[發(fā)明專利]油井水泥高溫高壓拉伸應力應變系統(tǒng)及其測試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010277842.3
• 申請日: 2010-09-10
• 公開（公告）號: CN102401770A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發(fā)明（設計）人: 汪曉靜;周仕明;桑來玉;楊廣國;穆海朋
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G01N3/02;G01K7/02
• 代理公司: 北京思創(chuàng)畢升專利事務所 11218
• 代理人: 劉明華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于油田固井水泥石測試領(lǐng)域，涉及一種油井水泥高溫高壓拉伸壓縮應力應變系統(tǒng)，能模擬井下靜態(tài)條件養(yǎng)護、測定水泥石不同時間的抗拉強度、拉伸應力應變。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中，對于油井水泥石應力應變拉伸實驗、抗拉伸強度的室內(nèi)測試方法較少，在很大程度上借鑒混凝土行業(yè)測試標準，測量儀器功能單一，還沒有一種集成設備能在養(yǎng)護水泥石的溫度壓力下測定水泥石的拉伸等技術(shù)參數(shù)，現(xiàn)有的測量設備如水泥抗折/拉伸試驗儀雖能測量水泥石的拉伸強度，但使用的條件是常溫常壓，無法實現(xiàn)高溫高壓條件下的直觀測量且不能實現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)的實時記錄，無法模擬測量井底高溫高壓條件下水泥石抗拉伸實驗，當然亦不能實現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)的實時記錄。針對上述技術(shù)現(xiàn)狀，申請人開展了本項專利的研究。

申請人通過專利檢索和文獻查詢，未發(fā)現(xiàn)有與本發(fā)明相類似的技術(shù)設備。

現(xiàn)有的實驗儀器及方法的說明如下：

目前混凝土行業(yè)內(nèi)測試抗拉強度、應力應變拉伸實驗：將配好的水泥漿體注入直徑為2.54cm，高為2.54cm的試模中，置于指定溫度下養(yǎng)護至規(guī)定齡期后，在萬能材料試驗機上測試抗拉強度、應力應變拉伸實驗(每組5個試樣，取平均值)。但是不適用于高溫高壓條件下的測試，也不能實現(xiàn)對水泥石的高溫高壓養(yǎng)護。

《低密度水泥漿機械性能對比研究》：該文獻中，抗拉強度試件及應力～應變試驗是在規(guī)定溫度下將水泥石在水浴條件下養(yǎng)護一定齡期，然后在液壓式萬能材料試驗機上測試抗拉強度，在直角坐標系中繪制出應力-應變曲線。但是不能直接得到應力應變曲線，不能實現(xiàn)對水泥石的帶壓養(yǎng)護，也不能實現(xiàn)在高溫高壓下測試水泥石抗拉強度的測試。

《多功能便攜式材料試驗機》(ZL專利號93211524.1)：該發(fā)明可以完成拉伸壓縮、剪切、扭轉(zhuǎn)等實驗，但是不適用于高溫高壓條件下的測試，也不能實現(xiàn)對水泥石的高溫高壓養(yǎng)護。

因此，現(xiàn)有技術(shù)不足之處體現(xiàn)在：目前對于水泥石抗拉伸應力應變的室內(nèi)測試方法較少，測量儀器功能單一，還沒有一種集成設備能在養(yǎng)護水泥石的同時測定水泥石的抗拉強度、拉伸應力應變等技術(shù)參數(shù)，現(xiàn)有的測量設備如EL39-7100/01、EP-05060水泥抗折/拉伸試驗儀、QJ210A拉伸彈性模量試驗儀都，1無法實現(xiàn)同時進行抗拉伸強度測試，2并且不能用于高溫高壓條件下的測量，3也不能實現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)的實時記錄，不能反映出應力與應變的關(guān)系。針對上述技術(shù)現(xiàn)狀，申請人開展了本項專利的研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，研發(fā)了本發(fā)明，油井水泥高溫高壓拉伸應力應變系統(tǒng)及其測試方法，本發(fā)明提供一種油井水泥高溫高壓拉伸應力應變儀，使水泥漿在模擬井底條件下進行養(yǎng)護，該儀器可模擬在井內(nèi)高溫高壓條件下直接測試水泥石的拉伸應力-應變曲線，以測試水泥石拉伸強度，以此來判斷比較水泥石的脆性；所測試結(jié)果能夠更好地模擬井下實際情況。

本發(fā)明為了實現(xiàn)上述的發(fā)明目的，所采取的技術(shù)方案如下，

油井水泥高溫高壓拉伸應力應變系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括水泥拉伸測試組件，電源及壓力控制單元，溫控單元，信號控制處理單元和管路；

將待測水泥注入所述水泥拉伸測試組件，所述壓力控制單元和溫控單元根據(jù)所述信號控制處理單元輸出的控制信號控制所述水泥拉伸測試組件的壓力和溫度；所述水泥拉伸測試組件將測試信號輸出給信號控制處理單元，得到待測水泥的拉伸應力結(jié)果。所述管路2為空氣壓縮機1與壓力控制單元3、水源7與壓力控制單元3、油井水泥高溫高壓拉伸應力應變儀44與壓力控制單元3的連接工具；所述壓力源為空氣壓縮機。

所述系統(tǒng)中還包括位移傳感器，所述位移傳感器設置在所述水泥拉伸測試組件中，用于測試水泥石在外壓下的微小的變形，并將形變數(shù)據(jù)輸出給所述信號控制處理單元。

所述水泥拉伸測試組件包括高壓釜體和拉伸模具；所述拉伸模具設置在所述高壓釜體內(nèi)；

所述高壓釜體包括位移傳感器，養(yǎng)護壓力接頭，壓頭加壓接頭，釜體上蓋，活塞，膠圈組，拉伸模具，釜體下蓋；