[發明專利]油氣井固井水泥環第一界面拉伸膠結強度測試裝置及方法

有效

• 申請號: 202110322274.2
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113063664B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 楊遠光;方仲旗;翟騰飛;高興寶;袁彬;謝應權
• 申請（專利權）人: 西南石油大學;中石化華北石油工程有限公司五普鉆井分公司;成都西南石大石油工程技術有限公司
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 劉妮

1.一種油氣井固井水泥石第一界面拉伸膠結強度的測試裝置，其特征在于，包括漿筒(4)、拉伸膠結面板(5)和漿筒蓋(3)，所述的拉伸膠結面板(5)設置在漿筒(4)底部，所述的漿筒蓋(3)設置在漿筒(4)頂部，所述的拉伸膠結面板(5)和漿筒蓋(3)上分別設置有拉環，所述漿筒蓋(3)上的拉環用于連接第一鋼絲繩(2)，所述拉伸膠結面板(5)上的拉環通過第二鋼絲繩(6)與拉力傳感器(7)連接；

所述的漿筒蓋(3)上設置有通孔，通孔用于排出灌注水泥漿后漿筒(4)內的空氣和多余的水泥漿，所述的漿筒(4)頂部內徑大于底部內徑，用于防止測拉伸力時水泥石與漿筒(4)內壁面發生位移影響測試結果，所述的漿筒蓋(3)內壁和漿筒(4)外壁頂部設置有匹配的螺紋，用于連接固定；

所述的測試裝置還包括機架和游動橫梁(9)，所述游動橫梁(9)活動設置機架上，所述的第一鋼絲繩(2)連接于機架的頂部，所述的拉力傳感器(7)與游動橫梁固定，游動橫梁活動時產生拉力；所述的機架頂部固定有上夾具(1)，所述上夾具(1)通過拉桿與第一鋼絲繩(2)連接，所述的拉力傳感器(7)與游動橫梁上的下夾具(8)連接。

2.利用權利要求1所述測試裝置檢測油氣井固井水泥石第一界面拉伸膠結強度的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)漿筒(4)的內壁和兩端、漿筒蓋(3)的絲扣和內端面，均勻涂抹一薄層密封脂；

2)將漿筒(4)低端安放在拉伸膠結面板(5)上，并用力壓緊防止水泥漿滲漏；

3)將待測水泥漿注滿漿筒(4)，蓋上漿筒蓋(3)，排出漿筒(4)中的空氣和多余的水泥漿；

4)將由膠結面板(5)、漿筒(4)和漿筒蓋(3)組裝并灌滿水泥漿的模具置于高溫高壓養護釜中，模擬地層溫度壓力條件養護至凝期，取出模具；

5)將第一鋼絲繩(2)和第二鋼絲繩(6)分別連接在漿筒蓋(3)和拉伸膠結面板(5)的拉環上；

6)將第一鋼絲繩(2)和第二鋼絲繩(6)分別與上夾具(1)和下夾具(8)連接，調整游動橫梁至拉力傳感器(7)歸零，啟動測試裝置，測試拉伸膠結面板(5)與水泥石分離瞬間的最大拉力；

7)水泥石與拉伸膠結面板(5)的拉伸膠結強度可采用以下公式計算得到：

其中，P為水泥石第一界面拉伸膠結強度，kPa；F為拉伸膠結面板(5)與水泥石試件分離瞬間的最大拉力，kN；A為拉伸膠結面板(5)與水泥石膠結的面積，m²；d為漿筒(4)與拉伸膠結面板(5)膠結端的內徑，m。