[发明专利]一种固井水泥胶结强度测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种固井水泥胶结强度测试装置及方法，该装置包括底座和支架；液压动力系统，固定设置在底座的中部；压力传感器，设置在液压动力系统的底部；顶柱，设置在液压动力系统上平面的中部，顶柱包含顶柱下台阶和顶柱凸起；固定套筒和胶结筒，固定套筒设置在顶柱下台阶上，胶结筒置于固定套筒内，顶柱凸起置于胶结筒内；固定挡板和活动挡板，固定挡板固定设置于支架的上部，活动挡板位于固定顶板下并套设在胶结筒上；当液压动力系统推动顶柱向上运动将胶结筒内凝固的水泥顶出时，压力采集系统用于采集获得压力传感器检测到的压力值。通过上述技术方案，解决了现有技术中胶结强度测试准确性较低的技术问题，提高胶结强度测试时的准确性。

技术领域

本发明涉及钻井技术领域，特别涉及一种固井水泥胶结强度测试装置及方法。

背景技术

钻井过程中，由于井壁具有渗透性和钻井液中含有膨润土等固相物质，因此会在井壁上形成泥饼；在固井施工中，固井水泥浆被注入套管与井壁之间的环空，水泥浆在井下高温高压环境下而最终凝固形成与井壁和套管之间具有一定胶结能力的水泥环，胶结强度的大小表示水泥和井壁(或套管)结合的牢固程度。因此水泥与井壁(或套管)的胶结强度是保证固井质量的主要因素之一。为此，在固井前要根据井眼状况、地层条件及应用钻井液情况，测试水泥胶结强度，从而优选适应的水泥浆或钻井液体系尤为重要。

现有技术中的测试装置，包括：顶盖、底座、套管和油管。通过向油管和套管的环形空间中加入确定配方的水泥浆，并将整个测试装置放在规定养护条件的环境下养护一定时间，养护完毕后，拆卸下螺帽、螺栓等，取出水泥环，用压力机进行压力测试，分别记录内环界面和外环界面水泥石剥落时的压力，从而得到胶结强度。由于装置结构限制，用压力机进行内环、外环界面压力测试时会相互干扰，导致测试的准确性较低。

可见，现有技术中存在胶结强度测试准确性较低的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供一种固井水泥胶结强度测试装置及方法，用于解决现有技术中胶结强度测试准确性较低的技术问题，提高胶结强度测试时的准确性。

本申请实施例提供一种胶结强度测试装置，所述装置包括：

底座和支架，所述支架固定设置在所述底座的两侧；

液压动力系统，固定设置在所述底座的中部；

压力传感器，设置在所述液压动力系统的底部，其中，所述压力传感器与压力采集系统相连；

顶柱，设置在所述液压动力系统上平面的中部，所述顶柱包含顶柱下台阶和顶柱凸起；

固定套筒和胶结筒，所述固定套筒设置在所述顶柱下台阶上，所述胶结筒置于所述固定套筒内，所述顶柱凸起置于所述胶结筒内；

固定挡板和活动挡板，所述固定挡板固定设置于所述支架的上部，所述活动挡板位于所述固定挡板下并套设在所述胶结筒上，其中，所述活动挡板上包含有台阶圆孔，所述台阶圆孔上部直径大于等于胶结筒内径且小于胶结筒外径；所述台阶圆孔下部直径大于胶结筒外径且小于固定套筒外径；

当液压动力系统推动顶柱向上运动将胶结筒内凝固的水泥顶出时，所述压力采集系统用于采集获得所述压力传感器检测到的压力值。

可选的，所述装置还包括：

胶结筒底座，用于在向所述胶结筒内注入水泥浆时，密封所述胶结筒底部；

胶结筒上盖，用于在将盛满水泥浆的胶结筒放入高温高压养护装置中进行高温高压养护时盖在所述胶结筒顶部。

可选的，所述胶结筒上盖上包含排气孔，用于在高温高压养护时排出气体。

可选的，在测试水泥与井壁的胶结强度时，所述胶结筒具体为：