一种用于检测水泥石弹性模量的模具装置的制作方法

本实用新型涉及一种用于检测水泥石弹性模量的模具装置，属于水泥性能检测设备技术领域。

背景技术：

近年来，随着油气井固井及增产工艺复杂程度的逐渐提高，井口冒油、冒气现象不断出现。固井水泥环完整性的重要性日益获得高度关注。通过大量的研究表明，水泥环的完整性取决于抗压强度和变性能力。井下外载荷作用下，水泥环可能存在两种形式的破坏，一是当外载荷超过水泥石的强度极限时，水泥环将产生强度破坏；二是在外部作用力下水泥环内部出现微裂纹或体积收缩，导致密封失效。

为了改善水泥环的完整性，油井水泥设计时开始同时考虑水泥石的强度和变性能力两个方面的指标，其中一个重要的新增指标为水泥石的弹性模量。弹性模量又称杨氏模量，是一种表征物体弹性变形难易程度的方式，其定义为为应力与应变之比。水泥石的弹性模量值越低表示材料的韧性越好，脆性越低，有利于提高水泥环的完整性。因此，开发具有低弹性模量的水泥是目前固井水泥的重要研究方向。

弹性模量的检测方法有两种，一种是材料在单轴应力条件下检测弹性模量值，这种方法适用于大多数材料，检测方法简单，通过一般的抗压试验机即可完成。第二种是三轴应力条件下检测，主要用于岩石的力学性能检测。水泥环在地层中的受力状态同岩石接近，因此采用三轴应力环境进行水泥石弹性模量检测获得广泛认同。

所谓三轴应力即材料除上下施加作用力外，需在四周同时施加作用力，模拟岩石在地层中四周受力的力学状态，因此，需要特殊的力学检测设备进行检测。目前常用的岩石三轴应力试验机是检测水泥石弹性模量的理想设备，但是，该类设备昂贵，用途范围小，在水泥石性能检测领域推广存在很大困难。

技术实现要素：

本实用新型旨在解决现有技术中采用岩石三轴应力试验机来检测水泥石的弹性模量存在的价格昂贵、用途范围小等技术问题，提供一种新的水泥石弹性模量的检测装置，通过环形模具、底板、盖板以及上垫块、下垫块的设置，结构简单，大大降低检测成本。

为了实现上述发明目的，本实用新型的技术方案如下：

一种用于检测水泥石弹性模量的模具装置，其特征在于：包括上垫块、下垫块、环形模具、设于环形模具下方的底板、设于环形模具上方的顶盖，所述顶盖与环形模具之间通过多个第一螺栓固定，所述环形模具与底板之间通过多个第二螺栓固定；所述底板和顶盖中心位置分别设有第一凸起和第二凸起。

使用本实用新型的模具装置进行水泥石弹性模量检测的方法：

先将环形模具与底板固定，涂上脱模剂后，将制备好的水泥浆体倒入环形模具内，然后将顶盖盖上并固定，然后将整个模具装置置于养护环境中进行养护；养护完成后，取掉底板、上盖，将上垫块、下垫块分别置于环形模具上下位置处，最后将模具装置置于压力试验机中，进行力学性能的测试。

为了更好地实现本实用新型，所述顶盖上设有手柄。

所述顶盖上设有小孔。

所述环形模具的材质为钢材。

进一步地，所述第一凸起、第二凸起的高度为5mm。

所述环形模具外壁设有应力应变片，所述应力应变片的另一端连接有动态应变仪。

所述应力应变片设有4个，均匀分布于所述环形模具四周的表面，以实现多部位观察。

本实用新型的有益效果：

（1）本实用新型通过环形模具、底板、盖板以及上垫块、下垫块等部件的设置，可在现有压力试验机中进行测试，不需要另外购置检测设备，降低检测成本，解决现有技术中设备昂贵，用途范围小的技术问题，另外，本实用新型还通过第一凸起和第二凸起的设置，以方便上垫块和下垫块的安装；本实用新型的装置具有结构简单和操作方便的优点。

（2）本实用新型的顶盖上设有手柄，以方便操作人员安装和取下顶盖。

（3）本实用新型的顶盖上设有小孔，在水泥浆注入模具后，多余的水泥浆通过小孔排出，提高检测效率。

（4）本实用新型环形模具外壁设有应力应变片，所述应力应变片的另一端连接有动态应变仪，可直观、清楚地看到随压力变化，水泥石的变形情况，便于操作人员更好地分析数据。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的装置在水泥石养护时的剖视结构示意图；

图3为本实用新型的俯视结构示意图；

图4为底板的结构示意图；

图5为顶盖的结构示意图。

其中，1-上垫块，2-下垫块，3-环形模具，4-底板，5-顶盖，6-第一螺栓，7-第二螺栓，8-第一凸起，9-第二凸起，10-手柄，11-小孔，12-应力应变片，13-动态应变仪。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1

一种用于检测水泥石弹性模量的模具装置，如图1~3所示，包括上垫块1、下垫块2、环形模具3、设于环形模具3下方的底板4、设于环形模具3上方的顶盖5，所述顶盖5与环形模具3之间通过多个第一螺栓6固定，所述环形模具3与底板4之间通过多个第二螺栓6固定；所述底板4和顶盖5中心位置分别设有第一凸起8和第二凸起9，第一凸起和第二凸起如图4和图5所示。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上，为了方便对顶盖的操作，在所述顶盖5上设有手柄10。

为了方便多余水泥浆的排出，在所述顶盖5上设有小孔11。

本实施例的环形模具材质为钢材。

本实施例中，第一凸起和第二凸起的高度为5mm。

实施例3

本实施例在实施例2的基础上，环形模具3外壁设有应力应变片12，所述应力应变片12的另一端连接有动态应变仪13。

进一步地，所述应力应变片12设有4个，均匀分布于所述环形模具3四周的表面。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。