專利名稱：多表面介質(zhì)套管固結(jié)強度測定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及的是石油與天然氣工程固井質(zhì)量評價技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及的是多表面介質(zhì)套管固結(jié)強度測定裝置。
背景技術(shù)：
對石油與天然氣工程中的固井作業(yè)來說，界面膠結(jié)強度對固井質(zhì)量的影響很大，會直接影響油氣井的使用壽命和開發(fā)效益。國內(nèi)外學(xué)者研究認為固井質(zhì)量和界面膠結(jié)強度的優(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)強度，提高了固井質(zhì)量。目前，對多表面介質(zhì)套管固結(jié)強度測定裝置的研制還屬空白。該項裝置的缺少，阻礙了多表面介質(zhì)套管固井質(zhì)量評價 等相關(guān)問題的進一步研究，諸如表面介質(zhì)性能對固井質(zhì)量的影響研究、表面介質(zhì)參數(shù)對固井質(zhì)量的影響研究。盡管通過建立力學(xué)模型可以進行定性描述，在一定程度上滿足當前的需要，但無法給予直接的評價，從而影響了該技術(shù)的進一步發(fā)展。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供多表面介質(zhì)套管固結(jié)強度測定裝置，它用于解決目前通過建立力學(xué)模型只能對多表面介質(zhì)套管固結(jié)強度進行定性描述的問題。本實用新型解決其技術(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)強度測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)有滑動活塞，滑動活塞將上覆載加壓腔分隔為上、下兩個腔體；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)上安裝有信號檢測儀，信號檢測儀連接信號轉(zhuǎn)換裝置，信號轉(zhuǎn)換裝置連接計算機，計算機內(nèi)安裝有固結(jié)強度計算軟件，信號檢測儀、信號轉(zhuǎn)換裝置、計算機構(gòu)成固結(jié)強度檢測系統(tǒng)。通過固結(jié)強度檢測系統(tǒng)，可觀察并繪制應(yīng)力-應(yīng)變曲線，測定在不同圍壓條件下多表面介質(zhì)套管的固結(jié)強度。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)動滑動活塞對多表面介質(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，準備循環(huán)再次利用。本實用新型具有以下有益效果I、本實用新型可能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)、連續(xù)施加外載，實時繪制水泥環(huán)的應(yīng)力-應(yīng)變變化曲線，測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)強度。[0014]2、本實用新型圍壓加載系統(tǒng)控壓范圍大，可實現(xiàn)SOMPa控壓。3、本實用新型檢測精度高，系統(tǒng)精度可達O. OlMPa。4、本實用新型結(jié)構(gòu)工藝簡單、操作方便，可測圍壓范圍大。

圖I是本實用新型的結(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.壓力測定儀9.第二增壓裝置10.第二中間容器 11.壓力測定儀12.滑動活塞13.上覆載加壓腔14.信號檢測儀15.信號轉(zhuǎn)換裝置16.計算機17.真空控制閥18.真空測定儀19.真空抽吸裝置20.回收控制閥。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的說明如圖I所示，這種多表面介質(zhì)套管固結(jié)強度測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)有滑動活塞12，滑動活塞12將上覆載加壓腔13分隔為上、下兩個腔體；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，實驗運行時，由圍壓加載系統(tǒng)通過向密封的圍壓腔I中注入氣體對水泥環(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，實驗運行時由上覆壓載系統(tǒng)向上覆載加壓腔13中泵入氣體，驅(qū)動滑動活塞12向下移動，對多表面介質(zhì)套管和水泥環(huán)5施加上覆壓力。水泥環(huán)5安裝有信號檢測儀14，信號檢測儀14連接信號轉(zhuǎn)換裝置15，信號轉(zhuǎn)換裝置15連接計算機16，計算機16內(nèi)安裝有固結(jié)強度計算軟件，信號檢測儀14、信號轉(zhuǎn)換裝置15、計算機16構(gòu)成固結(jié)強度檢測系統(tǒng)。實驗運行時，隨著上覆壓載系統(tǒng)不斷施加壓力，信號檢測儀14實時接收水泥環(huán)7的應(yīng)力-應(yīng)變變化，通過信號轉(zhuǎn)換裝置15傳輸至計算機16，測定在不同圍壓條件下多表面介質(zhì)套管的固結(jié)強度。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、真空測定儀18和真空抽吸裝置19組成。實驗結(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將實驗用氣體排空。本實用新型工作時，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，實現(xiàn)多表面介質(zhì)套管和水泥環(huán)5剝離效果；信號檢測儀14監(jiān)測水泥環(huán)5的應(yīng)力-應(yīng)變變化，經(jīng)由信號轉(zhuǎn)換裝置15傳輸至計算機16，可測在不同圍壓條件下多表面介質(zhì)套管的固結(jié)強度。
權(quán)利要求1.一種多表面介質(zhì)套管固結(jié)強度測定裝置，其特征在于這種多表面介質(zhì)套管固結(jié)強度測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)有滑動活塞(12)，滑動活塞(12)將上覆載加壓腔(13)分隔為上、下兩個腔體；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)強度測定裝置，其特征在于所述的水泥環(huán)(5)上安裝有信號檢測儀(14)，信號檢測儀(14)連接信號轉(zhuǎn)換裝置(15)，信號轉(zhuǎn)換裝置(15)連接計算機(16)，信號檢測儀(14)、信號轉(zhuǎn)換裝置(15)、計算機(16)構(gòu)成固結(jié)強度檢測系統(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)強度測定裝置，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)強度測定裝置，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)強度測定裝置，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)、真空測定儀(18)和真空抽吸裝置(19)組成。
專利摘要本實用新型涉及的是多表面介質(zhì)套管固結(jié)強度測定裝置，這種多表面介質(zhì)套管固結(jié)強度測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)有滑動活塞，滑動活塞將上覆載加壓腔分隔為上、下兩個腔體；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。本實用新型可能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)、連續(xù)施加外載，實時繪制水泥環(huán)的應(yīng)力-應(yīng)變變化曲線，測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)強度。
文檔編號G01N3/36GK202599773SQ20122014056
公開日2012年12月12日 申請日期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, 趙萬春, 閆玉良, 劉鐵卜, 郭金玉 申請人:東北石油大學(xué)