CN207453956U - 一种水泥环膨胀性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及测试设备技术领域，具体涉及一种水泥环膨胀性能测试装置。包括测试釜，测试釜包括釜体和盖子，釜体包括外釜体和内釜体，外釜体和内釜体之间设置有加热套；釜体上与气压源相连；测试釜内设置有测试模具，测试模具包括外筒和内筒，待测试的试件设置于外筒和内筒之间形成圆环状的空间内，外筒和上均设置有应变计，应变计与应变仪相连。本实用新型通过将测试模具放置在测试釜中，通过调节测试釜中的温度和压力，测试水泥在不同温度、压力下的环膨胀性能。测试数据更加准确，同时也可以逐级调节测试釜内温度和压力的值，测试水泥在不同的温度和压力下的环膨胀性能。

Description

一种水泥环膨胀性能测试装置

技术领域

本实用新型涉及测试设备技术领域，具体涉及一种水泥环膨胀性能测试装置。

背景技术

在井下环状空间内，普通硅酸盐油井水泥硬化后，水泥石体积产生“化学收缩”收缩率可达 4% 以上，使水泥环与套管或水泥环与地层之间形成较小的间隙（或称“微环隙”），影响了水泥与套管及地层间的胶结质量，并可能导致油、气、水窜。有的研究者提出，通过加入一定量的膨胀材料，研制出微膨胀水泥浆，减少水泥石的化学收缩，达到密封防窜的效果，从而提高固井质量。于是，水泥浆的膨胀性对环空水泥石的界面胶结性能影响很大，对固井质量的优劣起到至关重要的作用，水泥浆硬化后能否产生有效的体积膨胀是影响水泥石与套管及地层之间胶结质量的关键。

目前很多实验室没有测试水泥环膨胀性能的装置，有些简易装置也不能测定不同温度段，不同压力下的膨胀情况，只能在室温环境下测定。

公开号为CN2549449，公告日为20030507，中国实用新型专利，公开了一种油井水泥环膨胀对套管和地层产生应力的测量装置。根据水泥环在井下情况模拟有水泥环及内筒、外筒，在内筒内表面上贴接组均布应变计与应变仪构成回路，外筒外表面上也贴接组对应的应变计也与该应变仪构成回路；应变仪接在计算机上。由于水泥水化会引起水泥环的膨胀或收缩，对一、二界面产生作用力，从而引起内外筒的形变，进而引起贴在内筒内表面和外筒表面上的应变计发生变化，应变计的变化由应变仪测得，并传入计算机进行显示、保存和数据处理。根据力学公式及所测应变的大小可以计算出水泥环作用于一、二界面的应力。

该实用新型仍然只能在室温环境下进行测定，不能测定在不同温度端、不同压力下的膨胀情况。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对现有技术中存在的问题，提出一种水泥环膨胀性能测试装置，能够测试水泥在不同温度端、不同压力下的环膨胀性能。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种水泥环膨胀性能测试装置，包括测试釜，测试釜包括釜体和盖子，釜体包括外釜体和内釜体，外釜体和内釜体之间设置有加热套，釜体顶部内侧设置有内螺纹，盖子底部外侧设置有与釜体的内螺纹相对应的外螺纹；釜体上设置有管道，管道一端通入釜体内，另一端与气压源相连；测试釜内设置有测试模具，所述测试模具包括外筒和内筒，外筒和内筒均为圆柱状，待测试的试件设置于外筒和内筒之间形成圆环状的空间内，外筒的内壁和内筒的外壁上均设置有应变计，应变计通过信号线与应变仪相连。

所述管道上设置有就地压力表；所述盖子上设置有就地温度计。

所述测试模具有多个，均匀分布在测试釜内。

所述测试模具的顶部设置有筒盖，筒盖上设置有可供水泥注入的注浆孔。

所述测试釜的底部设置有可在测试釜内上升或下降的升降板，升降板的外径和测试釜的内径相等，升降板的底部通过推杆与气缸相连，推杆通过直线轴承与釜体的底部相连。

所述升降板的底部设置有密封圈，密封圈的外径与升降板的外径相等。

由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过将测试模具放置在圆环状的测试釜中，通过加热套调节测试釜中的温度，通过气压源调节测试釜内的压力，实现测试水泥在不同温度端、不同压力下的环膨胀性能。由于温度和压力可以随着需要进行调节，使测试釜内的温度和压力更加接近水泥的真实应用环境，使测试数据更加准确。同时，也可以逐级调节测试釜内温度和压力的值，测试水泥在不同的温度和压力下的环膨胀性能。

就地压力表和就地温度计可以实时测量测试釜内的压力和温度，便于维持测试釜内压力和温度的稳定，提高测试数据的准确性。

测试釜内同时可放置多个测试模具，在测试后可将多个测试模具的数据进行取平均值等计算，增加测试数据的准确性。

顶盖的设置是便于水泥浆注入内外筒的环状空内，对水泥浆进行封闭，便于在釜体中养护，隔断水泥浆与水接触。

在装入测试模具时，气缸推动推杆上升，推杆推动升降板上升，使升降板与釜体的顶部距离减小，便于测试模具的放入。待测试模具放入完成后，升降板再下降至釜体底部。测试结束后，升降板再次上升，便于测试模具的取出。

当升降板下降至釜体的底部时，升降板底部的密封圈不仅能够缓冲升降板与釜体底部的压力，防止因升降板与釜体底部的碰撞而造成的设备损坏。同时，密封圈可隔绝测试釜与直线轴承，防止因为推杆处的直线轴承的密封不良造成测试釜内压力的泄露，影响测试结果的准确性。

本实用新型首先将应变计贴在测试模具的外筒壁和内筒壁上，可根据测试需要，分120度或90度均布。用以测试水泥环凝固后对内外壁的作用力大小，并通过应变仪接收分析数据。内筒模拟井下金属导管，外筒模拟地层，可根据需要改变外筒的厚度，一般采用2mm-4mm，测试模具底座采用采用较厚金属底板，可承受水泥浆重力。测试模具中试件成型后，将测试模具放入釜体内，设置温度、压力进行养护。

注入的水泥浆硬化后可能产生收缩膨胀，对内外壁产生作用力，使内筒外筒产生形变，进而引起贴在内外筒壁上的应变计发生变化，通过此方式测定的数据准确可靠，并且可测定不同温度，压力条件下油井水泥环的膨胀收缩值。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1是本实用新型结构示意图；

图2是本实用新型测试模具结构示意图。

图中标记：1、盖子；2、就地压力表；3、管道；4、外釜体；5、加热套；6、测试模具；7、密封圈；8、升降板；9、应变计；10、推杆；11、气缸；12、内釜体；13、应变仪；14、信号线；15、就地温度计；16、内筒；17、注浆孔；18、筒盖；19、试件；20、外筒。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型做详细的说明。

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。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、 “安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

作为本实用新型的一种较佳实施例，参照说明书附图1和附图2，本实施例公开了一种水泥环膨胀性能测试装置，本实施例包括：

一种水泥环膨胀性能测试装置，包括测试釜，测试釜包括釜体和盖子1，釜体包括外釜体4和内釜体12，外釜体4和内釜体12之间设置有加热套5，釜体顶部内侧设置有内螺纹，盖子1底部外侧设置有与釜体的内螺纹相对应的外螺纹；釜体上设置有管道3，管道3一端通入釜体内，另一端与气压源相连；测试釜内设置有测试模具6，所述测试模具6包括外筒20和内筒16，外筒20和内筒16均为圆柱状，待测试的试件19设置于外筒20和内筒16之间形成圆环状的空间内，外筒20的内壁和内筒16的外壁上均设置有应变计9，应变计9通过信号线14与应变仪13相连。

所述管道3上设置有就地压力表2；所述盖子1上设置有就地温度计15。

所述测试模具6有多个，均匀分布在测试釜内。

所述测试模具6的顶部设置有筒盖18，筒盖18上设置有可供水泥注入的注浆孔17。

所述测试釜的底部设置有可在测试釜内上升或下降的升降板8，升降板8的外径和测试釜的内径相等，升降板8的底部通过推杆10与气缸11相连，推杆10通过直线轴承与釜体的底部相连。

所述升降板9的底部设置有密封圈7，密封圈7的外径与升降板8的外径相等。

实施例2

作为本实用新型的一种较佳实施例，参照说明书附图1和附图2，本实施例公开了一种水泥环膨胀性能测试装置，本实施例包括：

一种水泥环膨胀性能测试装置，包括测试釜，测试釜包括釜体和盖子1，釜体包括外釜体4和内釜体12，外釜体4和内釜体12之间设置有加热套5，釜体顶部内侧设置有内螺纹，盖子1底部外侧设置有与釜体的内螺纹相对应的外螺纹；釜体上设置有管道3，管道3一端通入釜体内，另一端与气压源相连；测试釜内设置有测试模具6，所述测试模具6包括外筒20和内筒16，外筒20和内筒16均为圆柱状，待测试的试件19设置于外筒20和内筒16之间形成圆环状的空间内，外筒20的内壁和内筒16的外壁上均设置有应变计9，应变计9通过信号线14与应变仪13相连。

实施例3

作为本实用新型的一种较佳实施例，参照说明书附图1和附图2，本实施例公开了一种水泥环膨胀性能测试装置，本实施例与实施例2基本相同，区别在于：

所述管道3上设置有就地压力表2；所述盖子1上设置有就地温度计15。

实施例4

作为本实用新型的一种较佳实施例，参照说明书附图1和附图2，本实施例公开了一种水泥环膨胀性能测试装置，本实施例与实施例2基本相同，区别在于：

所述测试模具6有多个，均匀分布在测试釜内。

实施例5

作为本实用新型的一种较佳实施例，参照说明书附图1和附图2，本实施例公开了一种水泥环膨胀性能测试装置，本实施例与实施例2基本相同，区别在于：

所述测试模具6的顶部设置有筒盖18，筒盖18上设置有可供水泥注入的注浆孔17。

实施例6

作为本实用新型的一种较佳实施例，参照说明书附图1和附图2，本实施例公开了一种水泥环膨胀性能测试装置，本实施例与实施例2基本相同，区别在于：

所述测试釜的底部设置有可在测试釜内上升或下降的升降板8，升降板8的外径和测试釜的内径相等，升降板8的底部通过推杆10与气缸11相连，推杆10通过直线轴承与釜体的底部相连。

实施例7

作为本实用新型的一种较佳实施例，参照说明书附图1和附图2，本实施例公开了一种水泥环膨胀性能测试装置，本实施例与实施例6基本相同，区别在于：

所述升降板9的底部设置有密封圈7，密封圈7的外径与升降板8的外径相等。

以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (6)

1.一种水泥环膨胀性能测试装置，其特征在于：包括测试釜，测试釜包括釜体和盖子（1），釜体包括外釜体（4）和内釜体（12），外釜体（4）和内釜体（12）之间设置有加热套（5），釜体顶部内侧设置有内螺纹，盖子（1）底部外侧设置有与釜体的内螺纹相对应的外螺纹；釜体上设置有管道（3），管道（3）一端通入釜体内，另一端与气压源相连；测试釜内设置有测试模具（6），所述测试模具（6）包括外筒（20）和内筒（16），外筒（20）和内筒（16）均为圆柱状，待测试的试件（19）设置于外筒（20）和内筒（16）之间形成圆环状的空间内，外筒（20）的内壁和内筒（16）的外壁上均设置有应变计（9），应变计（9）通过信号线（14）与应变仪（13）相连。

2.根据权利要求1所述的水泥环膨胀性能测试装置，其特征在于：所述管道（3）上设置有就地压力表（2）；所述盖子（1）上设置有就地温度计（15）。

3.根据权利要求1所述的水泥环膨胀性能测试装置，其特征在于：所述测试模具（6）有多个，均匀分布在测试釜内。

4.根据权利要求1所述的水泥环膨胀性能测试装置，其特征在于：所述测试模具（6）的顶部设置有筒盖（18），筒盖（18）上设置有可供水泥注入的注浆孔（17）。

5.根据权利要求1所述的水泥环膨胀性能测试装置，其特征在于：所述测试釜的底部设置有可在测试釜内上升或下降的升降板（8），升降板（8）的外径和测试釜的内径相等，升降板（8）的底部通过推杆（10）与气缸（11）相连，推杆（10）通过直线轴承与釜体的底部相连。

6.根据权利要求5所述的水泥环膨胀性能测试装置，其特征在于：所述升降板（8）的底部设置有密封圈（7），密封圈（7）的外径与升降板（8）的外径相等。