CN108169414A - 一种堵剂线性膨胀率测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种堵剂线性膨胀率测试装置及方法，包括刻度尺、固定杆、传递横梁、堵剂养护装置和固定底板，所述刻度尺、固定杆、堵剂养护装置均竖直设在固定底板上，且三者的中心轴在同一平面内，所述传递横梁与固定杆转动连接，所述堵剂养护装置与固定底板可拆卸连接，所述堵剂养护装置与固定杆高度相等，所述刻度尺固设于固定底板的一边，且高度不小于堵剂养护装置的高度；所述固定板与刻度尺的距离为堵剂养护装置靠近固定板一侧的内筒壁与固定板距离的n倍，n不小于5。本发明提供的这种堵剂线性膨胀率测试装置，采用三角形相似原理对膨胀长度进行等比例放大，然后进行测量长度，大大减小了误差，提高了测试堵剂线性膨胀率的准确性。
Description
技术领域
本发明属于油田油水井堵漏用堵剂评价技术领域，具体涉及一种堵剂线性膨胀率测试装置及方法。
背景技术
套破油水井堵漏时，堵剂固化后体积膨胀可以避免产生裂纹，增强与地层和套管的胶结力，达到提高成功率，延长有效期的目的。在套破井封堵时堵剂的膨胀率不能过大，如果膨胀率过大，固化体就会对套管形成挤压应力，甚至造成套管变形，因此套破油水井堵漏常用微膨胀堵剂，体积膨胀率一般在0.2-0.5%。
现有测量堵剂膨胀率的方法有JC/T313-2009《膨胀水泥膨胀率试验方法》，还有专利申请号201521013206.4（一种测量无机类堵水剂膨胀率的装置），专利申请号201410854219.8（一种油井水泥类固化材料体积膨收率的测定方法），专利申请号201610426097.1（一种测定盾构施工同步注浆浆液膨胀率装置），专利申请号201620470027.1（高准度耐用型水泥浆膨胀率测试装置），这些方法和装置都是直接对堵剂的膨胀长度进行测量。室内测量堵剂的膨胀率时测量试样一般不超过300mm，按0.5%膨胀率计算，膨胀值为1.5mm，如果测量误差为0.5mm，则误差率为33%，存在测试误差率大的问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术直接测量堵剂的膨胀长度，误差率较大的问题。
为此，本发明提供了一种堵剂线性膨胀率测试装置，包括刻度尺、固定杆、传递横梁、堵剂养护装置和固定底板，所述刻度尺、固定杆、堵剂养护装置均竖直设在固定底板上，且三者的中心轴在同一平面内，所述传递横梁与固定杆转动连接，所述堵剂养护装置与固定底板可拆卸连接，所述堵剂养护装置与固定杆高度相等，所述刻度尺固设于固定底板的一边，且高度不小于堵剂养护装置的高度；
所述固定板与刻度尺的距离为堵剂养护装置靠近固定板一侧的内筒壁与固定板距离的n倍，n不小于5。
所述堵剂养护装置设于固定杆和刻度尺之间，所述刻度尺高度大于堵剂养护装置的高度。
所述固定杆设于堵剂养护装置和刻度尺之间，所述刻度尺高度等于堵剂养护装置的高度。
所述堵剂养护装置包括外筒、内筒和密封盖，所述内筒设于外筒内且两者滑动连接，所述密封盖与内筒固定连接。
所述刻度尺的0点与堵剂养护装置顶端平齐。
所述堵剂养护装置与固定底板通过螺栓固定连接。
本发明还提供了一种堵剂线性膨胀率测试方法，使用堵剂线性膨胀率测试装置，将堵剂装入堵剂养护装置，在实验设定条件下进行养护，堵剂固化膨胀使堵剂养护装置的顶端向上伸展，然后将堵剂养护装置固定在固定底板上，转动传递横梁使其经过堵剂养护装置的顶端，读取传递横梁和刻度尺5相交点距离固定板顶端的竖直距离d，根据三角形相似原理，堵剂膨胀值H为d/n，堵剂线性膨胀率δ为H/h，其中，h为堵剂养护装置内筒的高度。
本发明的有益效果是：
本发明提供的这种堵剂线性膨胀率测试装置，采用三角形相似原理对膨胀长度进行等比例放大，然后进行测量长度，大大减小了误差，提高了测试堵剂线性膨胀率的准确性。
下面将结合附图做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明第一种实施方式的结构示意图；
图2是本发明第一种实施方式的原理图；
图3是本发明第二种实施方式的结构示意图；
图4是本发明第二种实施方式的原理图；
图5是堵剂养护装置3的结构示意图。
图中：1、固定杆；2、传递横梁；3、堵剂养护装置；4、固定底板；5、刻度尺；6、内筒；7、外筒；8、密封盖。
具体实施方式
实施例1：
本实施例提供了一种堵剂线性膨胀率测试装置，包括刻度尺5、固定杆1、传递横梁2、堵剂养护装置3和固定底板4，所述刻度尺5、固定杆1、堵剂养护装置3均竖直设在固定底板4上，且三者的中心轴在同一平面内，所述传递横梁2与固定杆1转动连接，所述堵剂养护装置3与固定底板4可拆卸连接，所述堵剂养护装置3与固定杆1高度相等，所述刻度尺5固设于固定底板4的一边，且高度不小于堵剂养护装置3的高度；
所述固定板与刻度尺5的距离为堵剂养护装置3靠近固定板一侧的内筒6壁与固定板距离的n倍，n不小于5。
使用过程：将堵剂养护装置3拆卸下来，堵剂装入堵剂养护装置3，在实验设定条件下进行养护，堵剂固化膨胀使堵剂养护装置3的顶端向上伸展，然后将堵剂养护装置3固定在固定底板4上，转动传递横梁2使其经过堵剂养护装置3的顶端，读取传递横梁2和刻度尺5相交点距离固定板顶端的竖直距离d，根据三角形相似原理，堵剂膨胀值H为d/n，堵剂线性膨胀率δ为H/h，其中，h为堵剂养护装置3内筒6的高度。
本实施例提供的这种堵剂线性膨胀率测试装置，利用三角形相似原理对堵剂固化后的膨胀长度H放大n倍，由于固定板与刻度尺5的距离以及固定板与堵剂养护装置3的距离均为定值，因此n为定值，只需测量nH，在同样的人为误差下，膨胀长度H的误差率可降低至原误差率的1/n，例如：如果测量试样高度（即堵剂养护装置3内筒6高度）为300mm，按0.5%膨胀率计算，膨胀值为1.5mm，如果直接测量测量误差为0.5mm，则误差率为33%，如果将膨胀值提高10倍，即n=10进行检测，H误差值为0.05mm，误差率可以控制在3.3%以内，达到减小误差，提高测试堵剂线性膨胀率准确性的目的。
实施例2：
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种如图1所示的堵剂线性膨胀率测试装置，所述堵剂养护装置3设于固定杆1和刻度尺5之间，所述刻度尺5高度大于堵剂养护装置3的高度。
如图2所示，固定杆1与堵剂养护装置3内筒6壁的距离为L，固定杆1与刻度尺5之间的距离为nL，读取传递横梁2和刻度尺5相交点距离固定板顶端的竖直距离d，根据相似三角形原理，堵剂在堵剂养护装置3内的膨胀长度H与d的比值等于L与nL的比值，从而得到H=d/n，堵剂线性膨胀率δ为H/h，其中，h为堵剂养护装置3内筒6的高度。
其中，所述堵剂养护装置3包括外筒7、内筒6和密封盖8，所述内筒6设于外筒7内且两者滑动连接，所述密封盖8与内筒6固定连接。如图5所示。所述堵剂养护装置3与固定底板4通过螺栓固定连接。
为了便于读数，所述刻度尺5的0点与堵剂养护装置3顶端平齐。
实施例3：
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种如图3所示的堵剂线性膨胀率测试装置，所述固定杆1设于堵剂养护装置3和刻度尺5之间，所述刻度尺5高度等于堵剂养护装置3的高度。
如图4所示，固定杆1与堵剂养护装置3内筒6壁的距离为L，固定杆1与刻度尺5之间的距离为nL，读取传递横梁2和刻度尺5相交点距离固定板顶端的竖直距离d，根据相似三角形原理，堵剂在堵剂养护装置3内的膨胀长度H与d的比值等于L与nL的比值，从而得到H=d/n，堵剂线性膨胀率δ为H/h，其中，h为堵剂养护装置3内筒6的高度。
其中，所述堵剂养护装置3包括外筒7、内筒6和密封盖8，所述内筒6设于外筒7内且两者滑动连接，所述密封盖8与内筒6固定连接。如图5所示。
为了便于读数，刻度尺5的0点与堵剂养护装置3顶端（初始状态，即堵剂未膨胀前）平齐。
实施例4：
在前述实施例的基础上， 本实施例提供了一种堵剂线性膨胀率测试方法，使用堵剂线性膨胀率测试装置，将堵剂装入堵剂养护装置3，在实验设定条件下进行养护，堵剂固化膨胀使堵剂养护装置3的顶端向上伸展，然后将堵剂养护装置3固定在固定底板4上，转动传递横梁2使其经过堵剂养护装置3的顶端，读取传递横梁2和刻度尺5相交点距离固定板顶端的竖直距离d，根据三角形相似原理，堵剂膨胀值H为d/n，堵剂线性膨胀率δ为H/h，其中，h为堵剂养护装置3内筒6的高度。
本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不再一一叙述。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种堵剂线性膨胀率测试装置，其特征在于：包括刻度尺（5）、固定杆（1）、传递横梁（2）、堵剂养护装置（3）和固定底板（4），所述刻度尺（5）、固定杆（1）、堵剂养护装置（3）均竖直设在固定底板（4）上，且三者的中心轴在同一平面内，所述传递横梁（2）与固定杆（1）转动连接，所述堵剂养护装置（3）与固定底板（4）可拆卸连接，所述堵剂养护装置（3）与固定杆（1）高度相等，所述刻度尺（5）固设于固定底板（4）的一边，且高度不小于堵剂养护装置（3）的高度；
所述固定板与刻度尺（5）的距离为堵剂养护装置（3）靠近固定板一侧的内筒（6）壁与固定板距离的n倍，n不小于5。
2.根据权利要求1所述的一种堵剂线性膨胀率测试装置，其特征在于：所述堵剂养护装置（3）设于固定杆（1）和刻度尺（5）之间，所述刻度尺（5）高度大于堵剂养护装置（3）的高度。
3.根据权利要求1所述的一种堵剂线性膨胀率测试装置，其特征在于：所述固定杆（1）设于堵剂养护装置（3）和刻度尺（5）之间，所述刻度尺（5）高度等于堵剂养护装置（3）的高度。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种堵剂线性膨胀率测试装置，其特征在于：所述堵剂养护装置（3）包括外筒（7）、内筒（6）和密封盖（8），所述内筒（6）设于外筒（7）内且两者滑动连接，所述密封盖（8）与内筒（6）固定连接。
5.根据权利要求1-3任一项所述的一种堵剂线性膨胀率测试装置，其特征在于：所述刻度尺（5）的0点与堵剂养护装置（3）顶端平齐。
6.根据权利要求1-3任一项所述的一种堵剂线性膨胀率测试装置，其特征在于：所述堵剂养护装置（3）与固定底板（4）通过螺栓固定连接。
7.一种堵剂线性膨胀率测试方法，使用权利要求1所述的堵剂线性膨胀率测试装置，其特征在于：将堵剂装入堵剂养护装置（3），在实验设定条件下进行养护，堵剂固化膨胀使堵剂养护装置（3）的顶端向上伸展，然后将堵剂养护装置（3）固定在固定底板（4）上，转动传递横梁（2）使其经过堵剂养护装置（3）的顶端，读取传递横梁（2）和刻度尺（5）相交点距离固定板顶端的竖直距离d，根据三角形相似原理，堵剂膨胀值H为d/n，堵剂线性膨胀率δ为H/h，其中，h为堵剂养护装置（3）内筒（6）的高度。
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