CN112177591B - 一种用于模拟油井水泥浆流动状态以及养护测试一体化的试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于模拟油井水泥浆流动状态以及养护测试一体化的试验方法，涉及石油钻井技术领域。本发明利用传动机构控制器和搅拌机构模拟水泥浆在井下的流动状态，利用温度控制子系统和压力控制子系统模拟水泥浆在井下所受温度和压力环境，并保持该模拟环境稳定，然后利用超声波控制子系统采集超声波传播速度并转换为水泥石抗压强度值，最后由计算机控制系统生成水泥石抗压强度动态测试曲线图，实现对水泥石抗压强度的动态测试。本发明一方面能够模拟实际井下高温高压环境，另一方面能够通过调节转速来模拟水泥浆在注替过程中的流动速度，能够研究不同转速对水泥石抗压强度的影响。
Description
技术领域
本发明涉及石油钻井技术领域，更具体地说涉及石油钻井领域固井工程中的一种用于模拟油井水泥浆流动状态以及养护测试一体化的试验方法。
背景技术
固井施工过程中，水泥浆充填于套管与井眼之间的环形空间内，凝结固化后形成的水泥石具有支撑井壁、保护套管、封隔油气水层的作用。抗压强度作为衡量水泥石承载能力的重要物理性能参数之一，其测试结果的精确性尤为重要。
对于水泥石抗压强度的测试，目前业界通用做法为：将配制好的水泥浆放入常压稠化仪或者增压稠化仪中预制一定时间（按实际工况而定），然后将预制好的水泥浆倒入方形养护模具中，接着放入水浴箱或者增压养护釜中养护一定时间（根据实际需求而定），最后将养护好的水泥石放入机械压力机上进行破型，从而测试其抗压强度。而实际井下的水泥石所处的温压环境为：从水泥浆被顶替开始，先是经过一个升温升压过程，然后顶替到位后，就在恒定温度、压力环境下养护形成水泥石，此后一直处于这种温压环境内。
目前的做法相当于将水泥石抗压强度测试分为了三个阶段：预制、养护和测试，但这三个阶段并不能很好的进行衔接，例如：从浆杯中取出预制之后的水泥浆，便会经历降温降压的过程，进行养护时会再一次经历升温升压过程，取出养护之后的水泥石，又会经历降温降压过程，最后水泥石抗压强度的测试也仅仅是在常温常压环境下进行的。常规方法显然与实际井下的水泥石所处的温压环境不符，在每一个阶段下温压环境都发生了改变，这样会导致测试出的结果与实际井下水泥石的抗压强度存在一定误差。因此，科学模拟水泥浆形成水泥石的整个工艺过程和温压环境，对于准确测量水泥石的抗压强度有着重要的意义。
经过多年的研究发展，国内外已经在水泥石强度测试装置上取得了长足的进步（例如：朱江林.一种高温高压养护及强度、弹模综合试验仪：CN110823712A、刘书杰.一种高温高压水泥石养护装置及水泥石的制备方法：CN111300617A、靳建洲.水泥浆性能试验系统及其方法：CN105571991A等），虽然这些装置能够对水泥石强度进行测量，但还是不能很好地模拟水泥浆注替的工艺过程以及养护测试的温压环境。因此需要一个一体化测试方法既能模拟水泥浆注替的流动和升温升压过程，也能在恒温恒压环境下进行养护和测试，从而准确获取水泥石的抗压强度。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种用于模拟油井水泥浆流动状态以及养护测试一体化的试验方法，本发明的发明目的在于提供一种既能实现水泥浆在升温升压过程中的流动状态，又能在恒定稳压环境下进行养护测试一体化的试验方法。本发明一方面能够模拟实际井下高温高压环境，另一方面能够通过调节转速来模拟水泥浆在注替过程中的流动速度，能够研究不同转速对水泥石抗压强度的影响。本发明既能满足水泥浆在升温升压过程中的流动状态，又能在此恒定稳压环境下进行养护以及采用超声波无损测试的方法对水泥石进行抗压强度测试，实现预制养护测试一体化，更好地模拟了实际井下水泥浆的流动状态和水泥石的应力环境，保证测试结构的准确性。
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明是通过下述技术方案实现的：
一种用于模拟油井水泥浆流动状态以及养护测试一体化的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A、按照配方要求配制相应体系的水泥浆，将配制好的水泥将注入到浆杯中，并将浆杯固定在釜体内；
步骤B、打开传动机构控制器，设置好转速值，打开转速开关，传动机构控制器控制转动接头带动浆杯内的搅拌机构的浆叶转动，模拟水泥浆在井下的流动状态；
步骤C、打开釜体顶盖上的围压阀门，启动压力控制子系统，通过液压管线向釜体内注入液压油，等待液压油从围压阀门口流出时，关闭围压阀门，釜体内充满液压油，根据工况；
步骤D、打开温度控制子系统，根据实际工况在温度控制子系统中设定温度和升温时间；在压力控制子系统中设定釜体内压力和升压时间；等釜体内温度和压力达到设定温度和设定压力时，温度控制子系统和压力控制子系统分别保持当前温度和当前压力；待到水泥浆预制时间结束后，关闭传动机构控制器，浆杯内的水泥在静止状态下进行养护；
步骤E、在步骤D进行的同时，启动超声波控制子系统，超声波控制子系统在水泥浆升温升压阶段和养护阶段过程中实时记录超声波传播速度的变化，并将实时采集的超声波传播速度换算为水泥石的抗压强度值；
计算机控制系统实时接收传动机构控制器、温度控制子系统、压力控制子系统和超声波控制子系统中的数据，并生成水泥石抗压强度动态测试曲线图，实现对水泥石抗压强度的动态测试。
根据本发明的一种实施方式，还包括组装步骤，具体为：
步骤A1、将浆杯底盖安装在浆杯底部，将内耦温度探针、超声波发射器和超声波接收器分别通过密封圈安装在浆杯底盖上；
步骤A2、将搅拌机构装入浆杯内；按照配方要求配制相应体系的水泥浆，将配制好的水泥浆注入到浆杯中，直至充满整个浆杯；将浆杯顶盖安装在浆杯顶部；把整个浆杯安装在釜体底座上，在釜体底座上安装外耦温度传感器，釜体底座上固定釜体，在釜体内壁上设置加热器，釜体顶端安装釜体顶盖，釜体顶盖上安装有压力传感器，并开设有增压与泄压接口和围压阀门；
步骤A3、将内耦温度传感器、外耦温度传感器通过数据线连接在温度控制子系统中的温度控制器上，将加热器连接在温度控制子系统的温度控制器上，将温度控制子系统的温度控制器上的温度传感器端口通过数据线连接在计算机控制系统上；
步骤A4、将压力传感器连接在压力控制子系统的压力控制器上，压力控制系统中一个端口通过液压管线与增压与泄压接口连接，另外一个端口连接在计算机控制系统上；
步骤A5、将超声波发射器接头、超声波接收器接头通过数据线连接在超声波控制子系统上，将超声波控制子系统上的超声波采集端口通过数据线连接在计算机系统上。
根据本发明的一种实施方式，试验结束后，计算机控制系统保存水泥石抗压强度测试曲线图，关闭温度控制子系统、压力控制子系统和超声波控制系统；等待仪器降温后，卸掉釜体内的压力，拆除各传感器和接头的连接管线，卸下釜体顶盖，取出浆杯，拆除内耦温度探针、超声波发射器、超声波接收器，卸下浆杯顶盖和浆杯底盖，清除浆杯内的水泥石，清洗浆杯，关闭电源，试验结束。
本发明还公开了一种用于模拟油井水泥浆流动状态以及养护测试一体化的试验装置，包括用于盛放水泥浆的可密封浆杯和用于放置可密封浆杯的密封釜体，所述可密封浆杯内设置有搅拌机构，所述搅拌机构上端穿过可密封浆杯和密封釜体；还包括用于控制可密封浆杯内搅拌机构转动的传动机构控制器，用于检测和控制可密封浆杯内与密封釜体内的温度的温度控制子系统，用于检测和控制密封釜体内压力的压力控制子系统，用于检测浆杯中超声波传播速度的超声波控制子系统，和分别与传动机构控制器、温度控制子系统、压力控制子系统和超声波控制子系统连接，并接收其上传的数据进行实时分析的计算机控制系统。所述计算机控制系统可实时记录温度、压力、超声波等曲线的变化过程及当前值。
所述可密封浆杯包括浆杯顶盖、浆杯底盖和浆杯杯壁，浆杯顶盖通过浆杯杯壁上部螺纹固定在浆杯的上端面，浆杯底盖通过浆杯杯壁下部螺纹固定在浆杯的下端面。浆杯拆卸与安装方便。
所述密封釜体包括釜体顶盖、釜壁和釜体底座，所述釜体顶盖通过釜壁上部螺纹固定在釜体的上端面；所述釜体底座通过釜壁下部螺纹固定在釜体的下端面；所述底座上设置有用于安装可密封浆杯的浆杯底盖的卡槽。密封釜体拆卸与安装方便。
所述搅拌机构包括搅拌浆叶和搅拌轴，所述搅拌浆叶固定安装在搅拌轴上，所述搅拌轴上端穿过密封釜体的釜体顶盖与转动接头相连。
所述传动机构控制器设置有两个连接端口，一连接端口连接转动接头，另一连接端口连接所述计算机控制系统。传动机构控制器能够通过调节转速的方式来实现变速搅动的目的，能够研究不同转速对水泥石抗压强度的影响。
所述温度控制子系统包括温度控制器、加热器、内耦温度传感器和外耦温度传感器，所述温度控制器设置有四个连接端口，分别与加热器、内耦温度传感器、外耦温度传感器和计算机控制系统相连。
所述加热器设置在釜壁的内壁上，所述内耦温度传感器设置在釜体底座底部，且内耦温度传感器的温度探针的一端通过密封圈安装在浆杯底盖上，另一端连接在内耦温度传感器上；所述外耦温度传感器设置在釜体底座底部，且外耦温度传感器的温度探针伸入到密封釜体内。温度控制子系统具有精密控温的功能，保证密封釜体内温度稳定。
所述压力控制子系统包括增压与泄压接口、压力控制器和压力传感器；所述增压与泄压接口设置在密封釜体的釜体顶盖上，压力传感器设置在密封釜体内，用于检测密封釜体内的压力；所述压力控制器设置有三个连接端口，分别与压力传感器、增压与泄压接口和计算机控制系统连接。压力控制系统具有精密控压的功能，能实时保持釜体内压力稳定。
所述压力控制系统经增压与泄压接口向釜体内注入或释放液压油，所述釜体顶盖上还设置有围压阀门。
所述超声波控制子系统包括超声波控制器、超声波发射器、超声波接收器，所述超声波发射器通过密封圈安装在浆杯底盖上，另一端连接在发射器接头上，所述超声波接收器一端通过密封圈安装在浆杯底盖上，另一端连接在接收器接头上，所述超声波控制器设置有三个连接端口，分别于发射器接头、接收器接头和计算机控制系统连接。超声波的主要作用是：通过超声波在水泥浆中传播速度的不同来区分水泥浆处在哪一阶段，并且水泥石强度越高，超声波传播速度越快，通过传播速度来换算为水泥石抗压强度，进而达到测试其强度的目的。超声波控制系统具有实时测量声波在水泥浆中的传播速度，并换算为抗压强度测量值的功能。
与现有技术相比，本发明所带来的有益的技术效果表现在：
1、本发明利用传动机构控制器和搅拌机构模拟水泥浆在井下的流动状态，利用温度控制子系统和压力控制子系统模拟水泥浆在井下所受温度和压力环境，并保持该模拟环境稳定，然后利用超声波控制子系统采集超声波传播速度并转换为水泥石抗压强度值，最后由计算机控制系统生成水泥石抗压强度动态测试曲线图，实现对水泥石抗压强度的动态测试。本发明一方面能够模拟实际井下高温高压环境，另一方面能够通过调节转速来模拟水泥浆在注替过程中的流动速度，能够研究不同转速对水泥石抗压强度的影响。
2、本发明既能满足水泥浆在升温升压过程中的流动状态，又能在此恒定温压环境下进行养护以及采用超声波无损测试的方法对水泥石进行抗压强度测试，实现预制养护测试一体化，更好地模拟了实际井下水泥浆的流动状态和水泥石的应力环境，保证测试结果的精确性。
附图说明
图1为本发明试验装置结构示意图；
图2为本发明模拟低转速下（50r/min）水泥浆流动状态以及养护测试一体化结果示意图；
图3为本发明模拟中等转速下（150r/min）水泥浆流动状态以及养护测试一体化结果示意图；
图4为本发明模拟高转速下（350r/min）水泥浆流动状态以及养护测试一体化结果示意图；
附图标记：1、釜体顶盖，2、釜体底座，3、釜壁，4、浆杯顶盖，5、浆杯底盖，6、浆杯杯壁，7、水泥浆，8、浆叶，9、转动接头，10、传动机构控制器，11、加热器，12、加热器外部接头，13、内耦温度探针，14、内耦温度传感器，15、外耦温度传感器，16、温度控制子系统，17、增压与泄压接口，18、压力传感器，19、压力控制子系统，20、超声波发射器，21、发射器接头，22、超声波接收器，23、接收器接头，24、超声波控制子系统，25、围压阀门，26、液压油，27、计算机控制系统。
具体实施方式
下面结合说明书附图，对本发明的技术方案作出进一步详细的阐述。
实施例1
如图1所示，本实施例公开了一种用于模拟油井水泥浆流动状态以及养护测试一体化的试验装置，包括用于盛放水泥浆7的可密封浆杯和用于放置可密封浆杯的密封釜体，所述可密封浆杯内设置有搅拌机构，所述搅拌机构上端穿过可密封浆杯和密封釜体；还包括用于控制可密封浆杯内搅拌机构转动的传动机构控制器10，用于检测和控制可密封浆杯内与密封釜体内的温度的温度控制子系统16，用于检测和控制密封釜体内压力的压力控制子系统19，用于检测浆杯中超声波传播速度的超声波控制子系统24，和分别与传动机构控制器10、温度控制子系统16、压力控制子系统19和超声波控制子系统24连接，并接收其上传的数据进行实时分析的计算机控制系统27。所述计算机控制系统27可实时记录温度、压力、超声波等曲线的变化过程及当前值。所述可密封浆杯包括浆杯顶盖4、浆杯底盖5和浆杯杯壁6，浆杯顶盖4通过浆杯杯壁6上部螺纹固定在浆杯的上端面，浆杯底盖5通过浆杯杯壁6下部螺纹固定在浆杯的下端面。浆杯拆卸与安装方便。所述密封釜体包括釜体顶盖1、釜壁3和釜体底座2，所述釜体顶盖1通过釜壁3上部螺纹固定在釜体的上端面；所述釜体底座2通过釜壁3下部螺纹固定在釜体的下端面；所述底座上设置有用于安装可密封浆杯的浆杯底盖5的卡槽。密封釜体拆卸与安装方便。
本实施例还公开了：一种用于模拟油井水泥浆流动状态以及养护测试一体化的试验方法，包括以下步骤：
步骤A、按照配方要求配制相应体系的水泥浆，将配制好的水泥将注入到浆杯中，并将浆杯固定在釜体内；
步骤B、打开传动机构控制器10，设置好转速值，打开转速开关，传动机构控制器10控制转动接头9带动浆杯内的搅拌机构的浆叶8转动，模拟水泥浆在井下的流动状态；
步骤C、打开釜体顶盖1上的围压阀门25，启动压力控制子系统19，通过液压管线向釜体内注入液压油26，等待液压油26从围压阀门25口流出时，关闭围压阀门25，釜体内充满液压油26，根据工况；
步骤D、打开温度控制子系统16，根据实际工况在温度控制子系统16中设定温度和升温时间；在压力控制子系统19中设定釜体内压力和升压时间；等釜体内温度和压力达到设定温度和设定压力时，温度控制子系统16和压力控制子系统19分别保持当前温度和当前压力；待到水泥浆预制时间结束后，关闭传动机构控制器10，浆杯内的水泥在静止状态下进行养护；
步骤E、在步骤D进行的同时，启动超声波控制子系统24，超声波控制子系统24在水泥浆升温升压阶段和养护阶段过程中实时记录超声波传播速度的变化，并将实时采集的超声波传播速度换算为水泥石的抗压强度值；
计算机控制系统27实时接收传动机构控制器10、温度控制子系统16、压力控制子系统19和超声波控制子系统24中的数据，并生成水泥石抗压强度动态测试曲线图，实现对水泥石抗压强度的动态测试。
实施例2
作为本发明又一较佳实施例，参照说明书附图1，本实施例公开了：
一种用于模拟油井水泥浆流动状态以及养护测试一体化的试验装置，包括用于盛放水泥浆7的可密封浆杯和用于放置可密封浆杯的密封釜体，所述可密封浆杯内设置有搅拌机构，所述搅拌机构上端穿过可密封浆杯和密封釜体；还包括用于控制可密封浆杯内搅拌机构转动的传动机构控制器10，用于检测和控制可密封浆杯内与密封釜体内的温度的温度控制子系统16，用于检测和控制密封釜体内压力的压力控制子系统19，用于检测浆杯中超声波传播速度的超声波控制子系统24，和分别与传动机构控制器10、温度控制子系统16、压力控制子系统19和超声波控制子系统24连接，并接收其上传的数据进行实时分析的计算机控制系统27。所述计算机控制系统27可实时记录温度、压力、超声波等曲线的变化过程及当前值。
所述可密封浆杯包括浆杯顶盖4、浆杯底盖5和浆杯杯壁6，浆杯顶盖4通过浆杯杯壁6上部螺纹固定在浆杯的上端面，浆杯底盖5通过浆杯杯壁6下部螺纹固定在浆杯的下端面。浆杯拆卸与安装方便。所述密封釜体包括釜体顶盖1、釜壁3和釜体底座2，所述釜体顶盖1通过釜壁3上部螺纹固定在釜体的上端面；所述釜体底座2通过釜壁3下部螺纹固定在釜体的下端面；所述底座上设置有用于安装可密封浆杯的浆杯底盖5的卡槽。密封釜体拆卸与安装方便。
所述搅拌机构包括搅拌浆叶8和搅拌轴，所述搅拌浆叶8固定安装在搅拌轴上，所述搅拌轴上端穿过密封釜体的釜体顶盖1与转动接头9相连。所述传动机构控制器10设置有两个连接端口，一连接端口连接转动接头9，另一连接端口连接所述计算机控制系统27。传动机构控制器10能够通过调节转速的方式来实现变速搅动的目的，能够研究不同转速对水泥石抗压强度的影响。
所述温度控制子系统16包括温度控制器、加热器11、内耦温度传感器14和外耦温度传感器15，所述温度控制器设置有四个连接端口，分别与加热器11、内耦温度传感器14、外耦温度传感器15和计算机控制系统27相连。所述加热器11设置在釜壁3的内壁上，所述内耦温度传感器14设置在釜体底座2底部，且内耦温度传感器14的温度探针的一端通过密封圈安装在浆杯底盖5上，另一端连接在内耦温度传感器14上；所述外耦温度传感器15设置在釜体底座2底部，且外耦温度传感器15的温度探针伸入到密封釜体内。温度控制子系统16具有精密控温的功能，保证密封釜体内温度稳定。
所述压力控制子系统19包括增压与泄压接口17、压力控制器和压力传感器18；所述增压与泄压接口17设置在密封釜体的釜体顶盖1上，压力传感器18设置在密封釜体内，用于检测密封釜体内的压力；所述压力控制器设置有三个连接端口，分别与压力传感器18、增压与泄压接口17和计算机控制系统27连接。压力控制系统具有精密控压的功能，能实时保持釜体内压力稳定。所述压力控制系统经增压与泄压接口17向釜体内注入或释放液压油26，所述釜体顶盖1上还设置有围压阀门25。
所述超声波控制子系统24包括超声波控制器、超声波发射器20、超声波接收器22，所述超声波发射器20通过密封圈安装在浆杯底盖5上，另一端连接在发射器接头21上，所述超声波接收器22一端通过密封圈安装在浆杯底盖5上，另一端连接在接收器接头23上，所述超声波控制器设置有三个连接端口，分别于发射器接头21、接收器接头23和计算机控制系统27连接。超声波的主要作用是：通过超声波在水泥浆7中传播速度的不同来区分水泥浆7处在哪一阶段，并且水泥石强度越高，超声波传播速度越快，通过传播速度来换算为水泥石抗压强度，进而达到测试其强度的目的。超声波控制系统具有实时测量声波在水泥浆7中的传播速度，并换算为抗压强度测量值的功能。
本实施例还公开了：一种用于模拟油井水泥浆流动状态以及养护测试一体化的试验方法，包括以下步骤：
步骤A1、将浆杯底盖5安装在浆杯底部，将内耦温度探针13、发射器接头2120和超声波接收器22分别通过密封圈安装在浆杯底盖5上；
步骤A2、将搅拌机构装入浆杯内；按照配方要求配制相应体系的水泥浆，将配制好的水泥浆注入到浆杯中，直至充满整个浆杯；将浆杯顶盖4安装在浆杯顶部；把整个浆杯安装在釜体底座2上，在釜体底座2上安装外耦温度传感器15，釜体底座2上固定釜体，在釜体内壁上设置加热器11，釜体顶端安装釜体顶盖1，釜体顶盖1上安装有压力传感器18，并开设有增压与泄压接口和围压阀门25；
步骤A3、将内耦温度传感器14、外耦温度传感器15通过数据线连接在温度控制子系统16中的温度控制器上，将加热器11连接在温度控制子系统16的温度控制器上，将温度控制子系统16的温度控制器上的温度传感器端口通过数据线连接在计算机控制系统27上；
步骤A4、将压力传感器18连接在压力控制子系统19的压力控制器上，压力控制系统中一个端口通过液压管线与增压与泄压接口连接，另外一个端口连接在计算机控制系统27上；
步骤A5、将发射器接头2120接头、超声波接收器22接头通过数据线连接在超声波控制子系统24上，将超声波控制子系统24上的超声波采集端口通过数据线连接在计算机系统上；
步骤B、打开传动机构控制器10，设置好转速值，打开转速开关，传动机构控制器10控制转动接头9带动浆杯内的搅拌机构的浆叶8转动，模拟水泥浆在井下的流动状态；
步骤C、打开釜体顶盖1上的围压阀门25，启动压力控制子系统19，通过液压管线向釜体内注入液压油26，等待液压油26从围压阀门25口流出时，关闭围压阀门25，釜体内充满液压油26，根据工况；
步骤D、打开温度控制子系统16，根据实际工况在温度控制子系统16中设定温度和升温时间；在压力控制子系统19中设定釜体内压力和升压时间；等釜体内温度和压力达到设定温度和设定压力时，温度控制子系统16和压力控制子系统19分别保持当前温度和当前压力；待到水泥浆预制时间结束后，关闭传动机构控制器10，浆杯内的水泥在静止状态下进行养护；
步骤E、在步骤D进行的同时，启动超声波控制子系统24，超声波控制子系统24在水泥浆升温升压阶段和养护阶段过程中实时记录超声波传播速度的变化，并将实时采集的超声波传播速度换算为水泥石的抗压强度值；
计算机控制系统27实时接收传动机构控制器10、温度控制子系统16、压力控制子系统19和超声波控制子系统24中的数据，并生成水泥石抗压强度动态测试曲线图，实现对水泥石抗压强度的动态测试。
试验结束后，计算机控制系统27保存水泥石抗压强度测试曲线图，关闭温度控制子系统16、压力控制子系统19和超声波控制系统；等待仪器降温后，卸掉釜体内的压力，拆除各传感器和接头的连接管线，卸下釜体顶盖1，取出浆杯，拆除内耦温度探针13、发射器接头2120、超声波接收器22，卸下浆杯顶盖4和浆杯底盖5，清除浆杯内的水泥石，清洗浆杯，关闭电源，试验结束。
实施例3
作为本发明又一较佳实施例，参照说明书附图1，本实施例公开了一种用于模拟油井水泥浆流动状态以及养护测试一体化的试验装置及方法，主要由釜体顶盖1、釜体底座2、釜壁3、浆杯顶盖4、浆杯底盖5、浆杯杯壁6、水泥浆7、浆叶8、转动接头9、传动机构控制器10、加热器11、加热器外部接头12、内耦温度探针13、内耦温度传感器14、外耦温度传感器15、温度控制子系统16、增压与泄压接口17、压力传感器18、压力控制子系统19、超声波发射器20、发射器接头21、超声波接收器22、接收器接头23、超声波控制子系统24、围压阀门25、液压油26、计算机控制系统27组成。
所述釜体顶盖1通过釜体上部螺纹固定在釜体的上端面，拆卸与安装方便。所述釜壁3外径D cm，壁厚T cm，高度H cm，内部安装有加热器11和外耦温度传感器15。
所述浆杯顶盖4和浆杯底盖5通过浆杯上部、下部螺纹固定在浆杯的上下端面，拆卸与安装方便。所述浆杯杯壁6外径d cm，壁厚t cm，高度h cm，安装在底座的卡槽上，浆杯内装有水泥浆7和浆叶8，浆叶8顶部连接在转动接头9上。所述传动机构控制器10有两个主要连接端口，分别连接有转动接头9和计算机控制系统27，传动机构控制器10能够通过调节转速的方式来实现变速搅动的目的，能够研究不同转速对水泥石抗压强度的影响。
所述内耦温度探针13一端通过密封圈安装在浆杯底盖5上，另一端连接在内耦温度传感器14上。所述温度控制子系统16有四个主要连接端口，分别连接有加热器外部接头12、内耦温度传感器14、外耦温度传感器15、计算机控制系统27，温度控制系统具有精密控温的功能，保证釜体内温度稳定。
所述压力控制子系统19有三个主要连接端口，分别连接有增压与泄压接口17、压力传感器18、计算机控制系统27，压力控制系统具有精密控压的功能，能实时保持釜体内压力稳定。
所述超声波发射器20一端通过密封圈安装在浆杯底盖5上，另一端连接在发射器接头21上。所述超声波接收器22一端通过密封圈安装在浆杯底盖5上，另一端连接在接收器接头23上，超声波的主要作用是：通过超声波在水泥浆7中传播速度的不同来区分水泥浆7处在哪一阶段，并且水泥石强度越高，超声波传播速度越快，通过传播速度来换算为水泥石抗压强度，进而达到测试其强度的目的。所述液压油26由压力控制子系统19经增压与泄压接口17向釜体内注入与释放。
所述超声波控制子系统24有三个主要连接端口，分别连接有发射器接头21、接收器接头23、计算机控制系统27，超声波控制系统具有实时测量声波在水泥浆7中的传播速度，并换算为抗压强度测量值的功能。
所述计算机控制系统27可实时记录温度、压力、超声波等曲线的变化过程及当前值。
实施例4
本发明用于模拟油井水泥浆流动状态以及养护测试一体化的试验方法，模拟低转速下水泥浆7流动状态以及养护测试一体化的实施过程如下：
1）将浆杯底盖5通过浆杯底部螺纹安装在浆杯下端面，将内耦温度探针13、超声波发射器20、超声波接收器22通过密封圈安装在浆杯底盖5上，三者均与水泥浆7直接接触，为了拆卸方便，可分别在其表面涂一层耐高温润滑油；
2）将浆叶8装入浆杯内，按照配方要求配制相应体系的水泥浆7，随后注入到浆杯中，直至充满整个浆杯，将浆杯顶盖4通过浆杯顶部螺纹安装在浆杯上端面，然后把整个浆杯安装在釜体底座2上，最后将顶盖通过釜体顶部螺纹安装在釜体上端面；
3）将内耦温度传感器14、外耦温度传感器15通过数据线连接在温度控制子系统16上，将加热器外部接头12连接在温度控制子系统16上，将温度控制子系统16上的温度传感器端口通过数据线连接在计算机控制系统27上；
4）将压力传感器18连接在压力控制子系统19上，压力控制子系统19其中一个端口通过液压管线与增压与泄压接口进行连接，另外一个端口连接在计算机控制系统27上；
5）将转动接头9一端与浆叶8上端口进行连接，另外一端通过数据线连接在传动机构控制器10上，将传动机构控制器10上的转速控制端口连接在计算机控制系统27上；
6）将超声波发射器20接头、超声波接收器22接头通过数据线连接在超声波控制子系统24上，将超声波控制子系统24上的超声波采集端口通过数据线连接在计算机系统上；
7）打开传动装置控制系统电源，将转速值调为低转速（本次实验调整为50r/min，也可根据实际需求进行改变），打开转速开关，传动装置便会控制转速接头带动浆叶8转动，以此模拟水泥浆7在井下的流动状态；
8）打开围压阀门25，启动压力控制系统，通过液压管线向釜体内注入液压油26，等到液压油26从围压阀门25口流出时，关闭围压阀门25，此时釜体内已充满液压油26；
9）打开温度控制子系统16电源，根据实际工况设定温度、压力和升温升压时间，启动程序，此时温度控制子系统16、压力控制子系统19会按照程序进程自动升温升压，等升到设定的温度和压力值时，温度和压力控制系统会自动保温保压，保证水泥浆7的温度压力环境稳定，等到预制时间结束后，关闭传动装置控制系统转速开关，此时浆杯内的水泥浆7便会在静止状态下进行养护；
10）启动升温升压程序时，同时启动超声波控制子系统24，保证水泥浆7升温升压阶段和养护阶段过程中超声波传播速度的实时变化，通过超声波控制子系统24将采集的声速值换算为水泥石的抗压强度值，然后将实时采集值传输到计算机控制系统27上，以此实现对水泥石抗压强度动态测试的效果；
11）等到实验结束后，保存水泥石抗压强度测试曲线图，关闭温度控制子系统16、压力控制子系统19、超声波控制子系统24的程序，等到仪器降温后，卸掉釜体内的压力，拆除各个传感器和接头的连接管线，卸下釜体顶盖1，取出整个浆杯，拆除内耦温度探针13、超声波发射器20、超声波接收器22，卸下浆杯顶盖4和浆杯底盖5，清除浆杯内的水泥石，清洗浆杯，关闭各个控制系统、采集系统、计算机系统的电源，实验结束。
实施例5
本发明用于模拟油井水泥浆流动状态以及养护测试一体化的试验方法，模拟中等转速下水泥浆7流动状态以及养护测试一体化的实施过程如下：
1）将浆杯底盖5通过浆杯底部螺纹安装在浆杯下端面，将内耦温度探针13、超声波发射器20、超声波接收器22通过密封圈安装在浆杯底盖5上，三者均与水泥浆7直接接触，为了拆卸方便，可分别在其表面涂一层耐高温润滑油；
2）将浆叶8装入浆杯内，按照配方要求配制相应体系的水泥浆7，随后注入到浆杯中，直至充满整个浆杯，将浆杯顶盖4通过浆杯顶部螺纹安装在浆杯上端面，然后把整个浆杯安装在釜体底座2上，最后将顶盖通过釜体顶部螺纹安装在釜体上端面；
3）将内耦温度传感器14、外耦温度传感器15通过数据线连接在温度控制子系统16上，将加热器外部接头12连接在温度控制子系统16上，将温度控制子系统16上的温度传感器端口通过数据线连接在计算机控制系统27上；
4）将压力传感器18连接在压力控制子系统19上，压力控制子系统19其中一个端口通过液压管线与增压与泄压接口进行连接，另外一个端口连接在计算机控制系统27上；
5）将转动接头9一端与浆叶8上端口进行连接，另外一端通过数据线连接在传动机构控制器10上，将传动机构控制器10上的转速控制端口连接在计算机控制系统27上；
6）将超声波发射器20接头、超声波接收器22接头通过数据线连接在超声波控制子系统24上，将超声波控制子系统24上的超声波采集端口通过数据线连接在计算机系统上；
7）打开传动装置控制系统电源，将转速值调为中等转速（本次实验调整为150r/min，也可根据实际需求进行改变），打开转速开关，传动装置便会控制转速接头带动浆叶8转动，以此模拟水泥浆7在井下的流动状态；
8）打开围压阀门25，启动压力控制系统，通过液压管线向釜体内注入液压油26，等到液压油26从围压阀门25口流出时，关闭围压阀门25，此时釜体内已充满液压油26；
9）打开温度控制子系统16电源，根据实际工况设定温度、压力和升温升压时间，启动程序，此时温度控制子系统16、压力控制子系统19会按照程序进程自动升温升压，等升到设定的温度和压力值时，温度和压力控制系统会自动保温保压，保证水泥浆7的温度压力环境稳定，等到预制时间结束后，关闭传动装置控制系统转速开关，此时浆杯内的水泥浆7便会在静止状态下进行养护；
10）启动升温升压程序时，同时启动超声波控制子系统24，保证水泥浆7升温升压阶段和养护阶段过程中超声波传播速度的实时变化，通过超声波控制子系统24将采集的声速值换算为水泥石的抗压强度值，然后将实时采集值传输到计算机控制系统27上，以此实现对水泥石抗压强度动态测试的效果；
11）等到实验结束后，保存水泥石抗压强度测试曲线图，关闭温度控制子系统16、压力控制子系统19、超声波控制子系统24的程序，等到仪器降温后，卸掉釜体内的压力，拆除各个传感器和接头的连接管线，卸下釜体顶盖1，取出整个浆杯，拆除内耦温度探针13、超声波发射器20、超声波接收器22，卸下浆杯顶盖4和浆杯底盖5，清除浆杯内的水泥石，清洗浆杯，关闭各个控制系统、采集系统、计算机系统的电源，实验结束。
实施例6
本发明用于模拟油井水泥浆流动状态以及养护测试一体化的试验方法，模拟高转速下水泥浆7流动状态以及养护测试一体化的实施过程如下：
1）将浆杯底盖5通过浆杯底部螺纹安装在浆杯下端面，将内耦温度探针13、超声波发射器20、超声波接收器22通过密封圈安装在浆杯底盖5上，三者均与水泥浆7直接接触，为了拆卸方便，可分别在其表面涂一层耐高温润滑油；
2）将浆叶8装入浆杯内，按照配方要求配制相应体系的水泥浆7，随后注入到浆杯中，直至充满整个浆杯，将浆杯顶盖4通过浆杯顶部螺纹安装在浆杯上端面，然后把整个浆杯安装在釜体底座2上，最后将顶盖通过釜体顶部螺纹安装在釜体上端面；
3）将内耦温度传感器14、外耦温度传感器15通过数据线连接在温度控制子系统16上，将加热器外部接头12连接在温度控制子系统16上，将温度控制子系统16上的温度传感器端口通过数据线连接在计算机控制系统27上；
4）将压力传感器18连接在压力控制子系统19上，压力控制子系统19其中一个端口通过液压管线与增压与泄压接口进行连接，另外一个端口连接在计算机控制系统27上；
5）将转动接头9一端与浆叶8上端口进行连接，另外一端通过数据线连接在传动机构控制器10上，将传动机构控制器10上的转速控制端口连接在计算机控制系统27上；
6）将超声波发射器20接头、超声波接收器22接头通过数据线连接在超声波控制子系统24上，将超声波控制子系统24上的超声波采集端口通过数据线连接在计算机系统上；
7）打开传动装置控制系统电源，将转速值调为高转速（本次实验调整为350r/min，也可根据实际需求进行改变），打开转速开关，传动装置便会控制转速接头带动浆叶8转动，以此模拟水泥浆7在井下的流动状态；
8）打开围压阀门25，启动压力控制系统，通过液压管线向釜体内注入液压油26，等到液压油26从围压阀门25口流出时，关闭围压阀门25，此时釜体内已充满液压油26；
9）打开温度控制子系统16电源，根据实际工况设定温度、压力和升温升压时间，启动程序，此时温度控制子系统16、压力控制子系统19会按照程序进程自动升温升压，等升到设定的温度和压力值时，温度和压力控制系统会自动保温保压，保证水泥浆7的温度压力环境稳定，等到预制时间结束后，关闭传动装置控制系统转速开关，此时浆杯内的水泥浆7便会在静止状态下进行养护；
10）启动升温升压程序时，同时启动超声波控制子系统24，保证水泥浆7升温升压阶段和养护阶段过程中超声波传播速度的实时变化，通过超声波控制子系统24将采集的声速值换算为水泥石的抗压强度值，然后将实时采集值传输到计算机控制系统27上，以此实现对水泥石抗压强度动态测试的效果；
11）等到实验结束后，保存水泥石抗压强度测试曲线图，关闭温度控制子系统16、压力控制子系统19、超声波控制子系统24的程序，等到仪器降温后，卸掉釜体内的压力，拆除各个传感器和接头的连接管线，卸下釜体顶盖1，取出整个浆杯，拆除内耦温度探针13、超声波发射器20、超声波接收器22，卸下浆杯顶盖4和浆杯底盖5，清除浆杯内的水泥石，清洗浆杯，关闭各个控制系统、采集系统、计算机系统的电源，实验结束。
上述实施例4、实施例5和实施例6的实验结果如下表1所示：
上述实施例4、实施例5和实施例6以及常规方法所使用的水泥浆7的配方为：700g铝酸盐水泥+0.35%柠檬酸+0.20%硼酸+3%分散剂+1.5%消泡剂+6%降失水剂+44%水。
常规方法（超声波）具体为：水泥浆7首先在常压稠化仪或增压稠化仪中进行预制搅拌，预制结束后放入水浴箱中或增压养护釜中进行养护，养护结束后将水泥石取出，用超声波的方法测试其抗压强度，整个期间经历两次升温升压过程和两次降温降压过程。
实验结果分析：如图2、图3和图4所示，从上述三个实施例的测试结果可以看出：
（1）随着搅拌速率的加快，水泥石抗压强度逐渐增大，低转速与高转速条件下养护出的水泥石抗压强度差值达到2.8MPa，不同搅拌速率对水泥石抗压强度影响较大；
（2）本发明装置能够实现预制养护测试一体化的功能，较好地模拟了井下水泥浆7的流动状态和水泥石的温压环境，测试出的抗压强度相较于常规方法更高，这说明不同的养护环境对水泥石抗压强度影响较大，常规方法养护出的水泥石经过几次温压升降变化，强度受到了一定的影响。因此，科学模拟水泥浆7在注替过程中的流动状态以及水泥石养护的温压环境，对于精确测量水泥石抗压强度有着决定性的影响。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的范围当中。
Claims (9)
1.一种用于模拟油井水泥浆流动状态以及养护测试一体化的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A、按照配方要求配制相应体系的水泥浆，将配制好的水泥将注入到浆杯中，并将浆杯固定在釜体内；具体为：
步骤A1、将浆杯底盖（5）安装在浆杯底部，将内耦温度探针（13）、超声波发射器（20）和超声波接收器（22）分别通过密封圈安装在浆杯底盖（5）上；
步骤A2、将搅拌机构装入浆杯内；按照配方要求配制相应体系的水泥浆，将配制好的水泥浆注入到浆杯中，直至充满整个浆杯；将浆杯顶盖（4）安装在浆杯顶部；把整个浆杯安装在釜体底座（2）上，在釜体底座（2）上安装外耦温度传感器（15），釜体底座（2）上固定釜体，在釜体内壁上设置加热器（11），釜体顶端安装釜体顶盖（1），釜体顶盖（1）上安装有压力传感器（18），并开设有增压与泄压接口（17）和围压阀门（25）；
步骤A3、将内耦温度传感器（14）、外耦温度传感器（15）通过数据线连接在温度控制子系统（16）中的温度控制器上，将加热器（11）连接在温度控制子系统（16）的温度控制器上，将温度控制子系统（16）的温度控制器上的温度传感器端口通过数据线连接在计算机控制系统（27）上；
步骤A4、将压力传感器（18）连接在压力控制子系统（19）的压力控制器上，压力控制系统中一个端口通过液压管线与增压与泄压接口（17）连接，另外一个端口连接在计算机控制系统（27）上；
步骤A5、将超声波发射器（20）接头、超声波接收器（22）接头通过数据线连接在超声波控制子系统（24）上，将超声波控制子系统（24）上的超声波采集端口通过数据线连接在计算机系统上
步骤B、打开传动机构控制器（10），设置好转速值，打开转速开关，传动机构控制器（10）控制转动接头（9）带动浆杯内的搅拌机构的浆叶（8）转动，模拟水泥浆在井下的流动状态；
步骤C、打开釜体顶盖（1）上的围压阀门（25），启动压力控制子系统（19），通过液压管线向釜体内注入液压油（26），等待液压油（26）从围压阀门（25）口流出时，关闭围压阀门（25），釜体内充满液压油（26）；
步骤D、打开温度控制子系统（16），根据实际工况在温度控制子系统（16）中设定温度和升温时间；在压力控制子系统（19）中设定釜体内压力和升压时间；等釜体内温度和压力达到设定温度和设定压力时，温度控制子系统（16）和压力控制子系统（19）分别保持当前温度和当前压力；待到水泥浆预制时间结束后，关闭传动机构控制器（10），浆杯内的水泥在静止状态下进行养护；
步骤E、在步骤D进行的同时，启动超声波控制子系统（24），超声波控制子系统（24）在水泥浆升温升压阶段和养护阶段过程中实时记录超声波传播速度的变化，并将实时采集的超声波传播速度换算为水泥石的抗压强度值；
计算机控制系统（27）实时接收传动机构控制器（10）、温度控制子系统（16）、压力控制子系统（19）和超声波控制子系统（24）中的数据，并生成水泥石抗压强度动态测试曲线图，实现对水泥石抗压强度的动态测试。
2.如权利要求1所述的一种用于模拟油井水泥浆流动状态以及养护测试一体化的试验方法，其特征在于：试验完成后，计算机控制系统（27）保存水泥石抗压强度测试曲线图，关闭温度控制子系统（16）、压力控制子系统（19）和超声波控制系统；等待仪器降温后，卸掉釜体内的压力，拆除各传感器和接头的连接管线，卸下釜体顶盖（1），取出浆杯，拆除内耦温度探针（13）、超声波发射器（20）、超声波接收器（22），卸下浆杯顶盖（4）和浆杯底盖（5），清除浆杯内的水泥石，清洗浆杯，关闭电源，试验结束。
3.如权利要求1所述的一种用于模拟油井水泥浆流动状态以及养护测试一体化的试验方法，其特征在于：浆杯顶盖（4）通过浆杯杯壁（6）上部螺纹固定在浆杯的上端面，浆杯底盖（5）通过浆杯杯壁（6）下部螺纹固定在浆杯的下端面。
4.如权利要求1所述的一种用于模拟油井水泥浆流动状态以及养护测试一体化的试验方法，其特征在于：所述釜体顶盖（1）通过釜壁（3）上部螺纹固定在釜体的上端面；所述釜体底座（2）通过釜壁（3）下部螺纹固定在釜体的下端面；所述底座上设置有用于安装可密封浆杯的浆杯底盖（5）的卡槽。
5.如权利要求1所述的一种用于模拟油井水泥浆流动状态以及养护测试一体化的试验方法，其特征在于：所述搅拌机构包括搅拌浆叶（8）和搅拌轴，所述搅拌浆叶（8）固定安装在搅拌轴上，所述搅拌轴上端穿过密封釜体的釜体顶盖（1）与转动接头（9）相连。
6.如权利要求1所述的一种用于模拟油井水泥浆流动状态以及养护测试一体化的试验方法，其特征在于：所述传动机构控制器（10）设置有两个连接端口，一连接端口连接转动接头（9），另一连接端口连接所述计算机控制系统（27）。
7.如权利要求1所述的一种用于模拟油井水泥浆流动状态以及养护测试一体化的试验方法，其特征在于：所述温度控制子系统（16）设置有四个连接端口，分别与加热器（11）、内耦温度传感器（14）、外耦温度传感器（15）和计算机控制系统（27）相连。
8.如权利要求1所述的一种用于模拟油井水泥浆流动状态以及养护测试一体化的试验方法，其特征在于：超声波发射器（20）通过密封圈安装在浆杯底盖（5）上，另一端连接在发射器接头（21）上，所述超声波接收器（22）一端通过密封圈安装在浆杯底盖（5）上，另一端连接在接收器接头（23）上，所述超声波控制子系统（24）设置有三个连接端口，分别于发射器接头（21）、接收器接头（23）和计算机控制系统（27）连接。
9.如权利要求1所述的一种用于模拟油井水泥浆流动状态以及养护测试一体化的试验方法，其特征在于：所述超声波发射器（20）、超声波接收器（22）和内耦温度探针（13）的表面均涂有一层耐高温润滑油。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU815263A1 (ru) * | 1979-04-09 | 1981-03-23 | Всесоюзный Научно-Исследовательскийинститут По Креплению Скважин И Буро-Вым Pactbopam | Клапан дл цементировани обсадныхКОлОНН |
| JPH04276546A (ja) * | 1991-03-04 | 1992-10-01 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | セメント構造物の超音波による強度試験方法 |
| CN103245773A (zh) * | 2013-04-19 | 2013-08-14 | 中国石油天然气股份有限公司 | 固井用水泥浆体积变化测试仪及测试方法 |
| CN206554916U (zh) * | 2017-02-13 | 2017-10-13 | 中国石油天然气集团公司 | 水泥环环隙模拟测试系统 |
| CN207457235U (zh) * | 2017-11-24 | 2018-06-05 | 中国石油集团西部钻探工程有限公司 | 增压稠化仪水泥浆杯内水泥石快速拆除装置 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6345535B1 (en) * | 2000-06-17 | 2002-02-12 | Chandler Engineering Company Llc | Apparatus and method for estimating the compressive strength of foam cement |
| US7559369B2 (en) * | 2007-05-10 | 2009-07-14 | Halliubrton Energy Services, Inc. | Well treatment composition and methods utilizing nano-particles |
| CN1273817C (zh) * | 2004-04-27 | 2006-09-06 | 西南石油学院 | 变速增压式油井水泥浆稠度仪及其稠化时间的测量方法 |
| CN102518432B (zh) * | 2011-12-23 | 2013-03-13 | 西南石油大学 | 高温高压漏失地层模拟封堵测试装置 |
| JP6198060B2 (ja) * | 2013-01-30 | 2017-09-20 | 清水建設株式会社 | モルタル圧縮強さの推定方法および推定装置 |
| GB2580255B (en) * | 2017-11-10 | 2022-08-10 | Halliburton Energy Services Inc | Determining non-plastic state shrinkage in a cement slurry |
| CN108361023B (zh) * | 2018-01-18 | 2021-08-24 | 西南石油大学 | 动态载荷下固井一、二胶结面破坏强度的评价方法 |
| CN209875145U (zh) * | 2019-09-25 | 2019-12-31 | 西南石油大学 | 一种油气井水泥环密封完整性测试装置 |
| CN111208281B (zh) * | 2020-01-17 | 2022-06-24 | 西南石油大学 | 水泥水化过程中液塑固三态体积变化的测试装置及方法 |
-
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU815263A1 (ru) * | 1979-04-09 | 1981-03-23 | Всесоюзный Научно-Исследовательскийинститут По Креплению Скважин И Буро-Вым Pactbopam | Клапан дл цементировани обсадныхКОлОНН |
| JPH04276546A (ja) * | 1991-03-04 | 1992-10-01 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | セメント構造物の超音波による強度試験方法 |
| CN103245773A (zh) * | 2013-04-19 | 2013-08-14 | 中国石油天然气股份有限公司 | 固井用水泥浆体积变化测试仪及测试方法 |
| CN206554916U (zh) * | 2017-02-13 | 2017-10-13 | 中国石油天然气集团公司 | 水泥环环隙模拟测试系统 |
| CN207457235U (zh) * | 2017-11-24 | 2018-06-05 | 中国石油集团西部钻探工程有限公司 | 增压稠化仪水泥浆杯内水泥石快速拆除装置 |
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