專利名稱：多表面介質(zhì)套管固結(jié)強(qiáng)度測(cè)定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是石油與天然氣工程固井質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及的是多表面介質(zhì)套管固結(jié)強(qiáng)度測(cè)定裝置。
背景技術(shù)：
對(duì)石油與天然氣工程中的固井作業(yè)來(lái)說，界面膠結(jié)強(qiáng)度對(duì)固井質(zhì)量的影響很大，會(huì)直接影響油氣井的使用壽命和開發(fā)效益。國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究認(rèn)為固井質(zhì)量和界面膠結(jié)強(qiáng)度的優(yōu)劣，受到諸多因素的影響，套管表面狀況是其重要的因素之一。多表面介質(zhì)套管由光滑套管、粘砂劑和砂粒組成，粘砂劑粘在光滑套管外，砂粒則粘在粘砂劑外，光滑套管、粘砂劑和砂粒共同粘在一起形成多表面介質(zhì)套管，光滑套管表面粘砂之后，由于表面粗糙度的提高，增加了套管與水泥環(huán)之間的膠結(jié)強(qiáng)度，提高了固井質(zhì)量。目前，對(duì)多表面介質(zhì)套管固結(jié)強(qiáng)度測(cè)定裝置的研制還屬空白。該項(xiàng)裝置的缺少，阻礙了多表面介質(zhì)套管固井質(zhì)量評(píng)價(jià) 等相關(guān)問題的進(jìn)一步研究，諸如表面介質(zhì)性能對(duì)固井質(zhì)量的影響研究、表面介質(zhì)參數(shù)對(duì)固井質(zhì)量的影響研究。盡管通過建立力學(xué)模型可以進(jìn)行定性描述，在一定程度上滿足當(dāng)前的需要，但無(wú)法給予直接的評(píng)價(jià)，從而影響了該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供多表面介質(zhì)套管固結(jié)強(qiáng)度測(cè)定裝置，它用于解決目前通過建立力學(xué)模型只能對(duì)多表面介質(zhì)套管固結(jié)強(qiáng)度進(jìn)行定性描述的問題。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是這種多表面介質(zhì)套管固結(jié)強(qiáng)度測(cè)定裝置的多表面介質(zhì)套管外套置有水泥環(huán)，水泥環(huán)外是環(huán)形圍壓腔，多表面介質(zhì)套管由光滑套管、粘砂劑和砂粒組成，圓形的支撐塊支撐在光滑套管下，多表面介質(zhì)套管及水泥環(huán)上面是上覆載加壓腔，上覆載加壓腔內(nèi)有滑動(dòng)活塞，滑動(dòng)活塞將上覆載加壓腔分隔為上、下兩個(gè)腔體；圍壓加載系統(tǒng)通過管線連接至環(huán)形圍壓腔，上覆壓載系統(tǒng)通過管線連接至上覆載加壓腔的上腔體。上述方案中水泥環(huán)上安裝有信號(hào)檢測(cè)儀，信號(hào)檢測(cè)儀連接信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置，信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置連接計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)內(nèi)安裝有固結(jié)強(qiáng)度計(jì)算軟件，信號(hào)檢測(cè)儀、信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置、計(jì)算機(jī)構(gòu)成固結(jié)強(qiáng)度檢測(cè)系統(tǒng)。通過固結(jié)強(qiáng)度檢測(cè)系統(tǒng)，可觀察并繪制應(yīng)力-應(yīng)變曲線，測(cè)定在不同圍壓條件下多表面介質(zhì)套管的固結(jié)強(qiáng)度。上述方案中圍壓加載系統(tǒng)由第一增壓裝置和第一中間容器組成。圍壓加載系統(tǒng)通過向環(huán)形圍壓腔中注入氣體對(duì)水泥環(huán)施加圍壓外載。上述方案中上覆壓載系統(tǒng)由第二增壓裝置和第二中間容器組成。上覆壓載系統(tǒng)通過向上覆載加壓腔泵入氣體，驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)活塞對(duì)多表面介質(zhì)套管和水泥環(huán)施加上覆壓力。上述方案中圍壓腔與氣體抽吸系統(tǒng)連通，氣體抽吸系統(tǒng)由真空控制閥、真空測(cè)定儀和真空抽吸裝置組成。通過氣體抽吸系統(tǒng)回收環(huán)形圍壓腔內(nèi)的氣體，準(zhǔn)備循環(huán)再次利用。本實(shí)用新型具有以下有益效果I、本實(shí)用新型可能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)、連續(xù)施加外載，實(shí)時(shí)繪制水泥環(huán)的應(yīng)力-應(yīng)變變化曲線，測(cè)定在不同圍壓條件下多表面介質(zhì)套管與水泥環(huán)之間的固結(jié)強(qiáng)度。[0014]2、本實(shí)用新型圍壓加載系統(tǒng)控壓范圍大，可實(shí)現(xiàn)SOMPa控壓。3、本實(shí)用新型檢測(cè)精度高，系統(tǒng)精度可達(dá)O. OlMPa。4、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)工藝簡(jiǎn)單、操作方便，可測(cè)圍壓范圍大。

圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。I.圍壓腔 2.支撐塊 3.光滑套管 4.砂粒 5.水泥環(huán) 6第一增壓裝置
7.第一中間容器 8.壓力測(cè)定儀9.第二增壓裝置10.第二中間容器 11.壓力測(cè)定儀12.滑動(dòng)活塞13.上覆載加壓腔14.信號(hào)檢測(cè)儀15.信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置16.計(jì)算機(jī)17.真空控制閥18.真空測(cè)定儀19.真空抽吸裝置20.回收控制閥。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明如圖I所示，這種多表面介質(zhì)套管固結(jié)強(qiáng)度測(cè)定裝置的多表面介質(zhì)套管外套置有水泥環(huán)5，水泥環(huán)5外是環(huán)形圍壓腔1，多表面介質(zhì)套管由光滑套管3、粘砂劑和砂粒4組成，圓形的支撐塊2支撐在光滑套管3下，支撐塊2起到穩(wěn)定支撐作用，在上覆壓載系統(tǒng)作用下，可有效實(shí)現(xiàn)多表面介質(zhì)套管和水泥環(huán)5剝離效果；多表面介質(zhì)套管及水泥環(huán)5上面是上覆載加壓腔13，上覆載加壓腔13內(nèi)有滑動(dòng)活塞12，滑動(dòng)活塞12將上覆載加壓腔13分隔為上、下兩個(gè)腔體；圍壓加載系統(tǒng)通過管線連接至環(huán)形圍壓腔1，管線上安裝壓力測(cè)定儀8，圍壓加載系統(tǒng)由第一增壓裝置6和第一中間容器7組成，實(shí)驗(yàn)運(yùn)行時(shí)，由圍壓加載系統(tǒng)通過向密封的圍壓腔I中注入氣體對(duì)水泥環(huán)5施加圍壓，確保橫向外載均勻，使水泥環(huán)5始終處于均勻受載狀態(tài)，圍壓加載系統(tǒng)可連續(xù)、動(dòng)態(tài)施加橫向載荷；上覆壓載系統(tǒng)通過管線連接至上覆載加壓腔13的上腔體，管線上安裝壓力測(cè)定儀11，上覆壓載系統(tǒng)由第二增壓裝置9和第二中間容器10組成，上覆壓載系統(tǒng)通過高壓管線與上覆載加壓腔13連接，實(shí)驗(yàn)運(yùn)行時(shí)由上覆壓載系統(tǒng)向上覆載加壓腔13中泵入氣體，驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)活塞12向下移動(dòng)，對(duì)多表面介質(zhì)套管和水泥環(huán)5施加上覆壓力。水泥環(huán)5安裝有信號(hào)檢測(cè)儀14，信號(hào)檢測(cè)儀14連接信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置15，信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置15連接計(jì)算機(jī)16，計(jì)算機(jī)16內(nèi)安裝有固結(jié)強(qiáng)度計(jì)算軟件，信號(hào)檢測(cè)儀14、信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置15、計(jì)算機(jī)16構(gòu)成固結(jié)強(qiáng)度檢測(cè)系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)運(yùn)行時(shí)，隨著上覆壓載系統(tǒng)不斷施加壓力，信號(hào)檢測(cè)儀14實(shí)時(shí)接收水泥環(huán)7的應(yīng)力-應(yīng)變變化，通過信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置15傳輸至計(jì)算機(jī)16，測(cè)定在不同圍壓條件下多表面介質(zhì)套管的固結(jié)強(qiáng)度。圍壓腔I與氣體抽吸系統(tǒng)連通，氣體抽吸系統(tǒng)由真空控制閥17、真空測(cè)定儀18和真空抽吸裝置19組成。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，通過氣體抽吸系統(tǒng)回收環(huán)形圍壓腔I內(nèi)的氣體，再通過回收控制閥20將實(shí)驗(yàn)用氣體排空。本實(shí)用新型工作時(shí)，圍壓加載系統(tǒng)向水泥環(huán)5施加橫向載荷，模擬地層圍壓，上覆壓載系統(tǒng)向多表面介質(zhì)套管和水泥環(huán)5施加壓載，以支撐塊2支撐多表面介質(zhì)套管，實(shí)現(xiàn)多表面介質(zhì)套管和水泥環(huán)5剝離效果；信號(hào)檢測(cè)儀14監(jiān)測(cè)水泥環(huán)5的應(yīng)力-應(yīng)變變化，經(jīng)由信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置15傳輸至計(jì)算機(jī)16，可測(cè)在不同圍壓條件下多表面介質(zhì)套管的固結(jié)強(qiáng)度。
權(quán)利要求1.一種多表面介質(zhì)套管固結(jié)強(qiáng)度測(cè)定裝置，其特征在于這種多表面介質(zhì)套管固結(jié)強(qiáng)度測(cè)定裝置的多表面介質(zhì)套管外套置有水泥環(huán)(5)，水泥環(huán)(5)外是環(huán)形圍壓腔(1)，多表面介質(zhì)套管由光滑套管(3)、粘砂劑和砂粒(4)組成，圓形的支撐塊(2)支撐在光滑套管(3)下，多表面介質(zhì)套管及水泥環(huán)(5)上面是上覆載加壓腔(13)，上覆載加壓腔(13)內(nèi)有滑動(dòng)活塞(12)，滑動(dòng)活塞(12)將上覆載加壓腔(13)分隔為上、下兩個(gè)腔體；圍壓加載系統(tǒng)通過管線連接至環(huán)形圍壓腔(I )，上覆壓載系統(tǒng)通過管線連接至上覆載加壓腔(13)的上腔體。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多表面介質(zhì)套管固結(jié)強(qiáng)度測(cè)定裝置，其特征在于所述的水泥環(huán)(5)上安裝有信號(hào)檢測(cè)儀(14)，信號(hào)檢測(cè)儀(14)連接信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置(15)，信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置(15)連接計(jì)算機(jī)(16)，信號(hào)檢測(cè)儀(14)、信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置(15)、計(jì)算機(jī)(16)構(gòu)成固結(jié)強(qiáng)度檢測(cè)系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多表面介質(zhì)套管固結(jié)強(qiáng)度測(cè)定裝置，其特征在于所述的圍壓加載系統(tǒng)由第一增壓裝置(6)和第一中間容器(7)組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多表面介質(zhì)套管固結(jié)強(qiáng)度測(cè)定裝置，其特征在于所述的上覆壓載系統(tǒng)由第二增壓裝置(9)和第二中間容器(10)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的多表面介質(zhì)套管固結(jié)強(qiáng)度測(cè)定裝置，其特征在于所述的圍壓腔(I)與氣體抽吸系統(tǒng)連通，氣體抽吸系統(tǒng)由真空控制閥(17)、真空測(cè)定儀(18)和真空抽吸裝置(19)組成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及的是多表面介質(zhì)套管固結(jié)強(qiáng)度測(cè)定裝置，這種多表面介質(zhì)套管固結(jié)強(qiáng)度測(cè)定裝置的多表面介質(zhì)套管外套置有水泥環(huán)，水泥環(huán)外是環(huán)形圍壓腔，多表面介質(zhì)套管由光滑套管、粘砂劑和砂粒組成，圓形的支撐塊支撐在光滑套管下，多表面介質(zhì)套管及水泥環(huán)上面是上覆載加壓腔，上覆載加壓腔內(nèi)有滑動(dòng)活塞，滑動(dòng)活塞將上覆載加壓腔分隔為上、下兩個(gè)腔體；圍壓加載系統(tǒng)通過管線連接至環(huán)形圍壓腔，上覆壓載系統(tǒng)通過管線連接至上覆載加壓腔的上腔體。本實(shí)用新型可能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)、連續(xù)施加外載，實(shí)時(shí)繪制水泥環(huán)的應(yīng)力-應(yīng)變變化曲線，測(cè)定在不同圍壓條件下多表面介質(zhì)套管與水泥環(huán)之間的固結(jié)強(qiáng)度。
文檔編號(hào)G01N3/36GK202599773SQ20122014056
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月6日
發(fā)明者艾池, 郝明, 趙萬(wàn)春, 閆玉良, 劉鐵卜, 郭金玉 申請(qǐng)人:東北石油大學(xué)