水泥石与套管粘接力测定装置及利用其进行固井冲洗液冲洗效果的评价方法
【专利摘要】本发明公开了一种水泥石与套管粘结力测定装置及利用其进行固井冲洗液冲洗效果的评价方法，该装置包括浆杯、浆杯架、挡板和液压千斤顶；挡板可拆卸式的固定在浆杯底部，同时浆杯可拆装式的设置于浆杯架上，液压千斤顶设置于挡板一侧，其活塞能推动挡板发生轴向运动。利用该装置进行固井冲洗液冲洗效果的评价方法，步骤如下：将挡板外缘涂上润滑油后置于浆杯内，利用螺栓固定；充入水泥浆，养护成水泥石；而后将浆杯固定在浆杯架上，启动液压千斤顶，活塞推动挡板对水泥石施加轴向压力，当水泥石与浆杯滑脱时，记录此时压力表读数计算剪切应力。该方法依据水泥石和套管之间的剪切应力评价两者之间粘结力的大小，量化评价清洗效果。
【专利说明】
水泥石与套管粘接力测定装置及利用其进行固井冲洗液冲洗 效果的评价方法
技术领域
[0001] 本发明涉及石油钻探技术领域，特别是涉及一种水泥石与套管粘结力测定装置及 利用其进行固井冲洗液冲洗效果的评价方法。
【背景技术】
[0002] 钻井液洗井残留在套管和井壁上的泥饼会影响水泥与套管胶结，虽然都用冲洗液 清洗，但洗井参数依经验进行，效果靠定性评价，没有专门的检测装置及方法，检测方法的 缺失和手段粗糙无疑会对冲洗质量的评价产生影响。支撑套管是水泥石的重要作用之一， 纵向的支撑效果是检测其承担套管重量和特殊作业产生的粘接力，量化成套管(井壁)与水 泥石间的剪切应力。冲洗液未将泥饼清洗干净，由于水泥石与套管之间油膜的存在，剪切应 力减小。因此，用比较剪切应力的方法间接衡量冲洗液的驱油效果，以定量指标替代定性评 价，既科学合理又实用。但是目前尚未见相关设备。
【发明内容】
[0003] 本发明提供一种水泥石与套管粘结力测定装置及利用其进行固井冲洗液冲洗效 果的评价方法，利用水泥石与套管粘结力测定装置可依据水泥石和套管之间的剪切应力评 价两者之间粘结力的大小，继而判断清洗液的清洗效果;方法简单，能定量测定结果。
[0004] 为此，本发明的技术方案如下：
[0005] -种水泥石与套管粘结力测定装置，包括浆杯、浆杯架和液压千斤顶;所述浆杯包 括筒状的浆杯本体、设置于所述浆杯本体底部的凸缘和挡板;所述挡板设置于浆杯本体底 部，其厚度高于凸缘的高度;所述凸缘沿周向设置有多个螺孔，所述挡板对应所述凸缘上螺 孔的位置设有沉孔，螺栓穿过螺孔和沉孔将所述挡板固定在所述浆杯本体底部;所述浆杯 架包括支架、固定设置在所述支架上的至少两个夹持环;夹持环平行设置，用于固定所述浆 杯;所述夹持环均由上半环和下半环组成;所述浆杯固定在浆杯架上后其设置挡板一侧固 定安装有液压千斤顶;所述液压千斤顶的活塞能推动挡板运动。
[0006] 进一步，所述液压千斤顶的活塞的中轴线趋近于所述浆杯固定在浆杯架上后的中 轴线。
[0007] 进一步，所述浆杯固定在浆杯架上时，凸缘位于接近液压千斤顶侧夹持环的外侧。
[0008] 进一步，所述挡板上沉孔的直径为挡板厚度的1/4~1/3。
[0009] 进一步，所述上半环与下半环通过螺栓连接后构成夹持环，或者所述上半环与下 半环通过卡结的方式构成夹持环。
[0010]进一步，浆杯内设有刻度。
[0011] 利用所述水泥石与套管粘结力测定装置进行固井冲洗液冲洗效果的评价方法，包 括以下步骤：
[0012] 1)将挡板外缘涂上润滑油后置于浆杯内，利用螺栓固定；
[0013] 2)向所述浆杯内充入定量水泥浆，养护成水泥石；
[0014] 3)将所述浆杯冷却至室温后拆掉用于固定所述挡板的螺栓，将浆杯平放在浆杯架 上，凸缘卡在接近液压千斤顶侧的夹持环外侧;将夹持环的上、下半环固定；
[0015] 4)启动液压千斤顶，活塞推动挡板对水泥石施加轴向压力，当水泥石与浆杯滑脱 时，记录此时液压千斤顶的压力表的压强读数P，结合浆杯内径D、水泥石长度L，依据以下公 式计算剪切应力τ:
[0016]
ρ
[0017] 该水泥石与套管粘结力测定装置将养护好水泥浆的浆杯固定于该装置的浆杯支 架上，启动液压千斤顶将水泥石从浆杯中整体顶出，依据液压千斤顶的压力表读数，计算出 水泥石脱离浆杯时的剪应力，依据剪应力评价粘接力大小，判断清洗液清洗效果。该装置结 构简单，能以具体数值反应清洗结果，直观、准确。
【附图说明】
[0018] 图1为本发明提供的水泥石与套管粘结力测定装置的结构示意图；
[0019] 图2a为浆杯的剖面图；
[0020]图2b为浆杯的俯视图；
[0021]图3a为挡板的俯视图；
[0022]图3b为挡板的剖面图；
[0023]图4为浆杯架的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]以下结合附图和【具体实施方式】对本发明的技术方案进行详细描述。
[0025] 如图1~4所示，一种水泥石与套管粘结力测定装置，包括浆杯1、浆杯架4和液压千 斤顶3;浆杯1包括筒状的浆杯本体、设置于浆杯本体底部的凸缘2和挡板101;挡板101设置 于浆杯本体底部，其厚度高于凸缘2的高度；凸缘2沿周向设置有多个螺孔，挡板101对应凸 缘2上螺孔的位置设有沉孔102，螺栓穿过螺孔和沉孔将挡板101固定在浆杯本体底部;浆杯 架4包括支架404、固定设置在支架404上的至少两个夹持环;夹持环平行设置，用于固定浆 杯1;夹持环均由上半环403和下半环404组成，上半环401与下半环402通过螺栓403连接后 构成夹持环，或者上半环401与下半环402通过卡结的方式构成夹持环;浆杯1固定在浆杯架 4上后其设置挡板101-侧固定安装有液压千斤顶3;液压千斤顶3的活塞302能推动挡板101 运动。浆杯1固定在浆杯架4上时，凸缘2位于接近液压千斤顶3侧夹持环的外侧。优选，挡板 101上沉孔102的直径为挡板101厚度的1/4~1/3;再优选，液压千斤顶3的活塞302的中轴线 趋近于浆杯1固定在浆杯架4上后的中轴线。
[0026] 作为本发明的优选技术方案，浆杯1内设有刻度。
[0027] 使用时，将档板101外缘涂少许润滑油，固定于浆杯1底部，充入定量水泥浆(浆杯 内有刻度)后，在养护条件将水泥浆养护成水泥石，取出浆杯1冷却至常温，将固定浆杯档板 的螺栓卸松后凸缘2端靠近液压千斤顶3-侧平放于于浆杯架4下半环上，凸缘2侧面靠紧浆 杯架的夹持环，固定上半环401，启动液压千斤顶3,活塞302推动浆杯档板101对水泥石施加 轴向压力，当压力达到一定值时，水泥石与浆杯1滑脱，用此时的液压千斤顶3的压力表301 的压强读数P、浆杯内径D、和水泥石长度L，依据以下公式计算出剪切应力τ。从而评价套管 是否清洗干净。
[0028]
【主权项】
1. 一种水泥石与套管粘结力测定装置，包括浆杯（1)、浆杯架(4)和液压千斤顶(3);其 特征在于:所述浆杯（1)包括筒状的浆杯本体、设置于所述浆杯本体底部的凸缘(2)和挡板 (101);所述挡板(101)设置于浆杯本体底部，其厚度高于凸缘(2)的高度;所述凸缘(2)沿周 向设置有多个螺孔，所述挡板(101)对应所述凸缘(2)上螺孔的位置设有沉孔(102)，螺栓穿 过螺孔和沉孔将所述挡板（101)固定在所述浆杯本体底部;所述浆杯架(4)包括支架(404)、 固定设置在所述支架(404)上的至少两个夹持环;夹持环平行设置，用于固定所述浆杯（1); 所述夹持环均由上半环(403)和下半环(404)组成;所述浆杯（1)固定在浆杯架(4)上后其设 置挡板(101)-侧固定安装有液压千斤顶(3);所述液压千斤顶(3)的活塞(302)能推动挡板 (101)运动。2. 如权利要求1所述水泥石与套管粘结力测定装置，其特征在于:所述浆杯（1)内设有 刻度。3. 如权利要求1或2所述水泥石与套管粘结力测定装置，其特征在于:所述液压千斤顶 (3)的活塞(302)的中轴线趋近于所述浆杯(1)固定在浆杯架(4)上后的中轴线。4. 如权利要求1或2所述水泥石与套管粘结力测定装置，其特征在于:所述浆杯（1)固定 在浆杯架(4)上时，凸缘(2)位于接近液压千斤顶(3)侧夹持环的外侧。5. 如权利要求1或2所述水泥石与套管粘结力测定装置，其特征在于:所述挡板（101)上 沉孔(102)的直径为挡板(101)厚度的1/4~1/3。6. 如权利要求1或2所述水泥石与套管粘结力测定装置，其特征在于:所述上半环(401) 与下半环(402)通过螺栓(403)连接后构成夹持环，或者所述上半环(401)与下半环(402)通 过卡结的方式构成夹持环。7. 利用如权利要求1所述水泥石与套管粘结力测定装置进行固井冲洗液冲洗效果的评 价方法，其特征在于包括W下步骤： 1) 将挡板（101)外缘涂上润滑油后置于浆杯（1)内，利用螺栓将所述挡板（101)固定在 浆杯(1)的凸缘(2)内侧； 2) 向所述浆杯(1)内充入定量水泥浆，养护成水泥石； 3) 将所述浆杯（1)冷却至室溫后拆掉用于固定所述挡板（101)的螺栓，将浆杯（1)平放 在浆杯架(4)上，凸缘(2)卡在接近液压千斤顶(3)侧的夹持环外侧;将夹持环的上、下半环 (40U402)固定； 4) 启动液压千斤顶(3 )，活塞(302)推动挡板（101)对水泥石施加轴向压力，当水泥石与 浆杯（1)滑脱时，记录此时液压千斤顶的压力表(301)的压强读数P，结合浆杯（1)内径D、水 泥石长度L，依据W下公式计算剪切应力τ:
【文档编号】G01N19/04GK105973800SQ201610409442
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月7日
【发明人】陈 光, 杨江, 周四兵, 曹乐陶, 张永英, 毛丽, 向荣
【申请人】中国石油集团渤海钻探工程有限公司