CN112033820A - 一种测试高温条件下水泥石应力应变的装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石油钻采工程固井技术领域，公开了一种测试高温条件下水泥石应力应变的装置及其方法，通过液压机、温控箱与计算机控制系统的结合，为测试研究提供0‑200摄氏度的实验条件，模拟研究水泥石在地层高温条件下力学性能与热学性能的变化规律，为研究固井水泥石密封失效机理提供了技术支持。
Description
技术领域
本发明属于石油钻采工程固井技术领域，具体涉及一种测试高温条件下水泥石应力应变的装置及其方法。
背景技术
近年来，随着我油气田勘探开发进程的不断深入，稠油资源逐渐引起国内外的重视，我国稠油资源丰富，稠油资源的开发对水泥石的性能提出更高的要求，即在高温条件下水泥石仍能保持完整性和耐久性；传统的评价水泥石性能的方法已不能全面的反映高温下其性能的改变，因此，研究固井水泥石的力学性能和热学性能对稠油井的开采和寿命具有重要的指导意义。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种测试高温条件下水泥石应力应变的装置及其方法，以测试高温条件下固井水泥石的力学性能及热学性能，从而获得应力应变的相关实验数据。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种测试高温条件下水泥石应力应变的装置，包括液压机底座，其特征在于，所述液压机底座顶部设有可调节温度的温控箱，所述温控箱一侧壁面设有箱门，所述温控箱两相对的侧面水平设有两个穿过箱壁的模具脱杆，所述模具脱杆通过螺纹与温控箱的箱壁开设的螺孔螺纹连接，所述温控箱内部设有水泥石模具，所述两个模具脱杆分别与水泥石模具相连，所述水泥石模具下方设有液压机支柱；所述温控箱上壁面中央设有圆形开口，所述圆形开口中间设有竖向设置的液压机支架，还包括信号输出端分别与温控箱和液压机支架的信号输入端相连的计算机控制系统。
优选的，所述圆形开口周向设有分别与与圆形开口和液压机支架过盈配合的保温密封圈。
优选的，所述水泥石模具为正方体。
一种所述测试高温条件下水泥式样应力应变的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、按照研究区块的水泥浆配方，配置水泥浆；
步骤二、在水泥石模具内表面涂上黄油，组装完水泥石模具后，将配置的水泥浆注入水泥石模具中，并通过计算机控制系统设置温控箱内相应的养护温度；
步骤三、待水泥浆凝固成水泥石后，旋转模具脱杆分离水泥模具与水泥石，水泥石落在液压机支柱上；
步骤四、通过计算机控制系统控制温控箱内实验温度，并控制液压机支架对水泥石施加轴向压力，同时采集相关实验数据。
优选的，所述步骤二与步骤四中，所述温控箱温度控制范围为0-200℃。
本发明具有的有益效果：
本发明提供一种测试高温条件下水泥石应力应变的装置及其方法，液压机、温控箱与计算机系统的结合，可模拟温度范围在0-200℃条件下水泥石的养护环境，并可以在高温下测试其应力应变变化规律，为研究水泥石的力学与热学性能提供了技术支持。
附图说明
图1为本发明测试装置立体结构示意图；
图2为本发明测试装置竖直截面示意图；
图3为测试方法流程图；
图中：1液压机底座、1.1液压机支柱、1.2液压机支架、2温控箱、2.1箱门、2.2模具脱杆、2.3螺纹、2.4水泥石模具、2.5圆形开口、2.6保温密封圈、3计算机控制系统。
具体实施方式
实施例
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1和图2所示，本发明装置在液压机底座1上表面中央设有温控箱2，液压机支架1.2与温控箱2连接计算机控制系统3，用于控制实验所需的环境条件，实验温度控制在0-200℃，温控箱2内设有方块形状的水泥石模具2.4，用于形成水泥石样品，温控箱2的一侧壁面上设有箱门2.1，通过箱门2.1可将水泥浆注入到水泥石模具2.4中，水泥石模具2.4下方设有液压机支柱1.1用与放置实验水泥石样品，水泥石连接着模具脱杆2.2，在温控箱2外部操作模具脱杆2.2可将水泥石样品与水泥石模具2.4分离，温控箱的上壁中央设有圆形开口2.5，圆形开口2.5用于液压机支架1.2通过从而对水泥石样品施加压力，圆形开口2.5与液压机支架1.2之间设有保温密封圈2.6，从而能够保持实验温度的准确。
如图3所示，进行实验时，首先，根据所研究区块所用水泥浆配方配置测试水泥浆，然后，在水泥石模具2.4内表面涂上黄油，并组装好水泥石模具2.4，通过温控箱2一侧的箱门2.1将配置的水泥浆注入到水泥石模具2.4中，关闭箱门，通过计算机控制系统3设置相应的养护温度，温度范围为0-200℃，待水泥浆凝固后，旋转模具脱杆2.2，将模具脱杆2.2与水泥石样品分离，水泥石样品落在液压机支柱1.1上，再通过计算机控制系统3控制相应的实验测试温度，并控制液压机支架1.2向下移动，对液压机支柱1.1上的水泥石施加轴向压力，进行相关力学性能与热学性能的相关实验，并通过计算机系统3采集实验所得相关数据。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种测试高温条件下水泥石应力应变的装置，包括液压机底座(1)，其特征在于，所述液压机底座(1)顶部设有可调节温度的温控箱(2)，所述温控箱(2)一侧壁面设有箱门(2.1)，所述温控箱(2)两相对的侧面水平设有两个穿过箱壁的模具脱杆(2.2)，所述模具脱杆(2.2)通过螺纹(2.3)与温控箱(2)的箱壁开设的螺孔螺纹连接，所述温控箱(2)内部设有水泥石模具(2.4)，所述两个模具脱杆(2.2)分别与水泥石模具(2.4)相连，所述水泥石模具(2.4)下方设有液压机支柱(1.1)；所述温控箱(2)上壁面中央设有圆形开口(2.5)，所述圆形开口(2.5)中间设有竖向设置的液压机支架(1.2)，还包括信号输出端分别与温控箱(2)和液压机支架(1.2)的信号输入端相连的计算机控制系统(3)。
2.根据权利要求1所述的一种测试高温条件下水泥石应力应变的装置，其特征在于，所述圆形开口(2.5)周向设有分别与与圆形开口(2.5)和液压机支架(1.2)过盈配合的保温密封圈(2.6)。
3.根据权利要求2所述的一种测试高温条件下水泥石应力应变的装置，其特征在于，所述水泥石模具(2.4)为正方体。
4.一种测试高温条件下水泥式样应力应变的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、按照研究区块的水泥浆配方，配置水泥浆；
步骤二、在水泥石模具(2.4)内表面涂上黄油，组装完水泥石模具(2.4)后，将配置的水泥浆注入水泥石模具(2.4)中，并通过计算机控制系统(3)设置温控箱(2)内相应的养护温度；
步骤三、待水泥浆凝固成水泥石后，旋转模具脱杆(2.2)分离水泥模具(2.4)与水泥石，水泥石落在液压机支柱(1.1)上；
步骤四、通过计算机控制系统(3)控制温控箱(2)内实验温度，并控制液压机支架(1.2)对水泥石施加轴向压力，同时采集相关实验数据。
5.根据权利要求4所述的一种测试高温条件下水泥石应力应变的方法，其特征在于，所述步骤二与步骤四中，所述温控箱(2)温度控制范围为0-200℃。
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| 李明;刘萌;杨雨佳;杨元意;郭小阳;: "碳酸钙晶须改善固井水泥浆性能研究", 硅酸盐通报, no. 12, 15 December 2014 (2014-12-15) * |
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