本實(shí)用新型屬于油田固井領(lǐng)域，具體涉及一種耐高溫高壓水泥石力學(xué)性能測(cè)試養(yǎng)護(hù)漿杯。
背景技術(shù)：
：水泥石是構(gòu)成井內(nèi)水泥環(huán)的主要材料，具有保護(hù)套管的功能，井下水泥環(huán)受射孔彈高能聚流的作用，在瞬間承受3-4Gpa的沖擊壓力，其應(yīng)力波在水泥環(huán)局部形成拉伸的高應(yīng)力區(qū)，當(dāng)水泥環(huán)的徑向拉應(yīng)力超過(guò)其極限時(shí)，水泥環(huán)會(huì)破裂形成宏觀裂紋。為了穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)，各油田都相繼進(jìn)行注水、壓裂、酸化、補(bǔ)孔、提高生產(chǎn)壓差等井下工程作業(yè)，不同的作業(yè)過(guò)程必然引起井下套管受力狀態(tài)發(fā)生不同的變化。采油后期的所有這些措施使水泥環(huán)裂紋進(jìn)一步延伸，甚至?xí)顾喹h(huán)的封隔作用失效，造成地下油氣水層之間的竄流和套管的腐蝕破壞，嚴(yán)重時(shí)造成油井報(bào)廢。為了提高水泥石的彈性和膠結(jié)性能，通常采用在水泥石的配比中添加增韌材料，目前常用的韌性材料有纖維、乳膠、橡膠顆粒及有機(jī)樹(shù)脂類等物質(zhì)，通過(guò)配制水泥漿、倒模、養(yǎng)護(hù)成型，脫模，最后測(cè)試水泥石的力學(xué)性能。一般的養(yǎng)護(hù)漿杯在常壓，最高溫度不超過(guò)90℃的條件下使用，還不能完全模擬井下高溫高壓的養(yǎng)護(hù)條件，優(yōu)選出來(lái)的增韌材料和設(shè)計(jì)的水泥漿體系無(wú)法確定是否能滿足高溫高壓下力學(xué)性能的需求，因此設(shè)計(jì)實(shí)用新型一種耐高溫高壓水泥石力學(xué)性能測(cè)試養(yǎng)護(hù)漿杯，該漿杯耐壓能力達(dá)21MPa，耐溫能力到達(dá)300℃，填補(bǔ)高溫高壓評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)的空白。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本實(shí)用新型的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供一種耐高溫高壓水泥石力學(xué)性能測(cè)試養(yǎng)護(hù)漿杯，耐壓能力達(dá)21MPa，耐溫能力到達(dá)300℃，且養(yǎng)護(hù)結(jié)束后脫模方便，水泥試塊完整，大小尺寸正好能進(jìn)行水泥石力學(xué)性能測(cè)試，不需要取芯、打磨和切割，填補(bǔ)高溫高壓評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)的空白，能優(yōu)選耐高溫高壓的增韌材料和設(shè)計(jì)新型耐高溫高壓水泥漿體系。本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種耐高溫高壓水泥石力學(xué)性能測(cè)試養(yǎng)護(hù)漿杯，包括外筒和設(shè)置在外筒內(nèi)部的內(nèi)筒；在外筒的上端連接有壓帽和上堵頭，在外筒的下端連接有底座和下堵頭；所述上堵頭安裝在壓帽上，其下部的外圓柱面與外筒的內(nèi)壁貼合，其下端面與內(nèi)筒的上端面貼合；所述下堵頭安裝在底座上，其上部的外圓柱面與外筒的內(nèi)壁貼合，其上端面與內(nèi)筒的下端面貼合；所述上堵頭和下堵頭將內(nèi)筒密封；所述壓帽設(shè)有內(nèi)螺紋，與外筒上端通過(guò)螺紋連接，所述底座設(shè)有內(nèi)螺紋，與外筒下端通過(guò)螺紋連接。所述內(nèi)筒包括兩個(gè)不銹鋼半圓環(huán)，每個(gè)不銹鋼半圓環(huán)的兩端均設(shè)有L型齒，兩個(gè)不銹鋼半圓環(huán)通過(guò)L型齒咬合形成圓筒結(jié)構(gòu)。在所述底座和壓帽上均開(kāi)有中心通孔；所述上堵頭的上部的外圓柱面上設(shè)有卡簧槽，在卡簧槽內(nèi)安裝有卡簧，上堵頭通過(guò)卡簧嵌入壓帽的中心通孔內(nèi)；所述下堵頭的下部的外圓柱面上設(shè)有卡簧槽，在卡簧槽內(nèi)安裝有卡簧，下堵頭通過(guò)卡簧嵌入底座的中心通孔內(nèi)；在所述上堵頭和下堵頭與外筒內(nèi)壁的接觸處均設(shè)有耐高溫高壓的密封圈。在所述上堵頭的中心開(kāi)有與其同軸線的中心通孔。所述外筒的上端和下端的外表面上均設(shè)有外螺紋，所述外筒的壁厚為10～15mm；所述內(nèi)筒的內(nèi)徑為40～60mm，厚度為5～10mm，高度為100～120mm，內(nèi)筒的外徑等于外筒的內(nèi)徑。所述上堵頭和下堵頭的最大外徑比外筒的內(nèi)徑大1～2mm；所述上堵頭的下端面、下堵頭的上端面的平整度均在0.1～0.2mm之間。在所述底座和壓帽的外表面均設(shè)有滾網(wǎng)紋。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：(1)本實(shí)用新型通過(guò)選用的絲扣寬度和不銹鋼外筒的壁厚實(shí)現(xiàn)了耐壓能力達(dá)21MPa，通過(guò)上下堵頭各有一個(gè)耐高溫高壓密封圈，實(shí)現(xiàn)了耐溫能力到達(dá)300℃，保證了水泥漿在高溫下不會(huì)從內(nèi)筒泄漏；(2)養(yǎng)護(hù)結(jié)束后脫模方便，水泥試塊完整，大小尺寸(水泥石力學(xué)性能推薦測(cè)試尺寸：直徑50mm,高100mm,高徑比為2：1為宜，本發(fā)明內(nèi)桶尺寸正好滿足這個(gè)要求。)正好能進(jìn)行水泥石力學(xué)性能測(cè)試，不需要取芯、打磨和切割，后續(xù)評(píng)價(jià)水泥石的力學(xué)性能，該性能真實(shí)反映井下水泥石的力學(xué)狀態(tài)。附圖說(shuō)明圖1本實(shí)用新型耐高溫高壓水泥石力學(xué)性能測(cè)試養(yǎng)護(hù)漿杯示意圖；圖2-1本實(shí)用新型耐高溫高壓水泥石力學(xué)性能測(cè)試養(yǎng)護(hù)漿杯中的內(nèi)桶的主視圖；圖2-2本實(shí)用新型耐高溫高壓水泥石力學(xué)性能測(cè)試養(yǎng)護(hù)漿杯中的內(nèi)桶的俯視圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述：如圖1所示，本實(shí)用新型耐高溫高壓水泥石力學(xué)性能測(cè)試養(yǎng)護(hù)漿杯主要包括以下幾個(gè)部分：卡簧1、上堵頭2、密封圈3、壓帽4、內(nèi)筒5、外筒6和下堵頭和底座7，具體如下：(1)底座和壓帽都有內(nèi)絲，外部采用滾網(wǎng)紋設(shè)計(jì)，提高手握抓力和摩擦力。內(nèi)部凹嵌一個(gè)可以活動(dòng)的堵頭，堵頭上面有耐高溫高壓的密封圈；(2)堵頭通過(guò)卡簧1和底座、壓帽4連接(在上下堵頭上各有一個(gè)能卡圓形卡簧的槽，卡簧設(shè)置在卡簧槽中)，堵頭可以上下活動(dòng)(當(dāng)壓帽和底座沒(méi)有擰緊時(shí)，上下堵頭能在壓帽和底座的中心通孔里活動(dòng)，而不會(huì)脫離壓帽，當(dāng)壓帽和底座擰緊時(shí)，上下堵頭會(huì)和內(nèi)筒端面緊緊貼合而不能活動(dòng)。)，保證其與內(nèi)筒的上下端面有效貼合；上堵頭一端在壓帽的內(nèi)側(cè)，另一端通過(guò)卡簧固定在壓帽的外側(cè)，保證堵頭能在壓帽的中心通孔里活動(dòng)，而不會(huì)脫離壓帽，這樣設(shè)計(jì)一方面容易找平，保證水泥漿固化后的端面平整，另一方面有利于上下堵頭與內(nèi)筒端面分離，方便脫模。(3)壓帽上的堵頭中心有排氣孔，同時(shí)也是熱電偶插孔和壓力傳導(dǎo)孔；(4)外筒帶外絲，能通過(guò)絲扣和底座、頂蓋連接，壁厚10～15mm，能保證承受21MPa的壓力；(5)如圖2-1和圖2-2所示，內(nèi)筒由兩半式的不銹鋼環(huán)組成，采取“L”型齒狀咬合，保證漿體不泄露，方便脫模，不需要借助外界壓力機(jī)。不銹鋼環(huán)的內(nèi)徑大約為40～60mm，不銹鋼環(huán)厚度5～10mm，不銹鋼環(huán)高度大約100～120mm，不銹鋼環(huán)的外徑等于外筒的內(nèi)徑，上下堵頭直徑略大于外筒的內(nèi)徑，大1～2mm即可；(6)該養(yǎng)護(hù)漿杯方便高溫高壓養(yǎng)護(hù)后脫模，脫模后水泥塊表面光滑，端面平整，具體原因如下：首先，上下堵頭表面平整，平整度在0.1～0.2mm之間，其次，上下堵頭能在壓帽和底座的中心通孔里活動(dòng)，而不會(huì)脫離壓帽，這樣設(shè)計(jì)一方面容易找平，保證水泥漿固化后的端面平整，最后，上堵頭有排氣排液孔，當(dāng)水泥漿倒多或者有氣泡時(shí)，多余的水泥漿和氣泡能通過(guò)排氣排液孔排除，保證上端面平整。實(shí)際使用時(shí)，先將外筒與下堵頭和底座于絲扣處擰緊并密封好，然后將內(nèi)筒放置到外筒里，裝水檢查密封性，如果不泄露，配置加有增韌材料的水泥漿體系，倒到與內(nèi)筒頂面處，蓋上堵頭和壓帽于絲扣處擰緊并密封好，放置到高溫高壓養(yǎng)護(hù)釜進(jìn)行相應(yīng)齡期的養(yǎng)護(hù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，冷卻到室溫脫模：首先壓帽和底座的絲扣不會(huì)和水泥漿直接接觸，只有上下堵頭和水泥漿接觸，當(dāng)絲扣擰松之后，上下堵頭很容易和內(nèi)筒的端面分開(kāi)；其次：內(nèi)筒是兩瓣式的不銹鋼環(huán)，“L”型齒狀咬合保證水泥漿不會(huì)泄漏到外桶，當(dāng)固化成型后，內(nèi)筒整體能從外筒脫出，之后水泥石很容易從兩瓣式的不銹鋼環(huán)脫模，最后進(jìn)行水泥石力學(xué)性能測(cè)試。實(shí)例1：配制加有增韌材料的水泥漿倒入本專利漿杯內(nèi)，水泥漿密度1.88g/cm3，養(yǎng)護(hù)條件：130℃×21MPa×48h，同時(shí)做三組，取平均值，下同。實(shí)例2配制加有增韌材料水泥漿倒入一般養(yǎng)護(hù)磨具內(nèi)，水泥漿密度1.88g/cm3，養(yǎng)護(hù)條件：90℃×0.1MPa×48h。實(shí)例3配制不加增韌材料水泥漿倒入本專利漿杯內(nèi)，水泥漿密度1.88g/cm3，養(yǎng)護(hù)條件：130℃×21MPa×48h。編號(hào)抗壓強(qiáng)度/MPa彈性模量/GPa泊松比1328.50.252186.20.33429.60.22表1實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示，從表1可以發(fā)現(xiàn)：通過(guò)90℃×0.1MPa×48h條件下養(yǎng)護(hù)的水泥石抗壓強(qiáng)度偏小，彈性模量也偏小，對(duì)比本專利養(yǎng)護(hù)漿杯的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，經(jīng)過(guò)高溫高壓養(yǎng)護(hù)后的水泥石的力學(xué)狀態(tài)更能真實(shí)的反映井下水泥石的力學(xué)狀況，有利于優(yōu)選耐高溫高壓的增韌材料和設(shè)計(jì)新型的水泥漿體系。通過(guò)使用本實(shí)用新型的漿杯，耐壓能力達(dá)21MPa，耐溫能力到達(dá)300℃；養(yǎng)護(hù)結(jié)束后脫模方便，水泥試塊完整，大小尺寸正好能進(jìn)行水泥石力學(xué)性能測(cè)試，不需要取芯、打磨和切割，后續(xù)評(píng)價(jià)水泥石的力學(xué)性能，該性能真實(shí)反映井下水泥石的力學(xué)狀態(tài)。上述技術(shù)方案只是本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員而言，在本實(shí)用新型公開(kāi)了原理的基礎(chǔ)上，很容易做出各種類型的改進(jìn)或變形，而不僅限于本實(shí)用新型上述具體實(shí)施例所描述的結(jié)構(gòu)，因此前面描述的只是優(yōu)選的，而并不具有限制性的意義。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3