对接形成第一圆柱形内腔112；

步骤B：将制备好的水泥浆，倒入所述第一圆柱形内腔112中，完成灌浆；

步骤C：在所述第一模具11和第二模具12的顶部盖压盖板3，使所述盖板3封堵在所述第一圆柱形内腔的顶部；使所述底板、第一模具、第二模具和盖板形成一个注模单元1；

步骤D：将所述底板14、第一模具11、第二模具12和盖板14放入养护釜中，进行养护；其中，按土木工程三轴试验试样的要求进行养护，养护出的试样尺寸符合土木工程三轴试验试样的要求；

步骤E：达到养护时间后，从所述养护釜取出所述底板、第一模具、第二模具和盖板，然后拆开所述第一模具11和第二模具12，得到所需的试样。

进一步地，如图1、图2、图4、图5、图7、图8和图9所示，所述第一模具的顶部和所述第二模具的顶部平齐；所述第一模具的底部和所述第二模具的底部平齐；

所述第一模具具有半圆形的第一内腔；

所述第二模具具有半圆形的第二内腔；

所述第一圆柱形内腔112由所述第一内腔111和所述第二内腔121对接形成。这样，制作方便快捷，而且只需第一模具11和第二模具12即可完成试样的制作，成本低。

进一步地，所述步骤A还包括：

在形成所述第一圆柱形内腔112后，将第三模具13安装在所述底板上，并且使所述第三模具与所述第二模具对接形成第二圆柱形内腔132；所述第一圆柱形内腔与所述第二圆柱形内腔的大小和形状相同；这样，可以成倍的提高制作的效率；

其中，所述第三模具的底部和所述第二模具的底部平齐；所述第三模具的顶部和所述第二模具的顶部平齐；所述第三模具具有半圆形的第三内腔131；

所述第二模具还具有半圆形的第四内腔122，其中，所述第二内腔121和第四内腔122分别位于所述第二模具的两侧。

进一步地，所述步骤B还包括：将制备好的水泥浆，倒入所述第二圆柱形内腔132中，从而实现两排试样的灌浆。

进一步地，所述步骤C具体包括：在所述第一模具、第二模具和第三模具的顶部盖压盖板，使所述盖板封堵在所述第一圆柱形内腔和第二圆柱形内腔的顶部，以实现第一圆柱形内腔和第二圆柱形内腔的顶部都能封闭。

进一步地，步骤D具体包括：将所述底板、第一模具、第二模具、第三模具和盖板放入养护釜中，进行养护，从而使更多的试样都能进行养护。

进一步地，所述步骤E具体包括：达到养护时间后，从所述养护釜取出所述底板、第一模具、第二模具、第三模具和盖板，然后拆开所述第一模具、第二模具和第三模具，得到所需的试样，因而得到更多的试样。

本发明还提出一种固井水泥石三轴试验试样的制备方法，所述制备方法例如为根据多个注模单元制作试样的方法，如图1，其包括以下步骤：

步骤A1：制备第一个注模单元；

步骤B1：对第一个注模单元灌浆，将制备好的水泥浆，倒入第一个注模单元中；

步骤C1：按照从下至上的顺序依次制备其他多个注模单元并灌浆；

步骤D1：盖压盖板，在最上方的注模单元之上盖压盖板；

步骤E1：养护，将所有的注模单元和盖板放入养护釜中；

步骤F1：拆模取样，达到养护时间后，从所述养护釜取出所有的注模单元和盖板,分别拆开各注模单元得到所需的试样。这样，能够得到更多的试样。为了方便的拆模以及在拆模中保护人手不受模具的刮碰，在盖板的边缘上设有拆模槽35，在第二模具的边缘上设有拆模槽125，在各底板的边缘上设有拆模槽145，拆模槽35、拆模槽125和拆模槽145形成从上至下连通的通孔，以便人手手指伸入。另外，为了安全，各模具以及底板和盖板的边缘做成圆弧或圆角或钝角。

进一步地，根据多个注模单元制作试样的方法，如图1，具体包括以下步骤：

步骤A10：在底板上安装并固定好第一模具、第二模具和第三模具，使第一模具和第二模具对接形成第一圆柱形内腔；第三模具与所述第二模具对接形成第二圆柱形内腔；所述底板，所述第一模具、第二模具和第三模具形成一个注模单元；

步骤B10：将制备好的水泥浆，倒入所述第一圆柱形内腔中与所述第二圆柱形内腔中，完成一个注模单元的灌浆；

步骤C10：在灌浆后的所述注模单元的顶部再安装上方的注模单元并完成上方的注模单元的灌浆直至完成所有的注模单元的灌浆；

步骤D10：在最上方的注模单元之上盖压盖板，所述盖板封堵在最上方的注模单元的第一圆柱形内腔和第二圆柱形内腔的顶部；

步骤E10：将所有的注模单元和盖板放入养护釜中，按设定的温度和压力进行养护；

步骤F10：达到养护时间后，从所述养护釜取出所有的注模单元和盖板,分别拆开各注模单元的第一模具、第二模具和第三模具，得到所需的试样。

采用上述方式，各模具组装方便、卡接牢固，适合高温高压水泥石养护釜和常温养护釜。

实际使用时，还可以按以下几个操作步骤：

步骤S1：将纵向连接螺栓2(模具固定杆)均匀涂上油安装在均匀涂过油的模具底板14上；

步骤S2：将模体左部分(第一模具11)，模体中间部分(第二模具12)，模体右部分(第三模具13)的试样成型区域以及模体左部分和模体中间部分相契合处与模体中间部分和模体右部分的契合处均匀涂油后，通过螺丝(横向连接螺栓)紧密组装起来，得到模体10或组合模具；

步骤S3：然后将模体10套入模具固定杆安放在模具底板14上。将制备好的水泥浆，倒入模体10的试样成型区域(第一圆柱形内腔112与第二圆柱形内腔132)中；

步骤S4：将上下面均匀涂油的模具隔板(底板14)套入模具固定杆，且传压孔向下压紧在模体10上；

步骤S5：重复操作S2至S4。

步骤S6：将有传压孔侧均匀涂油的盖板3，压紧在最上面的模体10上，并将整个固井水泥石三轴试验试样制备模具100，放入养护釜中，进行养护。

本发明的固井水泥石三轴试验试样制备模具适用于各种类型的水泥石养护釜。本发明的有益效果是：组装方便、卡接牢固，适合高温高压水泥石养护釜和常温养护釜。本发明对水泥石力学试验设备的完善，也具有一定的实际意义。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (20)

1.一种固井水泥石三轴试验试样制备模具，其特征在于，所述固井水泥石三轴试验试样制备模具包括：至少一个注模单元，所述注模单元包括：第一模具和第二模具；

所述第一模具的顶部和所述第二模具的顶部平齐；所述第一模具的底部和所述第二模具的底部平齐；

所述第一模具具有半圆形的第一内腔；

所述第二模具具有半圆形的第二内腔；

所述第一内腔和所述第二内腔对接形成第一圆柱形内腔；

所述注模单元还包括：与所述第一模具和第二模具高度相同的第三模具；

所述第三模具的底部和所述第二模具的底部平齐；所述第三模具的顶部和所述第二模具的顶部平齐；所述第三模具具有半圆形的第三内腔；

所述第二模具还具有半圆形的第四内腔，其中，所述第二内腔和第四内腔分别位于所述第二模具的两侧，所述第三内腔和所述第四内腔对接形成第二圆柱形内腔；

所述第一圆柱形内腔与所述第二圆柱形内腔的大小和形状相同。

2.如权利要求1所述的固井水泥石三轴试验试样制备模具，其特征在于，所述注模单元还包括：连接所述第一模具、第二模具和第三模具的横向连接螺栓，所述横向连接螺栓的长度方向垂直所述第一圆柱形内腔的轴线。

3.如权利要求1所述的固井水泥石三轴试验试样制备模具，其特征在于，所述注模单元还包括：底板，所述第一模具、第二模具和第三模具的底部平齐的支撑在所述底板上，所述底板封堵住所述第一内腔、第二内腔、第三内腔和所述第四内腔的底部。

4.如权利要求3所述的固井水泥石三轴试验试样制备模具，其特征在于，

所述注模单元的数目为多个，多个所述注模单元依次从下至上叠加，上方的注模单元的底板盖压并封堵在下方的注模单元的第一内腔、第二内腔、第三内腔和所述第四内腔的顶部；

所述固井水泥石三轴试验试样制备模具还包括：盖压在最上方的注模单元之上的盖板，所述盖板封堵在最上方的注模单元的第一内腔、第二内腔、第三内腔和第四内腔的顶部。

5.如权利要求1所述的固井水泥石三轴试验试样制备模具，其特征在于，所述第一内腔、第二内腔、第三内腔和所述第四内腔均为竖直的通孔。

6.如权利要求3所述的固井水泥石三轴试验试样制备模具，其特征在于，最下方的注模单元的底板的底部设有支脚。

7.如权利要求4所述的固井水泥石三轴试验试样制备模具，其特征在于，多个所述注模单元分为最上方的注模单元、最下方的注模单元以及位于最上方的注模单元与最下方的注模单元之间的中间的注模单元；

所述盖板以及位于中间的注模单元的底板均设有多个传压孔，各所述传压孔分别从最上方的注模单元以及中间的注模单元的底板的外侧壁延伸并连通至各所述第一圆柱形内腔或各所述第二圆柱形内腔。

8.如权利要求4所述的固井水泥石三轴试验试样制备模具，其特征在于，所述固井水泥石三轴试验试样制备模具还包括：连接孔和设置在所述连接孔中的纵向连接螺栓，所述连接孔设置在各所述注模单元的第二模具中，并且所述纵向连接螺栓从上至下串联连接各所述注模单元的底板。

9.如权利要求1所述的固井水泥石三轴试验试样制备模具，其特征在于，各所述注模单元中，所述第二模具的两侧还设有凸起，所述凸起位于所述第二内腔和和所述第四内腔之外，所述第一模具和第三模具的侧向分别设有与所述凸起卡接的凹槽。

10.如权利要求8所述的固井水泥石三轴试验试样制备模具，其特征在于，所述固井水泥石三轴试验试样制备模具包括三个依次从下至上叠加的所述注模单元，所述盖板中还设有供所述纵向连接螺栓通过的贯穿孔。

11.如权利要求1所述的固井水泥石三轴试验试样制备模具，其特征在于，每个所述注模单元中，所述第一圆柱形内腔与所述第二圆柱形内腔的数目分别是3个。

12.如权利要求1所述的固井水泥石三轴试验试样制备模具，其特征在于，所述第一圆柱形内腔与所述第二圆柱形内腔的尺寸均为φ25.4mm×52mm。

13.一种固井水泥石三轴试验试样的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

步骤A：在底板上安装并固定好第一模具和第二模具，使第一模具和第二模具对接形成第一圆柱形内腔；

步骤B：将制备好的水泥浆，倒入所述第一圆柱形内腔中，完成灌浆；

步骤C：在所述第一模具和第二模具的顶部盖压盖板，使所述盖板封堵在所述第一圆柱形内腔的顶部；使所述底板、第一模具、第二模具和盖板形成一个注模单元；

步骤D：将所述底板、第一模具、第二模具和盖板放入养护釜中，进行养护；

步骤E：达到养护时间后，从所述养护釜取出所述底板、第一模具、第二模具和盖板，然后拆开所述第一模具和第二模具，得到所需的试样；

所述第一模具的顶部和所述第二模具的顶部平齐；所述第一模具的底部和所述第二模具的底部平齐；

所述第一模具具有半圆形的第一内腔；

所述第二模具具有半圆形的第二内腔；

所述第一圆柱形内腔由所述第一内腔和所述第二内腔对接形成。

14.如权利要求13所述的固井水泥石三轴试验试样的制备方法，其特征在于，所述步骤A还包括：

在形成所述第一圆柱形内腔后，将第三模具安装在所述底板上，并且使所述第三模具与所述第二模具对接形成第二圆柱形内腔；所述第一圆柱形内腔与所述第二圆柱形内腔的大小和形状相同；

其中，所述第三模具的底部和所述第二模具的底部平齐；所述第三模具的顶部和所述第二模具的顶部平齐；所述第三模具具有半圆形的第三内腔；

所述第二模具还具有半圆形的第四内腔，其中，所述第二内腔和第四内腔分别位于所述第二模具的两侧。

15.如权利要求14所述的固井水泥石三轴试验试样的制备方法，其特征在于，所述步骤B还包括：将制备好的水泥浆，倒入所述第二圆柱形内腔中。

16.如权利要求14所述的固井水泥石三轴试验试样的制备方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：在所述第一模具、第二模具和第三模具的顶部盖压盖板，使所述盖板封堵在所述第一圆柱形内腔和第二圆柱形内腔的顶部。

17.如权利要求14所述的固井水泥石三轴试验试样的制备方法，其特征在于，步骤D具体包括：将所述底板、第一模具、第二模具、第三模具和盖板放入养护釜中，进行养护。

18.如权利要求14所述的固井水泥石三轴试验试样的制备方法，其特征在于，所述步骤E具体包括：达到养护时间后，从所述养护釜取出所述底板、第一模具、第二模具、第三模具和盖板，然后拆开所述第一模具、第二模具和第三模具，得到所需的试样。

19.一种固井水泥石三轴试验试样的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

步骤A1：制备第一个注模单元；

步骤B1：对第一个注模单元灌浆，将制备好的水泥浆，倒入所述注模单元中；

步骤C1：依次制备多个注模单元并灌浆；

步骤D1：盖压盖板，在最上方的注模单元之上盖压盖板；

步骤E1：养护，将所有的注模单元和盖板放入养护釜中；

步骤F1：拆模取样，达到养护时间后，从所述养护釜取出所有的注模单元和盖板,分别拆开各注模单元得到所需的试样。

20.如权利要求19所述的固井水泥石三轴试验试样的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括以下步骤：

步骤A10：在底板上安装并固定好第一模具、第二模具和第三模具，使第一模具和第二模具对接形成第一圆柱形内腔；第三模具与所述第二模具对接形成第二圆柱形内腔；所述底板，所述第一模具、第二模具和第三模具形成一个注模单元；

步骤B10：将制备好的水泥浆，倒入所述第一圆柱形内腔中与所述第二圆柱形内腔中，完成一个注模单元的灌浆；

步骤C10：在灌浆后的所述注模单元的顶部再安装上方的注模单元并完成上方的注模单元的灌浆直至完成所有的注模单元的灌浆；

步骤D10：在最上方的注模单元之上盖压盖板，所述盖板封堵在最上方的注模单元的第一圆柱形内腔和第二圆柱形内腔的顶部；

步骤E10：将所有的注模单元和盖板放入养护釜中，按设定的温度和压力进行养护；

步骤F10：达到养护时间后，从所述养护釜取出所有的注模单元和盖板,分别拆开各注模单元的第一模具、第二模具和第三模具，得到所需的试样。