[发明专利]一种工程注浆用水泥浆凝结质量评价装置及评价方法

权利要求书

1.一种工程注浆用水泥浆凝结质量评价装置，其特征在于，至少包括：

密封釜体（30），其具有用于容置水泥浆的压力腔，且所述压力腔的顶部和侧面连接有压力室，通过所述顶部的压力室能够模拟所述水泥浆处于不同地层深度下的压力状态，及通过所述侧面的压力室能够模拟各地层流体侵入水泥浆时的压力状态，

加热单元（40），其用于向所述密封釜体（30）提供用于模拟所述水泥浆处于不同地层深度下的温度状态的热能，

其中，

所述密封釜体（30）顶部的压力室与一用于向该压力室注入加压流体的输入管线连通，且所述密封釜体（30）侧面连接有多条输入管线，其中伸入水泥浆中的至少一条输入管线被配置为第一测管（130），伸入所述密封釜体（30）侧面压力室中的至少另一条输入管线被配置为第二测管（140），其中，

所述密封釜体（30）的至少部分被构造为可视的第一窗口（110）和第二窗口（120），且所述第一测管（130）和第二测管（140）各自的端部处于所述第一窗口（110）和第二窗口（120）的可见范围之内；

其中，通过该评价装置测定水泥浆的胶凝强度是按照如下方法完成的：

S101：根据检测需求，控制所述加压流体泵机组和加热单元（40）以对密封釜体（30）的容置有水泥浆的压力腔施加对应于不同地层深度的压力和温度状态；

S102：在水泥浆凝结硬化反应达到预定时间时，启动流体输送装置（80）以向所述第一测管（130）中施加加压流体；

S103：通过第一窗口（110）观察所述第一测管（130）管口处水泥浆的微观变化，并通过压力表（100）记录相应时刻的压力值P；

所述S103步骤包括：

在水泥浆初凝之前，当第一测管（130）管口处产生预定大小的气泡时，计此时的压力为初始破乳压力P₁，而当第一测管（130）管口处产生至少单个完整气泡时，计此时的压力为最终破乳压力P₂，则该时刻水泥浆的胶凝强度为初始破乳压力P₁与最终破乳压力P₂之和与一比例因子K的乘积，其中，所述比例因子K=0.5；

在水泥浆初凝之时，当第一测管（130）管口处的水泥浆波动、颤动或是产生裂隙之时，计此时的压力为P₃，并以此表征对应时刻的水泥浆的胶凝强度。

2.根据权利要求1所述的评价装置，其特征在于，所述第一测管（130）配置为可拆卸结构，且其为透明管路之时，将按照预设间隙与所述第一窗口（110）内壁并行或与之垂直。

3.根据权利要求2所述的评价装置，其特征在于，所述密封釜体（30）的压力腔顶部连接有加压流体泵机组，所述加压流体泵机组用于提供将所述加压流体作用至水泥浆之上从而模拟所述水泥浆处于相应地层下的压力状态时的动力，

其中，所述加压流体泵机组具有用于稳定流体压力的缓冲装置（60）。

4.根据权利要求3所述的评价装置，其特征在于，所述密封釜体（30）的压力腔和其顶部的压力室之间设置有至少一层隔离层（50）。

5.根据权利要求4所述的评价装置，其特征在于，用于向所述密封釜体（30）注入加压流体的各输入管线之上配置有流量检测装置（70）、流体输送装置（80）和压力表（100），且所述各输入管线机械和/或电路连通于控制器（90）。

6.根据权利要求5所述的评价装置，其特征在于，所述加压流体被注入至位于所述隔离层（50）之上的压力室中，并且所述加压流体是与所述水泥浆互不相溶的液体。

7.根据权利要求6所述的评价装置，其特征在于，还包括基座（10）和配置在基座（10）顶部两端的活动支架（20），并且所述密封釜体（30）和加热单元（40）连接于活动支架（20），以能够通过升降所述加热单元（40）的方式向所述密封釜体（30）提供热能。

8.一种基于权利要求5～7任一项所述评价装置的评价方法，其特征在于，所述评价方法包括：

S101：根据检测需求，控制所述加压流体泵机组和加热单元（40）以对密封釜体（30）的容置有水泥浆的压力腔施加对应于不同地层深度的压力和温度状态；

S102：在水泥浆凝结硬化反应达到预定时间时，启动所述流体输送装置（80）以向所述第一测管（130）中施加加压流体；

S103：通过第一窗口（110）观察所述第一测管（130）管口处水泥浆的微观变化，并通过压力表（100）记录相应时刻的压力值P；所述S103步骤包括：

在水泥浆初凝之前，当第一测管（130）管口处产生预定大小的气泡时，计此时的压力为初始破乳压力P₁，而当第一测管（130）管口处产生至少单个完整气泡时，计此时的压力为最终破乳压力P₂，则该时刻水泥浆的胶凝强度为初始破乳压力P₁与最终破乳压力P₂之和与一比例因子K的乘积，其中，所述比例因子K=0.5；

在水泥浆初凝之时，当第一测管（130）管口处的水泥浆波动、颤动或是产生裂隙之时，计此时的压力为P₃，并以此表征对应时刻的水泥浆的胶凝强度。