一种水泥膨胀仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种水泥膨胀仪，包括水泥环组件，水泥环组件用于容纳水泥石，水泥环组件包括内圈和外圈，内圈和外圈之间的环状空腔结构用于容纳水泥石；外圈设置有检测结构，检测结构用于检测水泥环的膨胀程度；检测结构包括闭合状态和打开状态，在水泥环膨胀时检测结构由闭合状态转换为打开状态；以及端盖结构，端盖结构用于封闭环状空腔结构，端盖结构包括上端盖和下端盖，上端盖和下端盖设置在环状空腔结构的两端；本实用新型可应用于石油固井【技术领域】，应用本实用新型能够实现真实模拟井底的高温高压的养护环境，并实现有效监测水泥石的体系膨胀性能。
【专利说明】一种水泥膨胀仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及石油固井【技术领域】，尤其是一种水泥膨胀仪。
【背景技术】
[0002]目前，在石油固井领域，水泥石的收缩、膨胀性是行业普遍关心的问题。普通水泥石在凝固期间都会存在或多或少的体积收缩性，水泥石的体系收缩，或导致水泥石与一、二界面存在微环隙，会存在气窜、水窜的风险；将会直接导致固井质量较差，严重的会导致生产期间环空带压，威胁到整个平台的安全，从而导致投资几千万甚至上亿的井会报废。
[0003]现有技术中，为了有效预防或减少水泥石的体积收缩，本领域的技术人员常常会向水泥浆体内加入适量的膨胀剂；然而，目前使用的膨胀仪仅可观测岩样垂直向或水平向的线性膨胀变形，并不能监测到岩样的体系膨胀变形。在石油固井领域，水泥石的体系膨胀变形对整个固井作用的成败有着至关重要的作用；其次，现有技术中的膨胀仪大多是在常压和低于100°c的环境下养护，而实际情况是水泥石在井底高温高压的养护环境中发生的体积膨胀和收缩的监测，其观测水泥岩样的膨胀收缩结果具有一定的误差。
实用新型内容
[0004]本实用新型解决的技术问题是提供一种水泥膨胀仪，能够真实模拟井底的高温高压的养护环境，并实现有效监测水泥石的体系膨胀性能；能够快速优选出合适的水泥石膨胀剂，能够有效防止水泥石在井底的收缩性，能够有效提高固井质量。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种水泥膨胀仪，其特征在于，包括
[0006]水泥环组件，
[0007]所述水泥环组件用于容纳水泥石，所述水泥环组件包括内圈和外圈，所述内圈和外圈之间的环状空腔结构用于容纳所述水泥石；
[0008]所述外圈设置有检测结构，所述检测结构用于检测所述水泥环的膨胀程度；所述检测结构包括闭合状态和打开状态，在所述水泥环膨胀时所述检测结构由闭合状态转换为打开状态；以及
[0009]端盖结构，
[0010]所述端盖结构用于封闭所述环状空腔结构，所述端盖结构包括上端盖和下端盖，所述上端盖和所述下端盖设置在所述环状空腔结构的两端。
[0011]优选地，上述水泥膨胀仪还可具有如下特点，
[0012]所述上端盖设置有凸起结构，所述凸起结构嵌入所述环状空腔结构中，所述内圈、外圈与所述凸起结构紧贴连接。
[0013]优选地，上述水泥膨胀仪还可具有如下特点，
[0014]所述下端盖设置有空心凸起结构，所述空心凸起结构嵌入所述环状空腔结构中，所述内圈、外圈与所述空心凸起结构紧贴连接；
[0015]所述空心凸起结构顶端设置有密封隔片，所述密封隔片用于传递由所述下端盖向所述水泥环施加的压力。
[0016]优选地，上述水泥膨胀仪还可具有如下特点，
[0017]所述密封隔片为橡胶隔片。
[0018]优选地，上述水泥膨胀仪还可具有如下特点，
[0019]所述端盖结构设置有定位结构；
[0020]所述定位结构包括对称设置的2个通孔结构。
[0021]优选地，上述水泥膨胀仪还可具有如下特点，
[0022]所述上端盖与所述下端盖通过螺栓连接。
[0023]优选地，上述水泥膨胀仪还可具有如下特点，
[0024]所述下端盖均匀设置有8个空心凸起结构。
[0025]优选地，上述水泥膨胀仪还可具有如下特点，
[0026]所述检测结构为设置在所述外圈的细缝结构。
[0027]优选地，上述水泥膨胀仪还可具有如下特点，
[0028]所述环状空腔结构的截面为正方形。
[0029]优选地，上述水泥膨胀仪还可具有如下特点，
[0030]所述上端盖设置有泥浆注入孔和液面观测孔；
[0031]所述泥浆注入孔用于提供泥浆的注入通道，所述液面观测孔用于观测环状空腔结构中的泥浆液面高度，所述液面观测孔还用于提供环状空腔结构内的气体排出通道。
[0032]本实用新型上述技术方案具有如下有益效果:
[0033]本实用新型包括水泥环组件，水泥环组件用于容纳水泥石，水泥环组件包括内圈和外圈，内圈和外圈之间的环状空腔结构用于容纳水泥石；外圈设置有检测结构，检测结构用于检测水泥环的膨胀程度；检测结构包括闭合状态和打开状态，在水泥环膨胀时检测结构由闭合状态转换为打开状态；以及端盖结构，端盖结构用于封闭环状空腔结构，端盖结构包括上端盖和下端盖，上端盖和下端盖设置在环状空腔结构的两端；本实用新型通过上述结构能够实现模拟真实井底的高温高压的养护环境，并实现有效监测水泥石的体系膨胀性倉泛。
[0034]进一步的，下端盖设置有空心凸起结构，空心凸起结构嵌入环状空腔结构中，内圈、外圈与所述凸起结构紧贴连接；空心凸起结构顶端设置有密封隔片，密封隔片用于传递由下端盖向水泥环施加的压力；通过上述空心凸起结构能够实现压力的均匀传递，能够实现水泥环的均匀受压，能够有效提高装置检测的准确性；能够实现水泥环的高温高压养护，能够有效改善现有技术中的仪器仅能做水泥环常温养护的缺陷。
[0035]本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【专利附图】
【附图说明】
[0036]附图用来提供对本实用新型技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本实用新型的技术方案，并不构成对本实用新型技术方案的限制。
[0037]图1为本实用新型实施例的结构剖视图；
[0038]图2为本实用新型实施例的结构仰视图。
【具体实施方式】
[0039]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
[0040]本实用新型提供了一种水泥膨胀仪，结合图1、图2所示，可以包括
[0041]水泥环组件，水泥环组件用于容纳水泥石，水泥环组件包括内圈3和外圈1，内圈3和外圈I之间的环状空腔结构9用于容纳水泥石；外圈I设置有检测结构，检测结构用于检测水泥环的膨胀程度；检测结构包括闭合状态和打开状态，在水泥环膨胀时检测结构由闭合状态转换为打开状态；以及端盖结构，端盖结构用于封闭环状空腔结构9，端盖结构包括上端盖2和下端盖6，上端盖2和下端盖6设置在环状空腔结构9的两端。优选地，本实用新型具体操作中，环状空腔结构9的横截面可以为正方形，横截面为正方面的环状空腔结构9能够有效提高水泥的受压均匀性。
[0042]优选地，本实用新型具体操作中，检测结构为设置在外圈I的细缝结构；当水泥环刚开始养护时，检测结构为闭合状态；当水泥环开始膨胀时，检测结构开始由闭合状态转换为打开状态，此时可通过游标卡尺进行缝隙宽度的测量，进而实现膨胀参数的直接获得。
[0043]相应的，为了提高本实用新型测试操作的直观性；具体操作中，外圈I的细缝处可设置有相互接触凸起结构，通过观测并测量上述凸起结构的间距操作获得的测量数据较为准确，可有效减少因直接测量细缝带来的微小误差。
[0044]优选地，为了提高本实用新型水泥环的密封性能；具体操作中，上端盖2可以设置有凸起结构；其中，凸起结构安装过程中需嵌入环状空腔结构9中，内圈3、外圈I与凸起结构紧贴连接。
[0045]相应的，为了提高本实用新型测试环境的真实性；具体操作中，下端盖6可以设置有空心凸起结构8，空心凸起结构8嵌入环状空腔结构9中，内圈3、外圈I与空心凸起结构8紧贴连接；空心凸起结构顶端设置有密封隔片5。具体操作中，可在下端盖6外侧施加压力，所施加的压力通过密封隔片5可均匀传递给环状空腔9内的水泥环。优选地，本实用新型具体操作中，下端盖6可以均匀设置8个空心凸起结构。上述空心凸起结构与密封隔片的设置，能够实现水泥环的高温高压养护，能够有效改善现有技术中的仪器仅能做水泥环常温养护的缺陷。
[0046]优选地，本实用新型具体操作中，密封隔片5可以为橡胶隔片。
[0047]优选地，为了提高本实用新型的安装便捷性；具体操作中，端盖结构可以设置有定位结构；其中，定位结构可以包括对称设置的2个通孔结构4。可通过相应的定位销实现上端盖2与下端盖6的准确安装，能够有效避免因安装位置误差带来额测试作用失效情况的发生。
[0048]优选地，本实用新型具体操作中，上端盖2与下端盖6通过螺栓连接，相应的，具体操作中可设置有螺栓孔7。另外，端盖结构与水泥环组件均可以采用不锈钢材质，采用上述材质能够有效提高本实用新型的耐腐蚀性能。
[0049]优选地，本实用新型具体操作中，上端盖2可以设置有泥浆注入孔和液面观测孔；其中，泥浆注入孔用于提供泥浆的注入通道，液面观测孔用于观测环状空腔结构中的泥浆液面高度；上述泥浆注入孔和液面观测孔与设置能够有效提高本实用新型的操作便捷性，能够更加直观的观测环状空腔结构9的内部情况；其中，液面观测孔还可用于提供环状空腔结构内的气体排出通道。具体操作中，可根据实际情况选择相应的孔径，液面观测孔的孔径可大于液面观测孔的孔径。
[0050]本实用新型通过上述结构能够监测水泥石体系膨胀系数，而现有技术中的其他膨胀仪只能监测线性膨胀系数；另外，本实用新型也可模拟井底高温高压环境下的养护，而现有技术中其他膨胀仪只能模拟在常压和低于100°c的环境下养护；本实用新型提供的上述结构组成合理，具有明显的有益效果，易于推广和实施。
[0051]本领域的技术人员应该明白，虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
【权利要求】
1.一种水泥膨胀仪，其特征在于，包括 水泥环组件， 所述水泥环组件用于容纳水泥石，所述水泥环组件包括内圈和外圈，所述内圈和外圈之间的环状空腔结构用于容纳所述水泥石； 所述外圈设置有检测结构，所述检测结构用于检测所述水泥环的膨胀程度；所述检测结构包括闭合状态和打开状态，在所述水泥环膨胀时所述检测结构由闭合状态转换为打开状态；以及端盖结构， 所述端盖结构用于封闭所述环状空腔结构，所述端盖结构包括上端盖和下端盖，所述上端盖和所述下端盖设置在所述环状空腔结构的两端； 所述下端盖设置有空心凸起结构，所述空心凸起结构嵌入所述环状空腔结构中，所述内圈、外圈与所述空心凸起结构紧贴连接； 所述空心凸起结构顶端设置有密封隔片，所述密封隔片用于传递由所述下端盖向所述水泥环施加的压力。
2.根据权利要求1所述的水泥膨胀仪，其特征在于， 所述上端盖设置有凸起结构，所述凸起结构嵌入所述环状空腔结构中，所述内圈、外圈与所述凸起结构紧贴连接。
3.根据权利要求1所述的水泥膨胀仪，其特征在于， 所述密封隔片为橡胶隔片。
4.根据权利要求1或2或3所述的水泥膨胀仪，其特征在于， 所述端盖结构设置有定位结构； 所述定位结构包括对称设置的2个通孔结构。
5.根据权利要求1或2或3所述的水泥膨胀仪，其特征在于， 所述上端盖与所述下端盖通过螺栓连接。
6.根据权利要求1或2或3所述的水泥膨胀仪，其特征在于， 所述下端盖均匀设置有8个空心凸起结构。
7.根据权利要求1或2或3所述的水泥膨胀仪，其特征在于， 所述检测结构为设置在所述外圈的细缝结构。
8.根据权利要求1或2或3所述的水泥膨胀仪，其特征在于， 所述环状空腔结构的截面为正方形。
9.根据权利要求1或2或3所述的水泥膨胀仪，其特征在于， 所述上端盖设置有泥浆注入孔和液面观测孔； 所述泥浆注入孔用于提供泥浆的注入通道，所述液面观测孔用于观测环状空腔结构中的泥浆液面高度，所述液面观测孔还用于提供环状空腔结构内的气体排出通道。
【文档编号】G01N33/38GK203981671SQ201420103309
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年3月7日 优先权日:2014年3月7日
【发明者】罗宇维, 朱江林, 许前富, 赵琥, 王永松, 王玉田, 杨振宇, 吕维军 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油田服务股份有限公司, 沈阳金欧科石油仪器技术开发有限公司