CN205228928U - 泥饼强度检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种泥饼强度检测装置，包括：移动机构、夹持机构，传感器和处理器；移动机构包括可水平移动的刮刀，夹持机构包括用于固定待检测泥饼的泥饼夹持器；刮刀位于泥饼夹持器上方；传感器设置在移动机构上，传感器用于当刮刀在泥饼夹持器固定的待检测泥饼表面上水平移动时，测量刮刀的水平位移与刮刀受到的力；处理器与传感器电连接，处理器用于根据刮刀的水平位移与刮刀受到的力获得待检测泥饼的强度。本实用新型提供的泥饼强度检测装置，能够使泥饼在进行完强度检测后，仍然有一部分泥饼在整体结构上保持完整，能够继续用来进行胶结强度实验。

Description

泥饼强度检测装置

技术领域

本实用新型涉及检测技术，尤其涉及一种泥饼强度检测装置。

背景技术

地层井壁形成的钻井液泥饼是影响第二界面胶结强度及油气井固井质量的最主要因素。为了更准确的掌握井下泥饼的性质，找到高效清除泥饼的方法，进而提高固井质量，对泥饼的物性参数、微观结构、形成过程及清除措施等问题进行研究志在必行。泥饼的物性参数包括厚度、强度、孔隙度、渗透率、可压缩性、摩阻系数等。其中，泥饼厚度比较直观，测量方法多样，孔隙度及渗透率等可通过建立泥饼物理或数学模型进行计算，对泥饼强度进行测量是泥饼物性参数研究过程中的一个难点。

目前，对泥饼进行研究时，选用的泥饼，主要有两类，一类是利用滤纸依托标准的水泥浆高温高压失水仪制备的滤纸泥饼，该类泥饼呈一饼状，表面为平面；另一类泥饼是利用岩心依托岩心泥饼制备装置制备的岩心泥饼，这类泥饼呈一圆柱体状，表面为圆形曲面。现有技术的泥饼强度测试装置，通过采用水流对泥饼进行垂直冲击，用单位厚度泥饼所需的冲破时间来衡量泥饼强度，能够用来测试泥饼的强度。

现有技术中的泥饼强度测试装置，在进行强度测试时，均会对测试用泥饼造成结构性破坏，因而无法继续利用经过强度测试的泥饼再进行胶结强度实验，也就无法将泥饼的强度与第二界面胶结强度建立联系。

实用新型内容

本实用新型提供一种泥饼强度检测装置，能够使泥饼在进行完强度检测后，仍然有一部分泥饼在整体结构上保持完整，能够继续用来进行胶结强度实验。

本实用新型提供一种泥饼强度检测装置，包括：移动机构、夹持机构，传感器和处理器；上述移动机构包括可水平移动的刮刀，上述夹持机构包括用于固定待检测泥饼的泥饼夹持器；

上述刮刀位于上述泥饼夹持器上方；

上述传感器设置在上述移动机构上，上述传感器用于当上述刮刀在上述泥饼夹持器固定的待检测泥饼表面上水平移动时，测量上述刮刀的水平位移与上述刮刀受到的力；

上述处理器与上述传感器电连接，上述处理器用于根据上述刮刀的水平位移与上述刮刀受到的力获得待检测泥饼的强度。

进一步地，上述刮刀的底面刃部形状为直线形或者半圆形。

进一步地，上述移动机构还包括高度调节杆和可水平运动的游梁，上述刮刀设置在上述高度调节杆上，上述游梁与上述高度调节杆垂直连接，上述高度调节杆用于带动上述刮刀沿上述游梁在待检测泥饼表面进行水平移动。

进一步地，上述高度调节杆的竖直方向与上述游梁的水平方向上均设置有刻度。

进一步地，上述泥饼强度检测装置还包括设置在上述游梁上的驱动器，上述驱动器用于驱动上述高度调节杆带动上述刮刀沿上述游梁进行水平移动。

进一步地，上述泥饼强度检测装置还包括：速度调节器，上述速度调节器的受控端与上述处理器电连接，上述速度调节器的执行端与上述驱动器连接，上述速度调节器用于改变上述刮刀的水平移动速度。

进一步地，上述泥饼强度检测装置还包括：速度显示器，上述速度显示器与上述处理器电连接，上述速度显示器用于显示上述刮刀的水平移动速度。

进一步地，上述传感器包括力传感器与位移传感器。

进一步地，上述夹持机构还包括载物台和滑道，上述滑道设置在上述载物台上，上述滑道与上述泥饼夹持器滑设连接。

进一步地，上述泥饼强度检测装置还包括：显示器，上述显示器与上述处理器电连接，上述显示器用于显示上述处理器的输出结果。

本实用新型提供的泥饼强度检测装置，包括：移动机构、夹持机构，传感器和处理器；移动机构包括可水平移动的刮刀，夹持机构包括用于固定待检测泥饼的泥饼夹持器；刮刀位于泥饼夹持器上方；传感器设置在移动机构上，传感器用于当刮刀在泥饼夹持器固定的待检测泥饼表面上水平移动时，测量刮刀的水平位移与刮刀受到的力；处理器与传感器电连接，处理器用于根据刮刀的水平位移与刮刀受到的力获得待检测泥饼的强度。本实用新型提供的泥饼强度测试装置，通过以一定深度插入待检测泥饼的刮刀在泥饼上水平移动并刮除泥饼来检测泥饼的强度，可以在刮刀水平移动、刮除泥饼的过程中，使刮刀仅刮除泥饼的一部分，使泥饼经过强度检测后，仍然有一部分泥饼在整体结构上保持完整，能够继续用来进行胶结强度实验。

附图说明

图1为本实用新型实施例一提供的泥饼强度检测装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一提供的泥饼强度检测装置用刮刀的形状示意图。

附图标记说明：

1：移动机构；

11：刮刀

12：高度调节杆；

13：游梁；

2：夹持机构；

21：泥饼夹持器；

22：载物台；

23：滑道；

3：传感器；

31：力传感器；

32：位移传感器；

4：处理器；

5：驱动器；

6：速度调节器；

7：速度显示器；

8：显示器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

图1为本实用新型实施例一提供的泥饼强度检测装置的结构示意图。如图1所示，本实施中的泥饼强度检测装置，包括：移动机构1、夹持机构2，传感器3和处理器4；上述移动机构包括可水平移动的刮刀11，上述夹持机构包括用于固定待检测泥饼的泥饼夹持器21；

上述刮刀11位于所述泥饼夹持器21上方；

上述传感器3设置在上述移动机构1上，上述传感器3用于当上述刮刀11在上述泥饼夹持器21固定的待检测泥饼表面上水平移动时，测量上述刮刀11的水平位移与上述刮刀11受到的力；

上述处理器4与上述传感器3电连接，上述处理器4用于根据上述刮刀11的水平位移与上述刮刀11受到的力获得待检测泥饼的强度。

上述泥饼夹持器可以采用现有技术中起夹持固定作用的固定部件。

上述刮刀可以采用金属材料制成，例如采用碳钢、不锈钢或者合金钢制成。

本实施例提供的泥饼强度检测装置，可以对多种待检测泥饼进行检测。目前，实验室对泥饼强度进行检测时，选用的泥饼，主要有两大类，一类是利用滤纸依托标准的水泥浆高温高压失水仪制备的滤纸泥饼，该类泥饼呈一饼状，表面为平面，另外，采用标准的水泥浆高温高压失水仪制备的滤纸泥饼为标准试样，其直径唯一确定；另一类泥饼是利用岩心依托岩心泥饼制备装置制备的岩心泥饼，这类泥饼呈一圆柱体状，表面为圆形曲面，此外，岩心泥饼制备装置可以采用不同直径、不同长度的岩心，制备出不同直径、不同长度的岩心泥饼。

在具体实施过程中，泥饼夹持器21用来固定待检测泥饼，由于滤纸泥饼与岩心泥饼的不同，相应的它们的固定方式也不同，对应于滤纸泥饼，首先将滤纸泥饼固定在具有凸缘的托盘內，上述托盘用于支撑及固定滤纸泥饼，然后将上述托盘固定在泥饼夹持器上；对应于岩心泥饼，只需要直接将岩心泥饼固定在泥饼夹持器上即可；将刮刀以一定深度插入到待检测泥饼中；驱动上述刮刀沿着水平方向低速平稳移动，以刮除一定厚度的泥饼。

具体的，刮刀11插入待检测泥饼的深度设定为0.2mm，当刮刀11进行水平移动、刮除泥饼的过程中时，刮刀要克服泥饼的壁面剪切力，因此刮刀11受到力的作用，在刮刀低速平稳移动的过程中，刮刀11受到的力随着刮刀11移动的位移变化并逐渐趋于稳定。当然，刮刀插入泥饼的深度可以根据实际情况适当调整，但以较小的插入深度进行测试时，测试数据的精确性较高。

传感器3测量上述刮刀11的水平位移以及水平移动过程中受到的力；处理器4根据上述刮刀11的水平位移与其受到的力获得待检测泥饼的强度。详细地，当上述刮刀11受到的力不随其位移变化时，用上述刮刀11受到的不随位移变化的力除以刮刀刮除过的泥饼的面积，获得待检测泥饼的强度。

本实施例提供的泥饼强度测试装置，包括：移动机构、夹持机构，传感器和处理器；上述移动机构包括可水平移动的刮刀，上述夹持机构包括用于固定待检测泥饼的泥饼夹持器；上述刮刀位于上述泥饼夹持器上方；上述传感器设置在上述移动机构上，上述传感器用于当上述刮刀在上述泥饼夹持器固定的待检测泥饼表面上水平移动时，测量上述刮刀的水平位移与上述刮刀受到的力；上述处理器与上述传感器电连接，上述处理器用于根据上述刮刀的水平位移与上述刮刀受到的力获得待检测泥饼的强度。本实施例提供的泥饼强度检测装置，通过以一定深度插入待检测泥饼的刮刀在泥饼上水平移动并刮除泥饼来检测泥饼的强度，可以在刮刀水平移动、刮除泥饼的过程中，使刮刀仅刮除泥饼的一小部分，而泥饼的另一部分保持完好。这样保证了一部分泥饼在整体结构上仍然完整，就可以利用经过强度检测后的部分完好的泥饼，再进行其他方面的泥饼的性能研究，例如进一步研究泥饼的厚度，泥饼的胶接强度等；以能够将各项参数结合起来，为固井过程中的井壁泥饼冲洗所需的壁面剪切应力的确定提供依据，共同来指导生产实践。

进一步地，上述刮刀11的底面刃部形状可以为直线形或者半圆形，图2为本实用新型实施例一提供的泥饼强度检测装置用刮刀的形状示意图。如图2所示，当用来检测滤纸泥饼的强度时，选用底面刃部形状为直线形的刮刀，直线形刃部以一定深度垂直插入平面形滤纸泥饼；而当用来检测岩心泥饼的强度时，选用底面刃部形状为半圆形的刮刀，并且选用的刮刀的半圆形刃部的直径等于待检测岩心泥饼岩心的直径，半圆形刃部沿着垂直于圆柱体形岩心泥饼的轴线方向插入待检测岩心泥饼。而通过采用不同底面刃部形状的刮刀，使本实用新型提供的泥饼强度检测装置即能够用来检测滤纸泥饼的强度，又能够用来检测岩心泥饼的强度。

进一步地，上述移动机构1还包括高度调节杆12和可水平运动的游梁13，上述刮刀11设置在上述高度调节杆12上，上述游梁13与上述高度调节杆12垂直连接，上述高度调节杆12用于带动上述刮刀11沿上述游梁13在待检测泥饼表面进行水平移动。将刮刀11设置在高度调节杆12上，可以有效精确的控制刮刀11插入泥饼的深度，使得检测到的泥饼的强度更加精确。

进一步地，上述高度调节杆12的竖直方向与上述游梁13的水平方向上均设置有刻度。

进一步地，上述泥饼强度检测装置还包括驱动器5，上述驱动器5与上述游梁13连接，上述驱动器5用于驱动上述高度调节杆12带动上述刮刀11沿上述游梁13进行水平移动。

上述驱动器可以采用现有技术中的变频电机。

通过在上述泥饼检测装置设置驱动器，可以使刮刀获得平稳的移动速度，平稳均匀的刮除泥饼，使得传感器3测量到的刮刀11的水平位移以及刮刀在水平移动过程中受到的力更准确。

进一步地，上述泥饼强度检测装置还包括：速度调节器6，上述速度调节器6的受控端与上述处理器4电连接，上述速度调节器6的执行端与上述驱动器5连接，上述速度调节器6用于改变上述刮刀11的水平移动速度。

进一步地，上述泥饼强度检测装置还包括：速度显示器7，上述速度显示器7与上述处理器4电连接，上述速度显示器7用于显示上述刮刀11的水平移动速度。

进一步地，上述传感器3包括力传感器31与位移传感器32。

通过设置力传感器与位移传感器，可以准确测量刮刀在水平移动的过程中受到的力与刮刀移动的水平位移。

进一步地，上述夹持机构2还包括载物台22和滑道23，上述滑道23设置在上述载物台22上，上述滑道23与上述泥饼夹持器21滑设连接。

通过设置滑道23以及将上述滑道23与泥饼夹持器21滑设连接，当泥饼的大小不同时，即可通过改变泥饼夹持器21在滑道23上的位置，来调整泥饼夹持器21能夹持的泥饼大小，从而使本实用新型提供的泥饼强度检测装置可以用来检测不同直径，不同长度的岩心泥饼的强度。

进一步地，上述泥饼强度检测装置还包括：显示器8，上述显示器8与上述处理器4电连接，上述显示器8用于显示上述处理器4的输出结果。

具体的，泥饼强度检测装置中的处理器4既可以为单独的处理单元，也可以集成在微型计算机中，由微型计算机执行专用的指令或程序来进行泥饼强度的检测与计算。

利用本实用新型提供的泥饼强度检测装置对岩心泥饼进行强度检测的方法，包括以下步骤：

(1)利用岩心泥饼制备装置制备岩心泥饼，选用底面刃部形状为半圆形的刮刀，并且上述刮刀的直径等于待检测岩心泥饼岩心的直径；

(2)将制备好的岩心泥饼固定在泥饼夹持器21上；

(3)移动高度调节杆12，使刮刀11插入到上述待检测岩心泥饼，调节高度调节杆，使刮刀以0.2mm的深度插入到泥饼；

(4)调节速度调节器6，以调节刮刀11在泥饼表面水平移动的速度，为使得检测结果更加精确，使刮刀以稳定低速的状态刮除泥饼；

(5)启动驱动装置5；

(6)力传感器31实时测量刮刀刮除泥饼的过程中受到的力，位移传感器32实时记录刮刀在泥饼表面移动的位移；

(7)通过处理器4，得到力与位移之间的变化曲线，当刮刀11受到的力不随位移变化时，用上述刮刀11受到的不随位移变化的力除以刮刀刮除的泥饼的面积，获得待检测泥饼的强度。

具体地，将待检测泥饼的强度用τ表示；上述力不随位移变化时的力值用F表示，力不随位移变化时相应的位移值用S表示；所用刮刀的半圆形底部刃部的直径用D表示，这样，待检测泥饼的强度为：

(8)重复步骤(3)至(7)，逐层分析检测待检测泥饼的强度，直至泥饼的最后一层。

通过上述方法，不仅可以利用本实用新型提供的泥饼强度检测装置来检测待检测泥饼的强度，还可以逐层分析待检测泥饼的强度，以针对不同层次、不同强度的泥饼，采取不同的去除方法。

当然，本实用新型提供的泥饼强度检测装置，也可以对滤纸泥饼的强度进行检测，具体检测方法与岩心泥饼的检测方法类似，唯一不同的是，处理器根据上述刮刀11的水平位移与上述刮刀11受到的力获得待检测泥饼的强度的方法不同。当待检测泥饼为滤纸泥饼时，待检测泥饼的强度为：。

其中，τ表示待检测泥饼的强度；F表示上述力不随位移变化时的力值，S表示力不随位移变化时相应的位移值；L表示所用刮刀的直线形底部刃部的长度。

本实用新型提供的泥饼强度检测装置，可以用来检测泥饼的厚度，具体检测方法包括以下步骤：

(1)制备滤纸泥饼或者是岩心泥饼；

(2)将待检测泥饼固定在泥饼夹持器21上；

(3)移动高度调节杆12，使刮刀11插入到泥饼内部，逐步调节高度调节杆12，使刮刀11底部的刃部接触到支撑滤纸泥饼的托盘表面或者是岩心泥饼的岩心表面。此时，高度调节杆12上显示的刻度值就为待检测泥饼的厚度值。

本实用新型提供的泥饼强度检测装置，不仅能够用来检测泥饼的强度，还能够用来检测泥饼的厚度，并且还能够利用经过上述强度及厚度检测后的泥饼继续进行胶接强度实验，以建立泥饼的强度、厚度对第二胶结强度的影响。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种泥饼强度检测装置，其特征在于，包括：移动机构、夹持机构，传感器和处理器；所述移动机构包括可水平移动的刮刀，所述夹持机构包括用于固定待检测泥饼的泥饼夹持器；

所述刮刀位于所述泥饼夹持器上方；

所述传感器设置在所述移动机构上，所述传感器用于当所述刮刀在所述泥饼夹持器固定的待检测泥饼表面上水平移动时，测量所述刮刀的水平位移与所述刮刀受到的力；

所述处理器与所述传感器电连接，所述处理器用于根据所述刮刀的水平位移与所述刮刀受到的力获得待检测泥饼的强度。

2.根据权利要求1所述的泥饼强度检测装置，其特征在于，所述刮刀的底面刃部形状为直线形或者半圆形。

3.根据权利要求2所述的泥饼强度检测装置，其特征在于，所述移动机构还包括高度调节杆和可水平运动的游梁，所述刮刀设置在所述高度调节杆上，所述游梁与所述高度调节杆垂直连接，所述高度调节杆用于带动所述刮刀沿所述游梁在待检测泥饼表面进行水平移动。

4.根据权利要求3所述的泥饼强度检测装置，其特征在于，所述高度调节杆的竖直方向与所述游梁的水平方向上均设置有刻度。

5.根据权利要求3或4所述的泥饼强度检测装置，其特征在于，还包括设置在所述游梁上的驱动器，所述驱动器用于驱动所述高度调节杆带动所述刮刀沿所述游梁进行水平移动。

6.根据权利要求5所述的泥饼强度检测装置，其特征在于，还包括：速度调节器，所述速度调节器的受控端与所述处理器电连接，所述速度调节器的执行端与所述驱动器连接，所述速度调节器用于改变所述刮刀的水平移动速度。

7.根据权利要求6所述的泥饼强度检测装置，其特征在于，还包括：速度显示器，所述速度显示器与所述处理器电连接，所述速度显示器用于显示所述刮刀的水平移动速度。

8.根据权利要求1-4任一项所述的泥饼强度检测装置，其特征在于，所述传感器包括力传感器与位移传感器。

9.根据权利要求1-4任一项所述的泥饼强度检测装置，其特征在于，所述夹持机构还包括载物台和滑道，所述滑道设置在所述载物台上，所述滑道与所述泥饼夹持器滑设连接。

10.根据权利要求1-4任一项所述的泥饼强度检测装置，其特征在于，还包括：显示器，所述显示器与所述处理器电连接，所述显示器用于显示所述处理器的输出结果。