一种油井水泥自修复测试装置及方法_2

文档序号:9563372阅读:来源:国知局
从而使得到的测试数据更加接近实际情况,为之后的应用研究提供更加可靠实用的测试数据。
[0056]本发明的测试装置的主体部分是用于容纳待测试水泥块的浆杯。如图1所示,浆杯30包括杯体19、上杯盖17、以及下杯盖20。其中上杯盖17以及下杯盖20分别密封式安装在杯体19的上下端。为了在浆杯内模拟高压环境,在浆杯30的上杯盖17上构建有流体注入口 31以及加压腔32。流体注入口 31贯穿上杯盖并与加压腔32连通,外界的流体管道通过一高压阀9连接到流体注入口 31。当装置运行时,高压流体通过流体注入口 31进入加压腔32,从而提高浆杯内部的压力,以实现高压环境的模拟。同时为了保持内部高压,浆杯30还包含用于密封的橡胶垫圈21和22。橡胶垫圈21安置在上杯盖17与杯体19的接口处,橡胶垫圈22安置在下杯盖20与杯体19的接口处。
[0057]水泥块的自修复过程简单来说就是消除其内部缝隙的过程,本发明的测试装置的测量目的之一就是实时测量待测水泥块内部缝隙的大小。不难理解,在水泥块缝隙的一端注入流体,在注入压力的作用下流体会通过水泥块的缝隙到达缝隙的另一端。在上述过程中,在注入压力保持不变的情况下,流经缝隙的流体的流量是由缝隙的大小决定的。也就是说,缝隙越小,流体的流量越小。因此,通过测量流经缝隙的流体的流量的数值就可以间接测量到水泥块内部的缝隙大小。
[0058]本发明即是通过上述原理测量水泥块内部的缝隙。为达成这一测量目的,在本实施例中,在下杯盖20上构建有流体排出口 33。从流体注入口 31注入的流体在注入压力的作用下到达流体排出口 33并被排出。同时浆杯30整体被构建成从流体注入口 31注入的流体只有通过浆杯30内的待测试水泥块的缝隙才可到达流体排出口 33。为了达成上述目的,杯体19内部用于容纳待测试水泥块的空腔被构造为上宽下窄的圆台。并且待测试水泥块也按照上述空腔的形状制备。如图2中水泥块23的形状就是配合杯体19内空腔的形状制备的。
[0059]在待测试水泥块被安装入杯体19后,水泥块在上方压力的作用下,其侧面会与杯体19内壁紧密贴合。同时杯体19内还包含有用于包裹待测试水泥块周壁的弹性密封件18。在本实施例中包裹待测试水泥块周壁的弹性密封件18是橡胶密封套,这进一步消除了待测试水泥块与杯体19内壁之间间隙,从而保证流体的通路只能是水泥块缝隙。
[0060]在实际使用时,待测试水泥块的安装方式如图2所示。在本实施例中,待测试水泥块23分为两件,将两件待测试水泥块拼合,其中间的缝隙就是实验所需的水泥块缝隙。为了保成缝隙的初始宽度,在两件水泥块中间还安置有缝隙隔片24,用以分隔两件水泥块从而在两件水泥块之间构建特定宽度的缝隙以模拟现实环境下水泥块内部的裂缝。在实际操作时,实验人员可以根据具体的实验需要选择特定厚度的缝隙隔片24,从而在待测试水泥块23间构造特定宽度的缝隙。组合完毕的水泥块23以及缝隙隔片24的外部形状配合杯体19的内部空腔形状,为上宽下窄的圆台。将组装完毕的水泥块23放入橡胶密封套18中,然后置入杯体19中。将橡胶垫圈22安装在下杯盖20的沟槽内,再将下杯盖20安装在杯体19的下端。将橡胶垫圈21安装在上杯盖17的沟槽内,再将上杯盖17安装在杯体19的上端。
[0061]为了提供用于加压以及流量测量的流体,本发明的装置还包含加压供液单元。加压供液单元通过流体管道连接到浆杯30的流体注入口 31。如图3所示,加压供液单元包括通过流体管道依次联通的增压泵3、高压油箱2、以及压力调节阀4。高压油箱2包含注入口与排出口,增压泵3从气源吸入空气并通过注入口给高压油箱2内部增压,高压油箱2内的流体在压力作用下从排出口流出。通过压力调节阀4调节流出的流体的液压,从而使达到预定液压的流体注入浆杯30。
[0062] 在本实施例中,加压供液单元还包括用于收集被浆杯30排出的流体的低压油箱1,其也包含注入口和排出口。低压油箱1的注入口通过流体管道与浆杯30的流体排出口33相连,低压油箱1的排出口通过流体管道与增压泵3连接。装置运行时,被浆杯30排出的流体进入低压油箱1。当低压油箱1中的流体量达到一定程度时,流体通过增压泵3,流入高压油箱2,进而实现了流体的循环使用。
[〇〇63] 为了在实际应用中更加方便的控制流体液压以及流动方式。在本实施例中,加压供液单元还包括一些辅助设备。低压油箱1和浆杯30之间还安装有防止流体回流的止回阀10以及辅助压力调节阀4控制液压的压力调节阀5,止回阀10 —端与流体排出口 33相连,一端与压力调节阀5相连,压力调节阀5连接到低压油箱1的注入口。在浆杯30的流体注入口处,安装有用于控制流体流入的高压阀9,高压阀9 一端与流体注入口 31相连,一端与调节阀4相连。并且在用于流体注入的流体管道和用于流体排出的流体管道之间安装有用于释放压力的压力释放阀14。
[〇〇64] 在这里需要指出的是,因为本发明中加压供液单元的作用是将流体以预定压力注入到浆杯中。所以本发明的加压供液单元的设计并不限于本实施例所描述的情况。只要可以实现将流体以预定压力注入到浆杯的设计都可以应用于本发明的加压供液单元。并且基于上述加压供液单元而构造成的本发明的测试装置都属于本发明的保护范围。例如,由于不考虑流体循环使用的情况,因此在本发明另一实施例中不包含低压油箱1。同时,在不影响装置正常运行的情况下,根据实际情况,可以不安装辅助装置中的压力调节阀5、止回阀10、高压阀9以及压力释放阀14中的一个或多个。
[〇〇65] 为了模拟高温环境,本发明的测试装置还包括加热单元。如图3所示,本实施例的加热单元包括加热器11与保温层12。加热器11被构造成包含空腔的杯状,且空腔的形状配合浆杯30的外部形状,从而在其空腔部分可以放置浆杯30。在加热器11外壁包裹安装有用于隔热保温的保温层12。
[〇〇66]由于加热单元的功能是将待测水泥块加热到预定温度,从而模拟高温环境。因此加热单元的设计并不限于本实施例中所描述的情况,任何可以达成将待测水泥块加热到预定温度的设计都可以应用于本发明的加热单元。并且基于上述加热单元而构造成的本发明的测试装置都属于本发明的保护范围。
[〇〇67] 为测量所需要的数据以及确定流体压力和浆杯内部温度为预定值,本发明的测试装置还包含监测单元,其用以实时采集流体的流量、压力以及浆杯内部的温度参数。如图3所示,在本实施例中,监测单元包括多个监测传感器/仪表以及数据收集模块16
[0068]为确定浆杯30内部的压力,本实施例中的监测单元包括安装在流体管道上的液压表8,其安装位置靠近浆杯30的流体注入口 31,从而可以比较准确的通过流体液压了解浆杯30内部的压力数据。为确定浆杯内部温度,本实施例中的监测单元还包括热电偶13和温度表,热电偶13安装在浆杯30内部。如图1所示,在杯体19侧壁内部构建有插槽34,装置运行时,热电偶13被插入到插槽34中。热电偶13的一端与温度表相连,研究人员可以通过温度表读出浆杯内部的温度。同时为确定流体当前的流量,本实施例中的监测单元还包括流量计6,其安装在流体管道内靠近流体注入口 31的位置上,研究人员可以通过流量计6来读出流体的流量。在本实施例中,监测单元还包含安装在流体管道内的液压传感器7,同时流量计6以及热电偶13还包含数据输出端。液压传感器7、热电偶13以及流量计6的数据输出端连接到数据收集模块16,从而数据收集模块16可以收集到流量、液压、温度传感数据。
[0069]本实施例的监测单元还包含数据处理模块15。其连接到数据收集模块16,用于分析处理来自数据收集模块16的液压、温度、流量数据。数据处理模块15通过分析来自数据收集模块16的液压、温度数据从而得到浆杯30内部的压力温度情况,进而为控制加热单元加热以及加压供液单元加压提供数据支持。同时数据处理模块15还根据流量数据以及计时记录生成流量-时间曲线从而反映水泥石裂缝的愈合状况。基于数据处理模块15,研究人员可以直接得到记录结果数据,从而减轻了研究人员的工作量。
[0070]不难看出,在本实施例中,测试装置采用了两套监测模式,一套是直观监测,通过液压表8、流量计6以及温度表直接的将测量数据展现给研究人员。研究人员基于直接看到的数据操作装置或是记录数据结果。
[0071]另一套监测模式是基于计算机系统的监测。首先数据收集模块16收集流量计6、液压传感器7、热电偶13的数据,然后数据处理模块15分析处理来自数据收集模块16的液压、温度、流量数据,从而自动控制测试装置并记录/输出测试结果。测试装置通过计算机采集数据,实时自动观测记录流量随时间的变化,从而研究人员可以直接得到记录结果数据,减轻了研究
当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1