CN205080131U - 一种测定固井水泥浆沉降稳定性的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种测定固井水泥浆沉降稳定性的装置，属于石油工程水泥浆用的实验器具技术领域。本实用新型的装置包括沉降管和盖板，其特征在于：所述盖板下部水平开有凹槽，所述凹槽处设有第一空心圆柱，所述第一空心圆柱上口固定于所述盖板下部，第一空心圆柱的内径大于所述沉降管的外径，将所述沉降管卡住。相对于现有技术中的检测装置，本实用新型具有应用范围宽、装置稳定性好、检测结果准确、拆卸方便、实用性高的优点。

Description

一种测定固井水泥浆沉降稳定性的装置

技术领域

本实用新型涉及一种测定固井水泥浆沉降稳定性的装置，属于石油工程水泥浆用的实验器具技术领域。

背景技术

浆体稳定性是固井水泥浆的重要性能指标之一，稳定性较差的水泥浆所形成的水泥柱密度从上到下非常不均匀，导致水泥石性能均一性差，严重影响固井质量，特别是在定向井斜井段，浆体中重组分发生沉降后，液柱的横截面会产生一定的压力梯度，使较轻的流体向上移动，较重的流体向下移动，导致井眼中产生了过高的流动压力，为安全密度窗口窄的斜井段的钻进带来不利影响。在水平井固井过程中，固井水泥浆沉降严重时，会引起自由水运移，形成水窜槽(斜井尤为突出)，连续的水窜槽可引起气侵，形成气窜通道,并可能使浆柱压力降低。在低温下，由于浆体内部的黏滞力作用较强、固井施工时间段，沉降问题不突出，但在高温下，由于水泥外掺料和外加剂的加入以及布朗运动加剧，破坏了浆体内部的黏滞力，造成了水泥颗粒和外掺料颗粒的沉降加快，同时固井施工时间也比较长，从而使问题变得更突出。一般情况下，水泥浆在高温环境中的沉降比在低温环境中的沉降要严重得多。

随着我国油气藏的开发，特别是页岩气的开采以及水平井技术的大量运用，水泥浆沉降稳定性的重要性逐渐被认识。但目前固井水泥浆的沉降稳定性的检测并没有统一标准。

现有技术中，公开了部分检测水泥浆沉降稳定性的装置，如公开号为CN201906614U，名称为“螺栓顶替式水泥浆杯”的实用新型专利，该专利公开的浆杯由水泥浆杯体、顶盖、底板、螺栓座、杯体底座、顶替螺栓构成，顶盖沿顶盖直径开有两个通孔，水泥浆杯体呈圆筒状，水泥浆杯体中段有内凹的槽口作为卡口，水泥浆杯体顶端安装顶盖，水泥浆杯体内腔底部有一圆形底板，水泥浆杯内腔底板下面安装有螺栓座、水泥浆杯体外壁下端安装在杯体底座上，螺栓座开有螺栓孔，顶替螺栓的螺纹与螺栓孔的螺纹匹配，顶替螺栓的长度不小于水泥浆杯体的长度。该装置适用于有收缩性的水泥石，但当水泥石具有微膨胀性或在高温条件下养护，水泥石会与管内壁粘结非常牢固，难以用螺杆顶出，强力顶出后会损坏水泥石，也会造成管体变形；另外，管内的水泥层清理不方便，会使管壁变得越来越粗糙，水泥石表面与管壁的摩擦力越来越大，导致水泥石脱模困难。

又如，公开号为CN204101409U，名称为“一种确定高密度水泥浆沉降稳定性指标的装置”的实用新型专利，该专利公开的装置主要由左侧板、右侧板、前侧板和后侧板、底板和盖板组成，左侧板和右侧板为带有两条竖槽，槽的两侧分布有连接孔的平直板，其有效高度的延长部分带有起吊孔；前侧板和后侧板为平直板，分别嵌入左侧板与右侧板的竖槽中，用连接螺钉通过连接孔将右侧板与左侧板连接，使左侧板、右侧板、前侧板和后侧板形成内空为正方形横截面的立柱体；将底板与立柱体连接，盖板盖于立柱体顶部，形成底部和四周密封、内空横截面为正四边形的盛装水泥浆的立柱体。该装置采用螺钉紧固，这使设备的组装拆卸造成困难；由于顶盖是直接放到顶部位置，在高压条件下，水易进入水泥浆中，从而影响实验结果。

现有技术中，还有一种沉降检测器具为一根塑料管，上下用橡胶塞塞住，然后放入养护相中养护，但这种检测器具具有以下不足：1）拆模不方便；2）水泥浆膨胀过程中，易将橡胶塞顶出去；3）塑料管和橡胶塞在高温下不不能使用，故不适用高温养护环境。

实用新型内容

本实用新型旨在提出一种新的测定固井水泥沉降稳定性的装置，通过在盖板上设置传压孔，可将多余的水泥浆导出，并且有助于养护过程中气体的排放，防止气体膨胀，影响检测结果准确性和设备使用寿命的问题。本实用新型适用于不同温度和压力的水泥浆沉降稳定性的检测，具有应用范围宽、装置稳定性好、检测结果准确、拆卸方便、实用性高的优点。

为了实现上述发明目的，本实用新型的技术方案如下：

一种测定固井水泥浆沉降稳定性的装置，包括沉降管和盖板，其特征在于：所述盖板下部水平开有凹槽，所述凹槽处设有第一空心圆柱，所述第一空心圆柱上口固定于所述盖板下部，第一空心圆柱的内径大于所述沉降管的外径，将所述沉降管卡住。

所述凹槽的侧面为弧形。

所述沉降管包括两个卡合连接沉降管管壳。

所述盖板上方水平设有顶板，顶板上方水平设有顶杆，所述顶杆与所述顶板之间通过竖直设置的连接杆连接，所述顶板上设有供连接杆穿过的过孔，所述连接杆一端与所述顶杆固定连接，另一端与所述过孔通过丝扣连接。

所述沉降管外部设有夹具，所述夹具与所述顶板之间可旋转连接。

所述沉降管下方设有底板，所述底板上固定设有第二空心圆柱，所述第二空心圆柱的内径大于沉降管的外径，将所述沉降管卡住，从而提高装置的稳定性。

所述夹具为至少两个相对设置的固定板，所述固定板的下端具有弯折部，所述弯折部可伸入到所述底板的底部，以方便安装和拆卸。

本实用新型的工作原理如下：使用前，先将沉降管两部分组合起来，合成管状，放入底座对应的第二空心圆柱中，然后向沉降管中注满水泥浆，将盖板放在沉降管上，多余的水泥浆通过盖板上的凹槽流出，将顶板放在盖板上方，顶板上的夹具向下转动至接近垂直位置，夹具的弯折部伸入到底板底部，从而将盖板、夹具、底座连在一起，最后旋转顶杆，顶杆下部的连接杆抵住盖板，从而将整个装置固定，从而进行沉降稳定性的测定。

本实用新型的有益效果：

（1）相对于现有技术中的水泥浆沉降稳定性的检测装置，本实用新型在盖板下部开有凹槽，可将多余的水泥浆导出，并且可起到排除气体作用，防止气体对装置影响装置稳定性和检测结果的准确性，本实用新型的装置具有稳定性好、安装和拆卸方便的优点，尤其适用于高温养护条件。

（2）本实用新型中，凹槽的侧面为弧形，弧形结构的凹槽内部弧形过渡，更有利于多余水泥浆的排除，提高操作效率。

（3）本实用新型，盖板上方水平设有顶板，顶板上方水平设有顶杆，顶杆与顶板之间通过竖直设置的连接杆连接，顶板上设有供连接杆穿过的过孔，连接杆一端与顶杆固定连接，另一端与过孔之间通过丝扣连接，通过旋转顶杆，可将连接杆下部紧紧抵住盖板，从而将顶板、夹具、盖板、沉降管紧紧固定为一个整体，提高检测过程中，装置的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的盖板侧视结构示意图；

图3为本实用新型的盖板上固定有第一空心圆柱的结构示意图；

图4为本实用新型的安装结构示意图（一）；

图5为本实用新型的安装结构示意图（二）；

图6为本实用新型的安装结构示意图（三）；

图7为本实用新型的安装结构示意图（四）；

图8为本实用新型的安装结构示意图（五）；

图9为本实用新型的安装结构示意图（六）；

图10为本实用新型的安装结构示意图（七）；

其中，1-沉降管，2-盖板，3-凹槽，4-第一空心圆柱，5-沉降管管壳，6-顶板，7-顶杆，8-连接杆，9-过孔，10-夹具，11-固定板，12-底板，13-第二空心圆柱，14-弯折部。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1

一种测定固井水泥浆沉降稳定性的装置，如图1，图2，图3，包括沉降管1和盖板2，盖板2下部水平开有凹槽3，凹槽3处设有第一空心圆柱4，第一空心圆柱4上口固定于盖板2下部，第一空心圆柱4的内径大于沉降管1的外径，将沉降管1卡住。

本实施例中，盖板的材质为钢，第一空心圆柱4通过焊接的方式固定在盖板2下部。

实施例2

一种测定固井水泥浆沉降稳定性的装置，包括沉降管1和盖板2，盖板2下部水平开有凹槽3，凹槽3处设有第一空心圆柱4，第一空心圆柱4上口固定于盖板2下部，第一空心圆柱4的内径大于沉降管1的外径，将沉降管1卡住。

本实施例中，第一空心圆柱4与盖板2一体成型。

为了进一步提高水泥浆流动速度，提高检测效率，凹槽3从侧面看为弧形，内壁光滑，摩擦力更小，且无死角，防止长期使用后，水泥浆留到死角，影响凹槽的导流效果。

实施例3

本实施例在实施例1的基础上，凹槽3从侧面看为弧形；为方便拆卸，沉降管1包括两个卡合连接沉降管管壳5。

本实施盖板2上方水平设有顶板6，顶板6上方水平设有顶杆7，顶杆7与所述顶板6之间通过竖直设置的连接杆8连接，顶板6上设有供连接杆8穿过的过孔9，连接杆8一端与顶杆7固定连接，另一端与过孔9通过丝扣连接，优选的方式为，连接杆8与顶杆7一体成型，防止非一体成型时，转动顶杆7过程中受力不均导致连接杆8与顶杆7脱离。

为提高装置的稳定性，沉降管1外部设有夹具10，夹具10与顶板6之间可旋转连接。

进一步地，沉降管1下方设有底板12，底板12上固定设有第二空心圆柱13，第二空心圆柱13的内径大于沉降管1的外径，将沉降管1卡住，从而提高装置的稳定性。

夹具10为至少两个相对设置的竖直的固定板11，固定板11的下端具有弯折部14，弯折部14可伸入到底板12的底部，以方便安装和拆卸。

本实用新型的工作原理如下：使用前，先将沉降管两部分组合起来，合成管状，放入底座对应的第二空心圆柱中，如图4、图5；然后向沉降管中注满水泥浆，如图6；将盖板放在沉降管上，多余的水泥浆通过盖板上的凹槽流出，如图7、图8；将顶板放在盖板上方，顶板上的夹具向下转动至接近垂直位置，夹具的弯折部伸入到底板底部，从而将盖板、夹具、底座连在一起，最后旋转顶杆，顶杆下部的连接杆抵住盖板，如图9、图10从而将整个装置固定，从而进行沉降稳定性的测定。

以上所述，仅是本的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种测定固井水泥浆沉降稳定性的装置，包括沉降管（1）和盖板（2），其特征在于：所述盖板（2）下部水平开有凹槽（3），所述凹槽（3）处设有第一空心圆柱（4），所述第一空心圆柱（4）上口固定于所述盖板（2）下部，第一空心圆柱（4）的内径大于所述沉降管（1）的外径，将所述沉降管（1）卡住。

2.如权利要求1所述的测定固井水泥浆沉降稳定性的装置，其特征在于：所述凹槽（3）的侧面为弧形。

3.如权利要求1所述的测定固井水泥浆沉降稳定性的装置，其特征在于：所述沉降管（1）包括两个卡合连接沉降管管壳（5）。

4.如权利要求1所述的测定固井水泥浆沉降稳定性的装置，其特征在于：所述盖板（2）上方水平设有顶板（6），顶板（6）上方水平设有顶杆（7），所述顶杆（7）与所述顶板（6）之间通过竖直设置的连接杆（8）连接，所述顶板（6）上设有供连接杆（8）穿过的过孔（9），所述连接杆（8）一端与所述顶杆（7）固定连接，另一端与所述过孔（9）通过丝扣连接。

5.如权利要求4所述的测定固井水泥浆沉降稳定性的装置，其特征在于：所述沉降管（1）外部设有夹具（10），所述夹具（10）与所述顶板（6）之间可旋转连接。

6.如权利要求5所述的测定固井水泥浆沉降稳定性的装置，其特征在于：所述沉降管（1）下方设有底板（12），所述底板（12）上固定设有第二空心圆柱（13），所述第二空心圆柱（13）的内径大于沉降管（1）的外径。

7.如权利要求6所述的测定固井水泥浆沉降稳定性的装置，其特征在于：所述夹具（10）为至少两个相对设置的固定板（11），所述固定板（11）的下端具有弯折部（14），所述弯折部（14）可伸入到所述底板（12）的底部。