固井水泥石三轴试验试样制备模具及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及固井水泥石力学性能测试领域，具体涉及一种固井水泥石三轴试验试样制备模具及其制备方法。
【背景技术】
[0002]在石油天然气勘探开发过程中，固井是保证石油天然气开采安全性和生产效益的重要因素，而在固井过程中，使用的水泥石力学性能是否满足井底工况要求，直接影响着井筒长期封固质量。因而测试固井水泥石的力学性能是固井方面研究的重点之一。
[0003]目前对于水泥石力学性能的测试，主要采用50.8X50.8X50.8(mm)的立方体，使用压力机开展试验，以求得其单轴抗压强度。但实际工况是，固井水泥石在井下，处于温度和三轴应力共同影响的工况。因此，为了对水泥石的力学性能进行更全面真实的测试，需要使用微机控制电液伺服水泥石三轴试验机系统对尺寸为Φ 25.4 X 50.8(mm)的圆柱形试样进行试验。但目前水泥石试样的制备，主要是采用立方体取芯的形式来获取，先制作好一个大的立方体，然后从这个大的立方体中切割出各个小试样，进行测试。该方法不仅操作繁琐，而且较难保证不对试样产生潜在损伤及尺寸精度的影响。
[0004]综上所述，现有技术中至少存在以下问题:通过切割方式制取的固井水泥石三轴试验试样，对试样产生潜在损伤，影响实验的准确性和精度。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种固井水泥石三轴试验试样制备模具及其制备方法，以解决现有的通过切割方式制取的固井水泥石三轴试验试样，对试样产生潜在损伤的问题。
[0006]为此，本发明提出一种固井水泥石三轴试验试样制备模具，所述固井水泥石三轴试验试样制备模具包括:至少一个注模单元，所述注模单元包括:第一模具和第二模具；
[0007]所述第一模具的顶部和所述第二模具的顶部平齐;所述第一模具的底部和所述第二模具的底部平齐；
[0008]所述第一模具具有半圆形的第一内腔；
[0009]所述第二模具具有半圆形的第二内腔；
[0010]所述第一内腔和所述第二内腔对接形成第一圆柱形内腔。
[0011]进一步地，
[0012]所述注模单元还包括:与所述第一模具和第二模具高度相同的第三模具；
[0013]所述第三模具的底部和所述第二模具的底部平齐;所述第三模具的顶部和所述第二模具的顶部平齐;所述第三模具具有半圆形的第三内腔；
[0014]所述第二模具还具有半圆形的第四内腔，其中，所述第二内腔和第四内腔分别位于所述第二模具的两侧，所述第三内腔和所述第四内腔对接形成第二圆柱形内腔；
[0015]所述第一圆柱形内腔与所述第二圆柱形内腔的大小和形状相同。
[0016]进一步地，所述注模单元还包括:连接所述第一模具、第二模具和第三模具的横向连接螺栓，所述横向连接螺栓的长度方向垂直所述第一圆柱形内腔的轴线。
[0017]进一步地，所述注模单元还包括:底板，所述第一模具、第二模具和第三模具的底部平齐的支撑在所述底板上，所述底板封堵住所述第一内腔、第二内腔、第三内腔和所述第四内腔的底部。
[0018]进一步地，
[0019]所述注模单元的数目为多个，多个所述注模单元依次从下至上叠加，上方的注模单元的底板盖压并封堵在下方的注模单元的第一内腔、第二内腔、第三内腔和所述第四内腔的顶部；
[0020]所述固井水泥石三轴试验试样制备模具还包括:盖压在最上方的注模单元之上的盖板，所述盖板封堵在最上方的注模单元的第一内腔、第二内腔、第三内腔和第四内腔的顶部。
[0021]进一步地，所述第一内腔、第二内腔、第三内腔和所述第四内腔均为竖直的通孔。
[0022]进一步地，最下方的注模单元的底板的底部设有支脚。
[0023]进一步地，多个所述注模单元分为最上方的注模单元、最下方的注模单元以及位于最上方的注模单元与最下方的注模单元之间的中间的注模单元；
[0024]所述盖板以及位于中间的注模单元的底板均设有多个传压孔，各所述传压孔分别从最上方的注模单元以及中间的注模单元的底板的外侧壁延伸并连通至各所述第一圆柱形内腔或各所述第二圆柱形内腔。
[0025]进一步地，所述固井水泥石三轴试验试样制备模具还包括:连接孔和设置在所述连接孔中的纵向连接螺栓，所述连接孔设置在各所述注模单元的第二模具中，并且所述纵向连接螺栓从上至下串联连接各所述注模单元的底板。
[0026]进一步地，各所述注模单元中，所述第二模具的两侧还设有凸起，所述凸起位于所述第二内腔和和所述第四内腔之外，所述第一模具和第三模具的侧向分别设有与所述凸起卡接的凹槽。
[0027]进一步地，所述固井水泥石三轴试验试样制备模具包括三个依次从下至上叠加的所述注模单元，所述盖板中还设有供所述纵向连接螺栓通过的贯穿孔。
[0028]进一步地，每个所述注模单元中，所述第一圆柱形内腔与所述第二圆柱形内腔的数目分别是3个。
[0029]进一步地，所述第一圆柱形内腔与所述第二圆柱形内腔的尺寸均为Φ25.4mmX52mm0
[0030]本发明还提出一种固井水泥石三轴试验试样的制备方法，所述制备方法包括以下步骤:
[0031]步骤A:在底板上安装并固定好第一模具和第二模具，使第一模具和第二模具对接形成第一圆柱形内腔；
[0032]步骤B:将制备好的水泥浆，倒入所述第一圆柱形内腔中，完成灌浆；
[0033]步骤C:在所述第一模具和第二模具的顶部盖压盖板，使所述盖板封堵在所述第一圆柱形内腔的顶部;使所述底板、第一模具、第二模具和盖板形成一个注模单元；
[0034]步骤D:将所述底板、第一模具、第二模具和盖板放入养护釜中，进行养护；
[0035]步骤E:达到养护时间后，从所述养护釜取出所述底板、第一模具、第二模具和盖板，然后拆开所述第一模具和第二模具，得到所需的试样。
[0036]进一步地，所述第一模具的顶部和所述第二模具的顶部平齐;所述第一模具的底部和所述第二模具的底部平齐；
[0037]所述第一模具具有半圆形的第一内腔；
[0038]所述第二模具具有半圆形的第二内腔；
[0039]所述第一圆柱形内腔由所述第一内腔和所述第二内腔对接形成。
[0040]进一步地，所述步骤A还包括:
[0041]在形成所述第一圆柱形内腔后，将第三模具安装在所述底板上，并且使所述第三模具与所述第二模具对接形成第二圆柱形内腔;所述第一圆柱形内腔与所述第二圆柱形内腔的大小和形状相同；
[0042]其中，所述第三模具的底部和所述第二模具的底部平齐;所述第三模具的顶部和所述第二模具的顶部平齐;所述第三模具具有半圆形的第三内腔；
[0043]所述第二模具还具有半圆形的第四内腔，其中，所述第二内腔和第四内腔分别位于所述第二模具的两侧。
[0044]进一步地，所述步骤B还包括:将制备好的水泥浆，倒入所述第二圆柱形内腔中。
[0045]进一步地，所述步骤C具体包括:在所述第一模具、第二模具和第三模具的顶部盖压盖板，使所述盖板封堵在所述第一圆柱形内腔和第二圆柱形内腔的顶部。
[0046]进一步地，步骤D具体包括:将所述底板、第一模具、第二模具、第三模具和盖板放入养护釜中，进行养护。
[0047]进一步地，所述步骤E具体包括:达到养护时间后，从所述养护釜取出所述底板、第一模具、第二模具、第三模具和盖板，然后拆开所述第一模具、第二模具和第三模具，得到所需的试样。
[0048]本发明还提出一种固井水泥石三轴试验试样的制备方法，所述制备方法包括以下步骤:
[0049]步骤Al:制备第一个注模单元；
[0050]步骤B1:对第一个注模单元灌浆，将制备好的水泥浆，倒入所述注模单元中；
[0051 ]步骤Cl:依次制备多个注模单元并灌浆；
[0052]步骤Dl:盖压盖板，在最上方的注模单元之上盖压盖板；
[0053]步骤El:养护，将所有的注模单元和盖板放入养护釜中；
[0054]步骤Fl:拆模取样，达到养护时间后，从所述养护釜取出所有的注模单元和盖板，分别拆开各注模单元得到所需的试样。
[0055]进一步地，所述制备方法具体包括以下步骤:
[0056]步骤A10:在底板上安装并固定好第一模具、第二模具和第三模具，使第一模具和第二模具对接形成第一圆柱形内腔;第三模具与所述第二模具对接形成第二圆柱形内腔；所述底板，所述第一模具、第二模具和第三模具形成一个注模单元；
[0057]步骤B10:将制备好的水泥浆，倒入所述第一圆柱形内腔中与所述第二圆柱形内腔中，完成一个注模单元的灌浆；
[0058]步骤C1:在灌浆后的所述注模单元的顶部再安装上方的注模单元并完成上方的注模单元的灌浆直至完成所有的注模单元的灌浆；
[0059]步骤D10:在最上方的注模单元之上盖压盖板，所述盖板封堵在最上方的注模单元的第