一種水泥膨脹儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種水泥膨脹儀，包括水泥環組件，水泥環組件用于容納水泥石，水泥環組件包括內圈和外圈，內圈和外圈之間的環狀空腔結構用于容納水泥石；外圈設置有檢測結構，檢測結構用于檢測水泥環的膨脹程度；檢測結構包括閉合狀態和打開狀態，在水泥環膨脹時檢測結構由閉合狀態轉換為打開狀態；以及端蓋結構，端蓋結構用于封閉環狀空腔結構，端蓋結構包括上端蓋和下端蓋，上端蓋和下端蓋設置在環狀空腔結構的兩端；本實用新型可應用于石油固井【技術領域】，應用本實用新型能夠實現真實模擬井底的高溫高壓的養護環境，并實現有效監測水泥石的體系膨脹性能。
【專利說明】一種水泥膨脹儀
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及石油固井【技術領域】，尤其是一種水泥膨脹儀。
【背景技術】
[0002]目前，在石油固井領域，水泥石的收縮、膨脹性是行業普遍關心的問題。普通水泥石在凝固期間都會存在或多或少的體積收縮性，水泥石的體系收縮，或導致水泥石與一、二界面存在微環隙，會存在氣竄、水竄的風險；將會直接導致固井質量較差，嚴重的會導致生產期間環空帶壓，威脅到整個平臺的安全，從而導致投資幾千萬甚至上億的井會報廢。
[0003]現有技術中，為了有效預防或減少水泥石的體積收縮，本領域的技術人員常常會向水泥漿體內加入適量的膨脹劑；然而，目前使用的膨脹儀僅可觀測巖樣垂直向或水平向的線性膨脹變形，并不能監測到巖樣的體系膨脹變形。在石油固井領域，水泥石的體系膨脹變形對整個固井作用的成敗有著至關重要的作用；其次，現有技術中的膨脹儀大多是在常壓和低于100°c的環境下養護，而實際情況是水泥石在井底高溫高壓的養護環境中發生的體積膨脹和收縮的監測，其觀測水泥巖樣的膨脹收縮結果具有一定的誤差。
實用新型內容
[0004]本實用新型解決的技術問題是提供一種水泥膨脹儀，能夠真實模擬井底的高溫高壓的養護環境，并實現有效監測水泥石的體系膨脹性能；能夠快速優選出合適的水泥石膨脹劑，能夠有效防止水泥石在井底的收縮性，能夠有效提高固井質量。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種水泥膨脹儀，其特征在于，包括
[0006]水泥環組件，
[0007]所述水泥環組件用于容納水泥石，所述水泥環組件包括內圈和外圈，所述內圈和外圈之間的環狀空腔結構用于容納所述水泥石；
[0008]所述外圈設置有檢測結構，所述檢測結構用于檢測所述水泥環的膨脹程度；所述檢測結構包括閉合狀態和打開狀態，在所述水泥環膨脹時所述檢測結構由閉合狀態轉換為打開狀態；以及
[0009]端蓋結構，
[0010]所述端蓋結構用于封閉所述環狀空腔結構，所述端蓋結構包括上端蓋和下端蓋，所述上端蓋和所述下端蓋設置在所述環狀空腔結構的兩端。
[0011]優選地，上述水泥膨脹儀還可具有如下特點，
[0012]所述上端蓋設置有凸起結構，所述凸起結構嵌入所述環狀空腔結構中，所述內圈、外圈與所述凸起結構緊貼連接。
[0013]優選地，上述水泥膨脹儀還可具有如下特點，
[0014]所述下端蓋設置有空心凸起結構，所述空心凸起結構嵌入所述環狀空腔結構中，所述內圈、外圈與所述空心凸起結構緊貼連接；
[0015]所述空心凸起結構頂端設置有密封隔片，所述密封隔片用于傳遞由所述下端蓋向所述水泥環施加的壓力。
[0016]優選地，上述水泥膨脹儀還可具有如下特點，
[0017]所述密封隔片為橡膠隔片。
[0018]優選地，上述水泥膨脹儀還可具有如下特點，
[0019]所述端蓋結構設置有定位結構；
[0020]所述定位結構包括對稱設置的2個通孔結構。
[0021]優選地，上述水泥膨脹儀還可具有如下特點，
[0022]所述上端蓋與所述下端蓋通過螺栓連接。
[0023]優選地，上述水泥膨脹儀還可具有如下特點，
[0024]所述下端蓋均勻設置有8個空心凸起結構。
[0025]優選地，上述水泥膨脹儀還可具有如下特點，
[0026]所述檢測結構為設置在所述外圈的細縫結構。
[0027]優選地，上述水泥膨脹儀還可具有如下特點，
[0028]所述環狀空腔結構的截面為正方形。
[0029]優選地，上述水泥膨脹儀還可具有如下特點，
[0030]所述上端蓋設置有泥漿注入孔和液面觀測孔；
[0031]所述泥漿注入孔用于提供泥漿的注入通道，所述液面觀測孔用于觀測環狀空腔結構中的泥漿液面高度，所述液面觀測孔還用于提供環狀空腔結構內的氣體排出通道。
[0032]本實用新型上述技術方案具有如下有益效果:
[0033]本實用新型包括水泥環組件，水泥環組件用于容納水泥石，水泥環組件包括內圈和外圈，內圈和外圈之間的環狀空腔結構用于容納水泥石；外圈設置有檢測結構，檢測結構用于檢測水泥環的膨脹程度；檢測結構包括閉合狀態和打開狀態，在水泥環膨脹時檢測結構由閉合狀態轉換為打開狀態；以及端蓋結構，端蓋結構用于封閉環狀空腔結構，端蓋結構包括上端蓋和下端蓋，上端蓋和下端蓋設置在環狀空腔結構的兩端；本實用新型通過上述結構能夠實現模擬真實井底的高溫高壓的養護環境，并實現有效監測水泥石的體系膨脹性倉泛。
[0034]進一步的，下端蓋設置有空心凸起結構，空心凸起結構嵌入環狀空腔結構中，內圈、外圈與所述凸起結構緊貼連接；空心凸起結構頂端設置有密封隔片，密封隔片用于傳遞由下端蓋向水泥環施加的壓力；通過上述空心凸起結構能夠實現壓力的均勻傳遞，能夠實現水泥環的均勻受壓，能夠有效提高裝置檢測的準確性；能夠實現水泥環的高溫高壓養護，能夠有效改善現有技術中的儀器僅能做水泥環常溫養護的缺陷。
[0035]本實用新型的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本實用新型而了解。本實用新型的目的和其他優點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0036]附圖用來提供對本實用新型技術方案的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本申請的實施例一起用于解釋本實用新型的技術方案，并不構成對本實用新型技術方案的限制。
[0037]圖1為本實用新型實施例的結構剖視圖；
[0038]圖2為本實用新型實施例的結構仰視圖。
【具體實施方式】
[0039]為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下文中將結合附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互任意組合。
[0040]本實用新型提供了一種水泥膨脹儀，結合圖1、圖2所示，可以包括
[0041]水泥環組件，水泥環組件用于容納水泥石，水泥環組件包括內圈3和外圈1，內圈3和外圈I之間的環狀空腔結構9用于容納水泥石；外圈I設置有檢測結構，檢測結構用于檢測水泥環的膨脹程度；檢測結構包括閉合狀態和打開狀態，在水泥環膨脹時檢測結構由閉合狀態轉換為打開狀態；以及端蓋結構，端蓋結構用于封閉環狀空腔結構9，端蓋結構包括上端蓋2和下端蓋6，上端蓋2和下端蓋6設置在環狀空腔結構9的兩端。優選地，本實用新型具體操作中，環狀空腔結構9的橫截面可以為正方形，橫截面為正方面的環狀空腔結構9能夠有效提高水泥的受壓均勻性。
[0042]優選地，本實用新型具體操作中，檢測結構為設置在外圈I的細縫結構；當水泥環剛開始養護時，檢測結構為閉合狀態；當水泥環開始膨脹時，檢測結構開始由閉合狀態轉換為打開狀態，此時可通過游標卡尺進行縫隙寬度的測量，進而實現膨脹參數的直接獲得。
[0043]相應的，為了提高本實用新型測試操作的直觀性；具體操作中，外圈I的細縫處可設置有相互接觸凸起結構，通過觀測并測量上述凸起結構的間距操作獲得的測量數據較為準確，可有效減少因直接測量細縫帶來的微小誤差。
[0044]優選地，為了提高本實用新型水泥環的密封性能；具體操作中，上端蓋2可以設置有凸起結構；其中，凸起結構安裝過程中需嵌入環狀空腔結構9中，內圈3、外圈I與凸起結構緊貼連接。
[0045]相應的，為了提高本實用新型測試環境的真實性；具體操作中，下端蓋6可以設置有空心凸起結構8，空心凸起結構8嵌入環狀空腔結構9中，內圈3、外圈I與空心凸起結構8緊貼連接；空心凸起結構頂端設置有密封隔片5。具體操作中，可在下端蓋6外側施加壓力，所施加的壓力通過密封隔片5可均勻傳遞給環狀空腔9內的水泥環。優選地，本實用新型具體操作中，下端蓋6可以均勻設置8個空心凸起結構。上述空心凸起結構與密封隔片的設置，能夠實現水泥環的高溫高壓養護，能夠有效改善現有技術中的儀器僅能做水泥環常溫養護的缺陷。
[0046]優選地，本實用新型具體操作中，密封隔片5可以為橡膠隔片。
[0047]優選地，為了提高本實用新型的安裝便捷性；具體操作中，端蓋結構可以設置有定位結構；其中，定位結構可以包括對稱設置的2個通孔結構4。可通過相應的定位銷實現上端蓋2與下端蓋6的準確安裝，能夠有效避免因安裝位置誤差帶來額測試作用失效情況的發生。
[0048]優選地，本實用新型具體操作中，上端蓋2與下端蓋6通過螺栓連接，相應的，具體操作中可設置有螺栓孔7。另外，端蓋結構與水泥環組件均可以采用不銹鋼材質，采用上述材質能夠有效提高本實用新型的耐腐蝕性能。
[0049]優選地，本實用新型具體操作中，上端蓋2可以設置有泥漿注入孔和液面觀測孔；其中，泥漿注入孔用于提供泥漿的注入通道，液面觀測孔用于觀測環狀空腔結構中的泥漿液面高度；上述泥漿注入孔和液面觀測孔與設置能夠有效提高本實用新型的操作便捷性，能夠更加直觀的觀測環狀空腔結構9的內部情況；其中，液面觀測孔還可用于提供環狀空腔結構內的氣體排出通道。具體操作中，可根據實際情況選擇相應的孔徑，液面觀測孔的孔徑可大于液面觀測孔的孔徑。
[0050]本實用新型通過上述結構能夠監測水泥石體系膨脹系數，而現有技術中的其他膨脹儀只能監測線性膨脹系數；另外，本實用新型也可模擬井底高溫高壓環境下的養護，而現有技術中其他膨脹儀只能模擬在常壓和低于100°c的環境下養護；本實用新型提供的上述結構組成合理，具有明顯的有益效果，易于推廣和實施。
[0051]本領域的技術人員應該明白，雖然本實用新型所揭露的實施方式如上，但所述的內容僅為便于理解本實用新型而采用的實施方式，并非用以限定本實用新型。任何本實用新型所屬領域內的技術人員，在不脫離本實用新型所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實施的形式及細節上進行任何的修改與變化，但本實用新型的專利保護范圍，仍須以所附的權利要求書所界定的范圍為準。
【權利要求】
1.一種水泥膨脹儀，其特征在于，包括 水泥環組件， 所述水泥環組件用于容納水泥石，所述水泥環組件包括內圈和外圈，所述內圈和外圈之間的環狀空腔結構用于容納所述水泥石； 所述外圈設置有檢測結構，所述檢測結構用于檢測所述水泥環的膨脹程度；所述檢測結構包括閉合狀態和打開狀態，在所述水泥環膨脹時所述檢測結構由閉合狀態轉換為打開狀態；以及端蓋結構， 所述端蓋結構用于封閉所述環狀空腔結構，所述端蓋結構包括上端蓋和下端蓋，所述上端蓋和所述下端蓋設置在所述環狀空腔結構的兩端； 所述下端蓋設置有空心凸起結構，所述空心凸起結構嵌入所述環狀空腔結構中，所述內圈、外圈與所述空心凸起結構緊貼連接； 所述空心凸起結構頂端設置有密封隔片，所述密封隔片用于傳遞由所述下端蓋向所述水泥環施加的壓力。
2.根據權利要求1所述的水泥膨脹儀，其特征在于， 所述上端蓋設置有凸起結構，所述凸起結構嵌入所述環狀空腔結構中，所述內圈、外圈與所述凸起結構緊貼連接。
3.根據權利要求1所述的水泥膨脹儀，其特征在于， 所述密封隔片為橡膠隔片。
4.根據權利要求1或2或3所述的水泥膨脹儀，其特征在于， 所述端蓋結構設置有定位結構； 所述定位結構包括對稱設置的2個通孔結構。
5.根據權利要求1或2或3所述的水泥膨脹儀，其特征在于， 所述上端蓋與所述下端蓋通過螺栓連接。
6.根據權利要求1或2或3所述的水泥膨脹儀，其特征在于， 所述下端蓋均勻設置有8個空心凸起結構。
7.根據權利要求1或2或3所述的水泥膨脹儀，其特征在于， 所述檢測結構為設置在所述外圈的細縫結構。
8.根據權利要求1或2或3所述的水泥膨脹儀，其特征在于， 所述環狀空腔結構的截面為正方形。
9.根據權利要求1或2或3所述的水泥膨脹儀，其特征在于， 所述上端蓋設置有泥漿注入孔和液面觀測孔； 所述泥漿注入孔用于提供泥漿的注入通道，所述液面觀測孔用于觀測環狀空腔結構中的泥漿液面高度，所述液面觀測孔還用于提供環狀空腔結構內的氣體排出通道。
【文檔編號】G01N33/38GK203981671SQ201420103309
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年3月7日 優先權日:2014年3月7日
【發明者】羅宇維, 朱江林, 許前富, 趙琥, 王永松, 王玉田, 楊振宇, 呂維軍 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油田服務股份有限公司, 沈陽金歐科石油儀器技術開發有限公司