CN201935846U - 固井水泥胶结强度测试装置 - Google Patents

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范振忠
王继刚
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Abstract

本实用新型公开了一种固井水泥胶结强度测试装置，该装置包括顶盖、底座、套管和油管，其中油管与套管同心设置，顶盖和底座分别为圆形，所述顶盖上设有穿入油管的圆形孔，底座上设有插入套管的圆形凹槽，顶盖和底座上还分别设有螺栓连接固定结构。该装置的结构是结合现场工况进行设计的，解决了现有高温高压模拟地层真实条件下不能测定固井水泥环胶结强度的问题，为指导油气井固井作业的水泥浆配方设计提供帮助，且该装置结构简单，操作方便、成本低廉。

Description

固井水泥胶结强度测试装置
技术领域
本实用新型涉及一种固井水泥胶结强度测试装置，具体的是一种能在高温高压模拟地层真实条件下的水泥胶结强度测试装置。
背景技术
目前，国内还没有在高温高压模拟地层真实条件下测定固井水泥环胶结强度（尤其是第二界面）的手段，以往只是采用水泥试块的抗压强度作为水泥浆设计的依据，由于水泥试块的抗压强度并不能反映水泥环与套管柱及地层的胶结强度好坏，因此并不能为水泥浆设计提供可靠依据。国外虽有关于高温高压养护条件下测定水泥石与套管胶结强度的装置，但结构复杂、造价昂贵、不便操作，因而难以在生产实践中推广，仅限于在某些科研实验室中使用。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种可供油田固井水泥浆实验室及有关科研单位常规使用的固井水泥胶结强度测试装置，该装置可在模拟地层真实条件下测试水泥环与套管（第一界面）及水泥环与模拟地层（第二界面）之间的胶结强度。
为实现上述发明目的，本实用新型所采用的技术方案为：固井水泥胶结强度测试装置，包括顶盖、底座、套管和油管，其中顶盖和底座分别为圆形，顶盖中心设有直径与油管外径相应的圆形孔，且沿圆周均布圆通孔；底座的中心设有直径与套管外径相同的圆形凹槽，并沿圆周均布螺纹孔；所述螺纹孔圆心距底座中心的距离与圆通孔圆心距顶盖中心的距离相等；所述油管高于套管且二者同心设置，套管插在底座的圆形凹槽内，油管穿过顶盖上的圆形孔，螺栓一端与底座上的螺纹孔螺纹连接，另一端穿过顶盖上的圆通孔后用螺帽固定。
有益效果：本申请的固井水泥胶结强度测试装置的结构是结合现场工况进行设计的，所以水泥环的制作过程最大限度的模拟了地层真实条件，所测试的水泥环与套管（第一界面）及水泥环与模拟地层（第二界面）之间的胶结强度，也就真实反映了待测水泥浆的性能，为指导油气井固井作业的水泥浆配方设计提供帮助，且该装置结构简单，操作方便、成本低廉。
附图说明
图1是本实用新型固井水泥胶结强度测试装置的结构示意图。
图2是底座的结构示意图。
图3是顶盖的结构示意图。
图中：1—顶盖，2—底座，3—套管，4—油管，5—螺栓，6—螺帽，11—圆形孔，12—圆通孔，21—圆形凹槽，22—螺纹孔。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：
由图1结合图2、图3所示，固井水泥胶结强度测试装置，包括顶盖1、底座2、套管3和油管4，其中顶盖1和底座2分别为圆形，其中顶盖1的中心设有直径与油管4外径相应的圆形孔11，且沿圆周均布圆通孔12；底座2的中心设有直径与套管3外径相同的圆形凹槽21，并沿圆周均布螺纹孔22；上述螺纹孔22圆心距底座2中心的距离与圆通孔12圆心距顶盖1中心的距离相等；油管4高于套管3且二者同心设置，套管3插在底座2的圆形凹槽21内，油管4穿过顶盖1上的圆形孔11，螺栓5的一端与底座2上的螺纹孔22螺纹连接，另一端穿过顶盖1上的圆通孔12后用螺帽6固定，最终将整个装置固定连接起来。
  油井水泥胶结强度测试装置，可模拟井壁存在钻井液泥饼条件下的第一、第二界面胶结强度，具体做法为，套管内壁经除锈抛光后，用环氧树脂粘附一层事先筛选好的砂石，用来模拟外部地层，然后用此测试装置模拟固井过程，向油管和套管的环形空间中加入确定配方的水泥浆，最后将整个测试装置放在规定养护条件的环境下养护一定时间， 养护完毕后，拆卸下螺帽、螺栓等，取出水泥环，用压力机进行压力测试，分别记录第一界面和第二界面水泥石剥落时的压力F（N），测量计算出胶结面积S（m2），则胶结强度P（Pa）为P=F/S。
如上所述，本测试装置可同时对第一界面及第二界面的胶结强度进行实验测试，所得实验数据与实际情况非常接近，进一步为固井作业的水泥浆配方设计提供依据。

Claims (1)

1. 一种固井水泥胶结强度测试装置，包括顶盖（1）、底座（2）、套管（3）和油管（4），其特征在于：顶盖（1）和底座（2）分别为圆形，所述顶盖（1）的中心设有直径与油管（4）外径相应的圆形孔（11），且沿圆周均布圆通孔（12）；底座（2）的中心设有直径与套管（3）外径相同的圆形凹槽（21），并沿圆周均布螺纹孔（22）；上述螺纹孔（22）圆心距底座（2）中心的距离与圆通孔（12）圆心距顶盖（1）中心的距离相等；所述油管（4）高于套管（3）且二者同心设置，套管（3）插在底座（2）的圆形凹槽（21）内，油管（4）穿过顶盖（1）上的圆形孔（11），螺栓（5）的一端与底座（2）上的螺纹孔（22）螺纹连接，另一端穿过顶盖（1）上的圆通孔（12）后用螺帽（6）固定。
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