水泥漿性能試驗系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及石油開采技術領域，特別涉及一種水泥漿性能試驗系統。
【背景技術】
[0002]固井注水泥施工結束后，水泥漿將會由液態發展到固態，即水泥石。水泥漿在液態狀態下，液柱壓力可完全傳遞到井底，保證壓。穩井底油氣水層，防止發生竄流;水泥漿發展到固態時，即水泥石狀態下，由于水泥石狀態具有一定的強度，能夠與地層膠結，可防止地層油氣水竄流。但是水泥漿發展到水泥石并不是瞬間完成的，而是需要過渡到“半液態、半固態”的狀態，即膠凝狀態，這種狀態將大幅度降低液柱壓力傳遞效率，即水泥漿的失重，上部液柱壓力無法完全傳遞到井底，導致壓穩失效，同時又未形成強度或與地層膠結，因此地層油氣水層極易發生竄流，影響層間封隔質量。
[0003]目前，國內外對水泥漿防竄性能主要有兩個手段:實驗手段和理論計算。理論方面認為水泥漿失重后壓力傳遞降低，以地層水密度換算成水泥漿靜液注壓力，理論比較粗糙，且水泥漿何時失重不能明確，不能為注水泥后的壓穩工藝措施提供數據支撐。在實驗方面，主要在圓柱形的空腔內灌滿水泥漿，圓柱底部采用承重的方式監測水泥漿隨水化進行底部壓力變化，以此判斷水泥漿處于何種狀態。但是，這種方法存在局限性，無法監測水泥漿失重時，水泥漿的狀態，即液態或者膠凝狀態。
【實用新型內容】
[0004]為了克服現有技術的上述缺陷，本實用新型實施例所要解決的技術問題是提供了一種水泥漿性能試驗系統，其能夠在水泥漿失重過程中監測水泥漿的狀態。
[0005]本實用新型實施例的具體技術方案是:
[0006]—種水泥漿性能試驗系統，其包括:具有一貫穿通道的殼體，所述殼體內部設置有用于監測水泥漿靜膠凝強度的水泥漿靜膠凝強度測試裝置，所述水泥漿靜膠凝強度測試裝置包括超聲波探頭和/或攪拌測試裝置。設置于所述殼體上端的密封蓋;設置于所述殼體下端的底座，所述底座上設置有用于監測水泥漿失重的壓力傳感器。
[0007]優選地，所述攪拌測試裝置包括通過傳動軸穿過所述密封蓋設置于所述殼體內部的槳葉。
[0008]優選地，所述超聲波探頭為兩個，其設置于所述殼體的同一高度，兩個所述超聲波探頭相對設置于所述殼體的兩側。
[0009]優選地，所述底座上開設有用于向殼體內部通入氣體的流道。
[0010]優選地，所述殼體的側壁內開設有能容置液體的環形空間，所述殼體上還開設有與環形空間相連通的、供液體進出的進口和出口。
[0011]優選地，所述殼體至少包括第一段殼體、與第一段殼體相連接的第二段殼體、與第二段殼體相連接的第三段殼體，所述攪拌測試裝置設置于所述第一段殼體處，所述超聲波探頭設置于所述第二段殼體處，所述第三段殼體處設置有能夠開閉的通孔。
[0012]優選地，所述殼體開設的通孔內設置有濾網。
[0013]本實用新型的技術方案具有以下顯著有益效果:
[0014]1、本實用新型提供的水泥漿性能試驗系統能夠用于實驗室模擬水泥漿靜膠凝狀態下的水泥漿失重過程，測試得到水泥漿失重與水泥漿靜膠凝強度發展的關系，為水泥漿漿柱結構設計以及注水泥后的壓穩工藝措施提供數據支撐。
[0015]2、本水泥漿性能試驗系統在監測水泥漿底部液柱壓力的同時，可以向水泥漿液柱底部注入氮氣，進而測試得到不同時期水泥漿防氣竄的能力。
[0016]3、該水泥漿性能試驗系統操作方便，可近似模擬井下真實環境。
【附圖說明】
[0017]在此描述的附圖僅用于解釋目的，而不意圖以任何方式來限制本實用新型公開的范圍。另外，圖中的各部件的形狀和比例尺寸等僅為示意性的，用于幫助對本實用新型的理解，并不是具體限定本實用新型各部件的形狀和比例尺寸。本領域的技術人員在本實用新型的教導下，可以根據具體情況選擇各種可能的形狀和比例尺寸來實施本實用新型。
[0018]圖1為本實用新型水泥漿性能試驗系統上半部分的結構示意圖。
[0019]圖2為本實用新型水泥漿性能試驗系統下半部分的結構示意圖。
[0020]以上附圖的附圖標記:
[0021]1、殼體；11、第一段殼體；12、第二段殼體；13、第三段殼體；14、第四段殼體；15、環形空間；16、進口； 17、出口；18、通孔;19、接箍;2、水泥漿靜膠凝強度測試裝置;21、攪拌測試裝置;211、傳動軸;212、槳葉；22、超聲波探頭;3、密封蓋;4、底座;41、流道;42、螺桿;43、螺母;5、壓力傳感器。
【具體實施方式】
[0022]結合附圖和本實用新型【具體實施方式】的描述，能夠更加清楚地了解本實用新型的細節。但是，在此描述的本實用新型的【具體實施方式】，僅用于解釋本實用新型的目的，而不能以任何方式理解成是對本實用新型的限制。在本實用新型的教導下，技術人員可以構想基于本實用新型的任意可能的變形，這些都應被視為屬于本實用新型的范圍。
[0023]圖1為本實用新型水泥漿性能試驗系統上半部分的結構示意圖，圖2為本實用新型水泥漿性能試驗系統下半部分的結構示意圖，如圖1所示，圖2所示，一種水泥漿性能試驗系統，其包括:具有一貫穿通道的殼體I，殼體I內部設置有用于監測水泥漿靜膠凝強度的水泥漿靜膠凝強度測試裝置2，水泥漿靜膠凝強度測試裝置2包括超聲波探頭22和/或攪拌測試裝置21。設置于殼體I上端的密封蓋3;設置于殼體I下端的底座4，底座4上設置有用于監測水泥漿失重的壓力傳感器5。
[0024]具體而言，殼體I具有一貫穿通道，該貫穿通道內能夠容置水泥漿。為了模擬井內真是環境，殼體I 一般而言與油管形狀相似，其可以呈圓管狀，其中貫穿通道的橫截面呈圓形。由于殼體I具有一定的長度，如果殼體I為一整體，當其豎直后，由于高度原因不易進行組裝以及連接其它測試設置，所示將殼體I拆分成多個部分，以方便進行組裝。如此，所述殼體I至少包括第一段殼體111、與第一段殼體111相連接的第二段殼體121、與第二段殼體121相連接的第三段殼體131。所述第一段殼體111、所述第二段殼體121和所述第三段殼體131之間通過接箍19相連接。
[0025]殼體I內部設置有用于監測水泥漿靜膠凝強度的水泥漿靜膠凝強度測試裝置2，水泥漿靜膠凝強度測試裝置2可以包括超聲波探頭22和/或攪拌測試裝置21。第一段殼體111的上端可以設置有對殼體I上端進行密封的密封蓋3。攪拌測試裝置21包括通過傳動軸211穿過密封蓋3設置于所述殼體I內部的槳葉212。
[0026]第一段殼體111的內部可以設置有用于監測水泥漿靜膠凝強度的槳葉212，該槳葉212通過傳動軸211穿過密封蓋3設置于第一段殼體111內部，傳動軸211可以沿豎直方向設置，如此，驅動槳葉212旋轉的的驅動裝置，例如電動機，可以設置在殼體I的外部或密封蓋3的上端。
[0027]第二段殼體121處可以設置有用于監測水泥漿靜膠凝強度的超聲波探頭22，超聲波探頭22通過第二段殼體121的側壁穿設入殼體I內部。在本實施方式中，超聲波探頭22為兩個，其設置于第二段殼體121的同一高度。同時，兩個超聲波探頭22可以相對設置于第二段殼體121的兩側。水泥漿靜膠凝強度測試裝置2可以只安裝超聲波探頭22和攪拌測試裝置21其中之一，如此，便可以完成對水泥漿靜膠凝強度的測試。當然的，例如在本實施例中，也可以同時安裝超聲波探頭22和攪拌測試裝置21，通過兩種不同的方式對水泥漿靜膠凝強度進行測試，超聲波探頭22測試得到隨時間發展的水泥漿靜膠凝強度曲線，攪拌測試裝置21測試得到隨時間發展的水泥漿靜膠凝強度曲線，可以根據兩曲線進行擬合得到最終的隨時間發展的水泥漿靜膠凝強度曲線，擬合的過程可以為多種方式，較為常用的可以直接采用求取平均值的方法，這樣以后通過兩種不同的設備最終得到的水泥漿靜膠凝強度數據更為準確可靠。
[0028]殼體I中的第三段殼體131的側壁處可以設置有通孔18，該通孔18位于第三段殼體131側壁的下端，其可以繞第三段殼體131的軸線環向分布于第三段殼體131的側壁上。當殼體I內部注入水泥漿后，該通孔18可以用于排出殼體I內水泥漿中的水。在殼體I開設的通孔18內還可以設置有濾網，該濾網用于保證通過通孔18只排出水泥漿中的水，防止水泥漿也從通孔18中流出。
[0029]第三段殼體131的下端設置有底座4，底座4的下方可以設置有墊片，平墊上可以開設有多個開孔，在墊片的開孔上穿過螺桿42通過螺母43以及彈簧墊圈與底座4之間相連接，從而達到安裝固定的作用。在底座4的上表面設置有壓力傳感器5，如此，當殼體I內注入水泥漿后，通過該壓力傳感器5可以實時監測水泥漿底部的壓力。
[0030]本實用新型水泥漿性能試驗系統的操作過程如下:將第一段殼體111、第二段殼體121、第三段殼體131通過接箍19依次組裝在一起，第三段殼體131的下端通過底座4密封，從第一段殼體111的上方向殼體I的貫穿通道內注入水泥漿，蓋上殼體I上端的密封蓋3，使得槳葉212插入水泥漿中。在水泥漿慢慢轉化到水泥石中過程中，通過轉動槳葉212以及位于第二段殼體121內的超聲波探頭22實時監測水泥漿膠凝的狀態，即水泥漿的強度，進而判斷水泥漿處于膠凝狀態還是液態。在水泥漿的轉化過程中，水泥漿中的水慢慢從第三段殼體131側壁的通孔18中排出，在殼體I的外部可以收集從通孔18中排出的水，通過量筒等方式得到排出的水的水量，進而了解其失