[發明專利]水泥膠結測試裝置和方法

在審

• 申請號: 201810796806.4
• 申請日: 2018-07-19
• 公開（公告）號: CN110736698A
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 豆寧輝;楊順輝;鮑洪志;王歡歡;張輝;張百靈;楊進;柯珂
• 申請（專利權）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研究院
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04
• 代理公司: 11611 北京聿華聯合知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉華聯

1.一種水泥膠結測試裝置，其特征在于，包括：

實驗箱(1)；

安裝在所述實驗箱(1)內的模擬套管(2)，所述模擬套管(2)通過水泥(5)連接所述實驗箱(1)；

選擇性連接所述模擬套管(2)的提拉裝置(3)，所述提拉裝置(3)構造成能夠向所述模擬套管(2)施加向上的拉力；以及

拉力檢測裝置(4)，所述拉力檢測裝置(4)構造成能夠檢測所述提拉裝置(3)和所述模擬套管(2)之間的拉力。

2.根據權利要求1所述的水泥膠結測試裝置，其特征在于，所述實驗箱(1)包括箱體，所述箱體內設置有土層(12)，所述土層(12)的上部設置有模擬井口(11)，所述模擬井口(11)通過水泥(5)固定所述模擬套管(2)。

3.根據權利要求2所述的水泥膠結測試裝置，其特征在于，所述模擬井口(11)內選擇性地安裝有固井模具，所述固井模具在安裝所述模擬套管(2)時固定所述模擬套管(2)，并在澆筑水泥(5)后拆除。

4.根據權利要求3所述的水泥膠結測試裝置，其特征在于，所述模擬套管(2)的頂部設置有若干提拉環(21)，所述提拉裝置(3)通過所述提拉環(21)向所述模擬套管(2)施加拉力。

5.根據權利要求1至4中任一項所述的水泥膠結測試裝置，其特征在于，所述拉力檢測裝置(4)包括設置在所述模擬套管(2)和所述提拉裝置(3)之間的傳感器(41)，以及連接所述傳感器(41)的拉力采集分析系統(42)，所述拉力采集分析系統(42)用于接收所述傳感器(41)傳來的拉力信號，并進行分析及可視化處理。

6.使用根據權利要求1至5中任一項所述的水泥膠結測試裝置實現的水泥膠結測試的方法，其特征在于，包括：

步驟一，在實驗箱(1)內安裝所述模擬套管(2)，并注入水泥將所述模擬套管(2)固定；

步驟二，在實驗箱(1)的土層(12)的上方設置水層(13)，等待一段時間后水泥凝固成水泥環；

步驟三，將所述提拉裝置(3)連接所述模擬套管(2)，并通過提拉裝置(3)對所述模擬套管(2)施加拉力直至水泥環的任意膠結面被破壞；

步驟四，觀察所述水泥環的膠結面的破壞情況，同時通過拉力檢測裝置(4)測量拉力數據并計算水泥的膠結強度；

步驟五，更換實驗箱(1)的土層(12)和/或水泥的類型重復上述步驟。

7.根據權利要求6所述的水泥膠結測試的方法，其特征在于，安裝所述模擬套管(2)時，首先在實驗箱(1)的土層(12)內設置固井模具，之后將所述模擬套管(2)放置在所述固井模具中，在所述模擬套管(2)和所述模具之間注入水泥，并取出固井模具，之后等待水泥凝固。

8.根據權利要求7所述的水泥膠結測試的方法，其特征在于，安裝所述固井模具時，首先將固井模具放置在所述實驗箱(1)內，在所述固井模具的周邊敷設土層(12)，并反復壓實，靜置一段時間直至土層(12)密實。

9.根據權利要求8所述的水泥膠結測試的方法，其特征在于，土層(12)靜置的時間為12～36小時，所述水泥凝固的時間為10～24小時。

10.根據權利要求7至9中任一項所述的水泥膠結測試的方法，其特征在于，所述水泥的膠結強度滿足如下條件，其中，水泥的膠結強度為σ，拉力為F，水泥環的受力面積為S，則滿足σ＝F/S。