一种确定高密度水泥浆沉降稳定性指标的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种确定高密度水泥浆沉降稳定性指标的装置，主要由左侧板、右侧板、前侧板和后侧板、底板和盖板组成，左侧板和右侧板为带有两条竖槽，槽的两侧分布有连接孔的平直板，其有效高度的延长部分带有起吊孔；前侧板和后侧板为平直板，分别嵌入左侧板与右侧板的竖槽中，用连接螺钉通过连接孔将右侧板与左侧板连接，使左侧板、右侧板、前侧板和后侧板形成内空为正方形横截面的立柱体；将底板与立柱体连接，盖板盖于立柱体顶部，形成底部和四周密封、内空横截面为正四边形的盛装水泥浆的立柱体。本实用新型原理可靠，操作简便，适用性强，利用该装置可提供更合理设计高密度和超高密度水泥浆综合性能的手段和方法，以满足高密度条件固井的要求。
【专利说明】一种确定高密度水泥浆沉降稳定性指标的装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及石油勘探开发领域钻井工程中固井用超高密度水泥浆凝结稳定性指标确定与评价的装置。
【背景技术】
[0002]油气井固井水泥浆的稳定性是否良好，会直接影响固井质量。为此，国内外有关公司、研究机构和学者提出了一些测试评价水泥浆沉降稳定性的方法:国外英国BP公司1990年研究出一种单筒式水泥沉降管和试验方法，测试评价水泥浆的稳定性；美国Halliburton公司用BP沉降法测定水泥浆稳定性，并采用稠化仪的停泵试验定性测定水泥浆稳定性对施工安全的影响。国内测试评价水泥浆沉降稳定性的装置有:多筒组合式水泥浆稳定性测试模(CN2116902U)，快拆装式水泥浆沉降稳定性检测装置(CN202854006U)等。评价水泥浆沉降稳定性的方法有:国家标准GB/T19139 - 2012《油井水泥试验方法》，其“15.6沉降试验”中规定了水泥浆静态沉降稳定性的测试评价方法；国内有多位学者也探讨了水泥浆稳定性的测试评价方法，如胡泽华，吴忠孚，黄柏宗.油井水泥浆高温高压稳定性的测试[J].1992(5);陶世平.固井水泥浆的稳定性探讨[J].西部探矿工程，1998 (3)；黄柏宗，李宝贵，李希珍，等.模拟井下温度压力条件的水泥浆沉降稳定性研究[J].钻井液与完井液，2000(2);于永金，靳建洲，齐奉忠，等.高温深井固井水泥浆稳定性探讨[J].西部探矿工程,2012 (5)等。除美国Halliburton公司结合了稠化仪停泵试验定性测定稳定性对施工安全的影响外，国内外其他装置和方法均为测试圆筒式沉降管中水泥浆静置2小时的游离液百分比，或其凝结形成水泥石柱的纵向密度变化百分比。相关标准中，只对水泥浆的自由液规定了具体指标，如行业标准SY/T6544 - 2010《油井水泥浆性能要求》中规定了常规密度水泥浆和密度1.60g/cm3低密度水泥浆游离液百分比的指标；《钻井手册》第二版(上册)中，在描述“水泥浆稳定性”要求时，引述国家标准GB/19139，给出了“要求水泥石柱顶部和底部的密度差不大于0.05g/cm3”的指标，但在该国标中实际并无此值的具体要求。因此，迄今仍没有具体规定水泥浆凝结形成水泥石柱纵向密度变化的沉降稳定性指标及其确定方法，尤其是高密度和超高密度水泥浆。
[0003]在实际工程中，往往用游离液指标作为水泥浆沉降稳定性设计指标，或参照行业标准SY/T5374.1 - 2008《固井作业规范》中施工作业对密度波动的要求，作为水泥浆沉降稳定性的指标。用停泵试验定性考察短期静置的沉降对施工安全的影响，对于工程实际，不同密度水泥浆在达到相同游离液指标的前提下，要实现综合性能的良好协调，其设计难度是不同的，尤其是高密度和超高密度水泥浆，过分追求沉降稳定性会牺牲水泥浆的配浆性能、流动性和水泥石的封固强度。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于提供一种确定高密度水泥浆沉降稳定性指标的装置，该装置基于模拟井下温度条件下，高密度水泥浆凝结形成水泥石柱的顶部段抗压强度刚好满足工程要求所对应的水泥石柱纵向密度分布的底部与顶部差值，作为该水泥浆的沉降稳定性密度差的限制指标，更接近工程实际。
[0005]为达到以上技术目的，本实用新型提供以下技术方案。
[0006]—种确定高密度水泥浆沉降稳定性指标的装置，主要由左侧板、右侧板、前侧板和后侧板、底板和盖板组成，所述左侧板和右侧板为带有两条竖槽，槽的两侧分布有连接孔的平直板，其有效高度的延长部分带有起吊孔，用于起吊装置。
[0007]所述前侧板和后侧板为平直板，高度等于左侧板和右侧板的有效高度，就是盛装水泥浆的有效高度，前侧板和后侧板分别嵌入左侧板与右侧板的竖槽中，用连接螺钉通过连接孔将右侧板与左侧板连接，使左侧板、右侧板、前侧板和后侧板形成内空为正方形横截面的立柱体。
[0008]所述底板用底板连接螺钉，通过底板螺栓孔与左侧板底部螺孔和右侧板底部螺孔，将底板与立柱体连接，所述盖板盖于立柱体顶部，形成底部和四周密封、内空横截面为正四边形的盛装水泥浆的立柱体。
[0009]该立柱体的有效高度为内空正方形边长的整倍数，如5?7倍，再加上横向等分切割该立柱体盛满水泥浆凝结形成水泥石柱的损耗量。
[0010]由于该装置密封部位均为平直面，涂抹一薄层密封脂就能有效密封，易拆装、操作简单方便。
[0011]该装置也可单用于测试水泥石柱的纵向密度分布，评价水泥浆的沉降稳定性。
[0012]与现有技术相比，本实用新型原理可靠，操作简便，适用性强，利用该装置可提供更合理设计高密度和超高密度水泥浆综合性能的手段和方法，以满足高密度条件固井的要求，具有广阔的市场前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型的结构示意图。
[0014]图中:1 一左侧板，2—左侧板连接孔，3—左侧板竖槽，4一左侧板底部螺孔，5—底板，6—底板连接螺钉，7—盖板，8—右侧板底部螺孔，9一右侧板，10—右侧板连接孔，11-连接螺钉，12一起吊孔，13一右侧板竖槽，14 一前侧板和后侧板。
【具体实施方式】
[0015]下面根据附图和实施例进一步说明本实用新型。
[0016]见图1。
[0017]一种确定高密度水泥浆沉降稳定性指标的装置，主要由左侧板1、右侧板9、前侧板和后侧板14、底板5和盖板7组成,所述左侧板I和右侧板9为平直板,左侧板I带有两条左侧板竖槽3，槽的两侧分布有左侧板连接孔2，右侧板9带有两条右侧板竖槽13，槽的两侧分布有右侧板连接孔10，左侧板I和右侧板9有效高度的延长部分带有起吊孔12，用于起吊装置。
[0018]所述前侧板和后侧板14为平直板，高度等于左侧板和右侧板的有效高度，就是盛装水泥浆的有效高度，前侧板和后侧板分别嵌入左侧板竖槽3与右侧板竖槽13中，用连接螺钉11通过右侧板连接孔10和左侧板连接孔2将右侧板与左侧板连接，使左侧板、右侧板、前侧板和后侧板形成内空为正方形横截面的立柱体。
[0019]所述底板5用底板连接螺钉6，通过底板螺栓孔与左侧板底部螺孔4和右侧板底部螺孔8，将底板与立柱体连接，所述盖板7盖于立柱体顶部，形成底部和四周密封、内空横截面为正四边形的盛装水泥浆的立柱体。
[0020]该立柱体的有效高度为内空正方形边长的整倍数(5?7倍)，再加上横向等分切割该立柱体盛满水泥浆凝结形成水泥石柱的损耗量。
[0021]本实用新型所述装置盛装水泥浆内空正方形的边长，以国家标准GB10238《油井水泥》和美国API标准中规定测试水泥石抗压强度时，试模应为50.8mmX 50.8mmX 50.8mm立方体，据此确定边长为50.8mm,高度为边长50.8mm的整倍数η再加上(η_1)个切割水泥石的损耗量(一个切割损耗量一般为2mm)。这样，利用本实用新型测定的抗压强度的方法，与国家标准和美国API标准一致，这更据说服力。
[0022]本实用新型中，根据水泥浆养护釜的釜体空间，一般取η = 5?7，常取η = 6，则装置盛装水泥浆的总有效高度为6X50.8mm+(6 — I) X2mm = 314.8mm，试验可得到6块50.8mmX 50.8mmX 50.8mm正方体水泥石试件,用于测试抗压强度和密度分布。
[0023]该装置在装配前，参照GB/T10139 — 2012《油井水泥试验方法》的“7.5.1试模准备”的方法，将该装置的密封面涂抹一薄层密封脂和装置内部盛装水泥浆的表面涂抹一薄层脱模剂后，连接各组成部分。注意各连接螺钉逐步紧固，使各密封面受力均匀确保密封。使用的密封脂和脱模剂，按参照GB/T10139 - 2012《油井水泥试验方法》的“7.4.7试模密封脂”和“7.4.8脱模剂”的要求选用。
【权利要求】
1.一种确定高密度水泥浆沉降稳定性指标的装置，主要由左侧板(I)、右侧板(9)、前侧板和后侧板(14)、底板(5)和盖板(7)组成，其特征在于，所述左侧板⑴和右侧板(9)为平直板，左侧板(I)带有两条左侧板竖槽(3)，槽的两侧分布有左侧板连接孔(2)，右侧板(9)带有两条右侧板竖槽(13)，槽的两侧分布有右侧板连接孔(10)，左侧板(I)和右侧板(9)带有起吊孔(12);所述前侧板和后侧板(14)为平直板，高度等于左侧板和右侧板的有效高度，前侧板和后侧板分别嵌入左侧板竖槽(3)与右侧板竖槽(13)中，用连接螺钉(11)通过右侧板连接孔(10)和左侧板连接孔(2)将右侧板与左侧板连接，使左侧板、右侧板、前侧板和后侧板形成内空为正方形横截面的立柱体；所述底板(5)用底板连接螺钉￠)，通过底板螺栓孔与左侧板底部螺孔(4)和右侧板底部螺孔(8)，将底板与立柱体连接，所述盖板(7)盖于立柱体顶部，形成底部和四周密封、内空横截面为正四边形的盛装水泥浆的立柱体。
2.如权利要求1所述的确定高密度水泥浆沉降稳定性指标的装置，其特征在于，所述立柱体的有效高度为内空正方形边长的5?7倍，再加上横向等分切割该立柱体盛满水泥浆凝结形成水泥石柱的损耗量。
【文档编号】G01N15/04GK204101409SQ201420591023
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年10月13日 优先权日:2014年10月13日
【发明者】张玉平, 杨远光, 宋元洪, 杨海涛, 和建勇, 宋剑鸣, 陈 光, 朱泽鑫 申请人:中国石油集团渤海钻探工程有限公司, 西南石油大学