專利名稱：水泥固井綜合測定儀的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于一種應用于油田固井水泥的測試儀器，特別涉及一種及水泥的稠 化儀時間、靜膠凝強度、水氣竄測定于一體的綜合測定儀。
背景技術：
目前，按照水泥固井的要求，在固井前水泥必須做多次試驗，才能保證 固井的安全性。水泥的稠化儀時間實驗，靜膠凝強度實驗及水氣竄實驗是固井前必須重復 做的一系列連續實驗。而井上的實驗必須真實的模擬鉆井條件，測得的數據要準確可靠。原 有的稠化儀，靜膠凝強度測試儀，水氣竄測定儀是三個分開的獨立儀器，實驗的銜接性不是 很好。最重要的是，原有的稠化儀是利用電位計測得水泥的稠度值的，測得的數據不直 接及數據精確性不高。 發明內容發明目的本實用新型提供一種水泥固井綜合測定儀，其目的是解決稠化試驗，靜 膠凝強度試驗，水氣竄測定試驗的不夠連貫性，實驗繁瑣性，試驗時間較長、測得數據不直 接及數據精確性不高等方面存在的問題。技術方案本發明是通過以下技術方案來實現的水泥固井綜合測定儀，其特征在于在一個內部裝有標準旋轉槳葉的釜總成的下 端，連接一個氮氣入口，在釜總成的側面通過管路連有兩個燒杯；在釜總成的頂端通過管路 和一個四通閥與高壓泵、爆破片和油箱相連；在高壓泵的底部通過四通與四通閥、爆破片和 油箱相連，高壓泵的側面通過連接器、電磁閥與高壓泵進氣口連接；爆破片上連有壓力表。在釜總成上通過加熱器連接有冷卻液入口和冷卻液出口。在釜總成與氮氣入口的管路上設有壓力傳感器和氣體流量計。優點及效果本實用新型提供的水泥固井綜合測定儀，將稠化儀，靜膠凝強度測試 儀，水氣竄三種儀器完美的結合在一起，增加了實驗的連貫性，提高了數據的準確性，使用 方便，占用空間小，維護簡單。特有的磁力驅動系統旋轉漿葉，測定水泥的靜膠凝強度及稠化儀時間，磁力驅動 系統體積小，精度高、測量的數據及時、準確、直接。磁驅的體積小、輕便，測量準確，實用性 高。大大提高了設備本身的穩定性及耐用性。
圖1為本實用新型的主要結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步的說明圖中，標注1為釜總成，又可稱為磁力驅動器，2為電磁閥，3為四通閥，4為高壓泵， 5為爆破片，6為油箱，7為壓力表，8為控制電磁閥，9為壓力傳感器，10為氣體流量計，11為 氮氣入口，12為失水收集器，13為冷卻液出口，14為冷卻液入口，15為高壓泵進氣口，16為壓力閥，17為加熱器，18為第一閥門，19為連接器，20為第二閥門，21為第三閥門，22為第 一燒杯，23為第二燒杯。本實用型采用的測量原理是用旋轉式漿葉直接測量水泥漿體系的參數(該參數 包括稠度、靜膠凝強度等數據)。具體地說，是標準漿葉與水泥之間的作用力與磁力驅動系 統的內磁驅相互作用(發生在釜總成1內)，再通過磁力的作用帶動磁力驅動系統的外磁 驅。然后外磁驅帶動伺服電機，測得的伺服電機的電流轉換成水泥的稠度值及膠凝強度值。 其工作步驟說明如下1.旋轉式漿葉的形狀是根據API規范10指定的；2.根據API規范，漿葉在水泥漿體系中以恒定的速度旋轉(速度是150轉/分)。 漿葉在水泥漿中旋轉時，水泥漿的稠度會對漿葉產生一個反作用力(Π)，該力通過漿葉軸 作用在釜總成的內磁驅部件上(Fl)。3.內磁驅部件與外磁驅部件之間通過磁場連接，這樣，內磁驅部件上的作用力 (Fl)通過磁場傳遞給外磁驅部件(F2)。4.外磁驅部件與伺服電機之間是機械連接。這樣，外磁驅部件的作用力(F2)通過 機械連接傳遞給伺服電機(F3)。伺服電機要以恒定的速度轉動，必須克服作用力(F3)。因此作用力(F3)的變化必 然會導致電機功率的變化。這樣，我們可以通過測量電極電流的變化，計算出漿葉所受的反 作用力(Π)。從而測得水泥漿體系的參數。而本實用新型的難度在于如何模擬井下環境來進行各項數據的檢測；因此而設計 的將稠化儀，靜膠凝強度測試儀，水氣竄三種儀器完美的結合在一起進行各項實驗。連接關系如圖所示，
以下結合附圖進行具體說明所實施的各項實驗步驟稠化實驗工作原理(1)向釜總成1中注入配置好的水泥漿；(2)封閉釜總成1 ；(3)打開第一閥門18，關閉壓力閥16 ；(4)在監控軟件中，設置好所需壓力參數(包括壓力值、升壓時間、保持時間)；(5)打開控制電磁閥8的開關；(6)這樣壓縮空氣通過高壓泵4進氣口，經過控制電磁閥8、連接器19進入氣體驅 動高壓泵4 ；可以通過調節連接器19調控進入氣體驅動高壓泵4的氣體壓力(一般調整到 0. 6MPa 0. SMPa之間)；這樣，高壓泵4就可以模擬井下環境工作了。(7)油箱6中的液壓油經過第一閥門18、四通進入泵體驅動高壓泵4的液體入口 ；(8)經過氣驅高壓泵的增壓，進入四通閥3。四通閥6可以同時連接爆破片5、壓力 閥16、釜總成1 ；其工作原理如下當氣驅高壓泵4輸出壓力超過儀器爆破片5承受的極限壓力時，爆破片5中的承 壓膜片破壞，壓力可以通過爆破片5泄放回油箱6中。當用戶需要手動泄放釜內壓力時，可以打開壓力閥16，釜總成1內部壓力可以通 過四通閥、壓力閥16泄放回油箱6中。(9)在儀器的冷卻液入口 14和冷卻液出口 13處接好管道并打開電磁閥2的控制開關；(10)在監控軟件中設置好所需溫度參數(包括溫度值、升溫時間、保持時間)；(11)打開加熱器17的控制開關；(12)在監控軟件中，設置電機轉速為稠化狀態(即BC單位)；(13)這樣，稠化實驗就開始了，實驗圖表數據會隨著時間的增長而變化。靜膠凝強度實驗工作原理靜膠凝強度實驗是在稠化實驗后，水泥漿處于靜止狀態時測量水泥漿的膠凝強度的實驗。因此，與稠化實驗步驟相同。以下闡述靜膠凝強度實驗的步驟(1)當水泥漿稠度值達到設定值時，電腦的監控軟件會通過聲音和視頻提醒用戶， 這時可以在電腦監控軟件中設置靜膠凝強度實驗狀態(即GEL單位)；(2)這樣水泥漿的靜膠凝強度實驗開始，實驗的圖表數據會隨著時間的增長而改 變。氣竄實驗工作原理水泥漿靜膠凝強度實驗是為氣竄實驗做準備，當水泥漿的靜膠凝強度值達到設定 值時，電腦的監控軟件會通過聲音和視頻提醒用戶，這時可以進行氣竄實驗，以下闡述氣竄 實驗步驟(1)關閉電機控制開關；(2)打開氮壓縮空氣瓶/氮氣瓶的閥門；(3)打開第二閥門20和第三閥門21 ；(4)壓縮的氣體就可以通過氣體流量計10、壓力傳感器9、第二閥門20進入釜總成 1 ；(5)如果釜體內的水泥漿體系的靜膠凝強度小于壓縮氣體的壓力值時，氣體會沖 破水泥漿的靜膠凝強度的阻礙，在水泥漿中形成氣體通道，經過第三閥門21進入盛滿水的 第一燒杯22，氣體會將第一燒杯22中的水擠入空的第二燒杯23中，用精密電子天平可以稱 出第二燒杯23中水質量的變化；(6)如果釜體內的水泥漿體系的靜膠凝強度大于壓縮氣體的壓力值時，氣體會被 水泥漿的靜膠凝強度阻礙，不會在水泥漿中形成氣體通道，這樣在燒杯2中不會有水。另一方面，也可以通過氣體流量計10和壓力傳感器9的信號變送器的數值來判斷 水泥漿體系是否會阻止氣竄的發生。水泥固綜合測定儀的釜體設有一個試驗后的冷卻裝置，試驗后，冷卻水在冷卻釜 (釜總成1)套中循環，快速冷卻壓力釜，其目的是為使其快速冷卻而進行的下次試驗而設 計的。本實用新型可以既可以分開做水泥的稠度、靜膠凝強度、水氣竄實驗，也可以將三 種實驗連續進行。由于本實用新型把稠化儀，靜膠凝強度測試儀，水氣竄測定儀緊湊的結合在一種 設備上，不僅節省了使用空間，而且節省了原材料，從而節約了資金。
權利要求水泥固井綜合測定儀，其特征在于在一個內部裝有標準旋轉槳葉的釜總成(1)的下端，連接一個氮氣入口(11)，在釜總成(1)的側面通過管路連有兩個燒杯(22、23)；在釜總成(1)的頂端通過管路和一個四通閥(3)與高壓泵(4)、爆破片(5)和油箱(6)相連；在高壓泵(4)的底部通過四通與四通閥(3)、爆破片(5)和油箱(6)相連，高壓泵(4)的側面通過連接器(19)、控制電磁閥(8)與高壓泵進氣口(15)連接；爆破片(5)上連有壓力表(7)。
2.根據權利要求1所述的水泥固井綜合測定儀，其特征在于在釜總成(1)上通過加 熱器(17)連接有冷卻液入口 (14)和冷卻液出口(13)。
3.根據權利要求1所述的水泥固井綜合測定儀，其特征在于在釜總成(1)與氮氣入 口(11)的管路上設有壓力傳感器(9)和氣體流量計(10)。
專利摘要本實用新型提供一種油田水泥固井綜合測定儀，其特征在于在一個內部裝有標準旋轉槳葉的釜總成的下端，連接一個氮氣入口，在釜總成的側面通過管路連有兩個燒杯；在釜總成的頂端通過管路和一個四通閥與高壓泵、爆破片和油箱相連；在高壓泵的底部通過四通與四通閥、爆破片和油箱相連，高壓泵的側面通過連接器、電磁閥與高壓泵進氣口連接；爆破片上連有壓力表。本實用新型的目的是把稠化時間、靜膠凝強度及水氣竄測定試驗結合于一體，使用容易，維護簡便，結果可靠。
文檔編號E21B47/00GK201599022SQ20102011054
公開日2010年10月6日 申請日期2010年2月9日 優先權日2010年2月9日
發明者劉海軒, 孫繼業 申請人:沈陽思達石油儀器有限公司