利用多筒式水泥浆沉降稳定性评价装置进行评价的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用多筒式水泥浆沉降稳定性评价装置进行评价的方法，该多筒式水泥浆沉降稳定性评价装置的实验筒能旋转角度，利用其进行水泥浆沉降稳定性评价包括如下步骤：1)将水泥浆置于实验筒中，活动胶塞插入其内腔，将实验筒密封；调节实验筒的旋转角度至实验需要角度，固定、静置；2)利用移液管或注射器将水泥浆上层的清液移出，测量其体积；3)打开连接口处外接的阀门，推动活动胶塞将水泥浆压出，测试不同位置水泥浆的密度；评价水泥浆的沉降稳定性。该方法能满足对不同水泥浆体系在不同井斜角下的稳定性评价，数据准确。
【专利说明】
利用多筒式水泥浆沉降稳定性评价装置进行评价的方法
技术领域
[0001] 本发明设及固井技术领域，特别是设及一种利用多筒式水泥浆沉降稳定性评价装 置进行水泥浆沉降稳定性评价的方法。
【背景技术】
[0002] 在固井实践中，水泥浆在井下沉降时的不稳定性对固井质量常常会产生不良影 响，尤其在定向井和水平井中，由于高溫高压及高井斜的影响加剧了油井水泥浆在候凝期 间析出更多的"自由水"，并在水泥柱顶部积聚，在环形空间形成通道，导致气窜现象的发 生。同时，由于重力作用水泥浆沉降所引起的密度分布不均，上部水泥浆密度降低，引起水 泥石与地层及套管之间胶结强度下降，从而影响水泥对环空有效封固。目前用于评价水泥 浆沉降稳定性的方法是将水泥浆置于量筒内静置，测定分层后"游离水"的高度W及不同高 度的密度来评价其稳定性。但是，该测量方法的没有考虑到溫度、压力、井斜的影响，其测试 条件与井下实际条件相差甚远，往往在常溫常压下测量出"游离水"很小的水泥浆体系，在 高溫高压条件下却产生大量的自由水;从而影响真实评价数据。
【发明内容】
[0003] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种利用多筒式水泥浆沉降稳定性评价装 置进行水泥浆沉降稳定性评价的方法，其能满足对不同水泥浆体系在不同井斜角下的稳定 性评价，数据准确。
[0004] 为此，本发明的技术方案如下：
[0005] 利用多筒式水泥浆沉降稳定性评价装置进行水泥浆沉降稳定性评价的方法，该多 筒式水泥浆沉降稳定性评价装置包括支架、实验筒和活动胶塞，所述实验筒包括内管、外管 和底座;所述内管由两个等直径的金属半圆筒组成;所述外管包覆在内管外侧，是钢丝编织 硅胶管;所述底座设置于实验筒底部，与外管形成密封;所述实验筒下部侧壁上还设有连接 口，连接口外接阀口；所述活动胶塞与实验筒的内腔匹配使用;所述实验筒W可拆卸的方式 固定在所述支架上，同时，实验筒能自由旋转并在支架上显示旋转角度；
[0006] 利用所述多筒式水泥浆沉降稳定性评价装置进行水泥浆沉降稳定性评价的方法， 包括如下步骤：
[0007] 1)将水泥浆置于实验筒（1)中，活动胶塞(8)插入其内腔，将实验筒（1)密封;调节 所述实验筒(1)的旋转角度至实验需要角度，固定、静置；
[0008] 2)利用移液管或注射器将水泥浆上层的清液移出，测量其体积；
[0009] 3)打开所述连接口（7)处外接的阀口，推动活动胶塞(8)将水泥浆压出，测试不同 位置水泥浆的密度;评价水泥浆的沉降稳定性。
[0010] 对于该多筒式水泥浆沉降稳定性评价装置：
[0011] 优选，所述实验筒有两个或多个。
[0012] 进一步，所述实验筒通过固定夹安装在支架上，所述固定夹由固定连接为一体的 夹体和紧固连接杆组成，所述支架的侧壁上设有安装孔，所述紧固连接杆远离夹体一侧通 过螺纹连接在该安装孔内；所述实验筒夹在夹体内，旋转调节实验筒的角度。再进一步，所 述紧固连接杆上还设有指针;所述指针与实验筒同步旋转；与指针对应的支架侧壁上设有 半圆仪，用于读数。
[0013] 进一步，所述实验筒通过固定夹安装在支架上，所述固定夹由夹体和紧固连接杆 组成，所述紧固连接杆固定在支架上，夹体设置于所述紧固连接杆上，夹体在紧固连接杆上 能自由旋转。再进一步，所述紧固连接杆上还设有指针;所述指针与夹体同步旋转;与指针 对应的支架侧壁上设有用于读数的半圆仪。
[0014] 优选，该多筒式水泥浆沉降稳定性评价装置还包括手提器，对应的，所述支架顶部 设有预留孔，所述手提器与预留孔配套使用，方便该多筒式水泥浆沉降稳定性评价装置位 置的移动。
[0015] 优选，所述手提器底部为钩状，或手提器的侧壁设有与预留孔内的螺纹相匹配的 螺纹，或者手提器为T状，其横边能弯折或张开。
[0016] 该多筒式水泥浆沉降稳定性评价装置，结构简单，操作简便，利用该多筒式水泥浆 沉降稳定性评价装置进行水泥浆沉降稳定性评价的方法得到的数据准确性高，能够根据现 场井实际井斜，在相同压力、溫度条件下同时测得不同水泥浆体系的沉降稳定性能，并根据 其测量结果优选水泥浆体系。同时，也能够测得同一种水泥浆体系在相同溫度、压力条件 下，不同倾斜角的水泥浆沉降稳定性，为提高固井质量提供可靠数据，具有广阔的市场应用 前景。
【附图说明】
[0017] 图1为多筒式水泥浆沉降稳定性评价装置的整体结构示意图；
[0018] 图2为实验筒的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019] W下结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细描述。
[0020] 如图1、2所示，一种多筒式水泥浆沉降稳定性评价装置，包括支架2、实验筒1和活 动胶塞8,实验筒1包括内管4、外管3和底座5;内管4由两个等直径的金属半圆筒组成;优选 为铜的半圆筒，目的是方便测试过程的传热；外管3包覆在内管4外侧，是钢丝编织硅胶管； 底座5设置于实验筒1底部，与外管3形成密封;实验筒1下部侧壁上还设有连接口 7，连接口 7 外接阀口；活动胶塞8与实验筒1的内腔匹配使用;实验筒1通过固定夹安装在支架2上，固定 夹由固定连接为一体的夹体11和紧固连接杆10组成，支架2的侧壁上设有安装孔，紧固连接 杆10远离夹体一侧通过螺纹连接在该安装孔内；实验筒1夹在夹体11内，旋转调节实验筒的 角度。紧固连接杆10上还设有指针;指针与实验筒1同步旋转;与指针对应的支架侧壁上设 有半圆仪6,用于读数。
[0021] 内管4设计成两个半圆筒的结构一方面方便水泥浆固化后的拆卸、清理，另一方面 防止水泥浆固化时体积发生变化，外管3和底座5配套密封内管4,使内管4内的水泥浆不能 漏出，同时外管3的材料选用钢丝编织硅胶，既能保证其强度，还能保证其在高溫下多次使 用性能稳定。
[0022] 为了方便使用，实验筒1设置为多个，W相同或类似方式固定在支架2上，满足多组 实验同时进行的要求。
[0023] 作为本实施例的一个改进技术方案:该多筒式水泥浆沉降稳定性评价装置还包括 手提器9,对应的，支架2顶部设有预留孔12,手提器9与预留孔12配套使用，方便该多筒式水 泥浆沉降稳定性评价装置位置的移动。优选，手提器底部为钩状，或手提器的侧壁设有与预 留孔内的螺纹相匹配的螺纹，或者手提器9为T状，其横边能弯折或张开。
[0024] 使用时，将待测试的水泥浆液体处理好后置于实验筒1中，利用活动胶塞8将实验 筒1密封;然后利用固定夹的夹体11将实验筒1夹紧，旋转紧固连接杆10,调节实验筒1至所 需角度，固定，静置，利用移液管或注射器将不同位置的水泥浆液移出，测量、记录，分析清 液的体积;开启连接口7外阀口，推动活动胶塞8,利用其将实验筒1内水泥浆压出，再利用密 度计测试不同位置水泥浆密度，用于评价水泥浆的性能。
[0025] 进一步，W下给出上述多筒式水泥浆沉降稳定性评价装置的实验筒1安装在支架2 上的方式的替代方式:实验筒1通过固定夹安装在支架2上，固定夹由夹体11和紧固连接杆 10组成，紧固连接杆10固定在支架2上，夹体11设置于紧固连接杆10上，夹体11在紧固连接 杆10上能自由旋转。
[0026] 本实施例中多筒式水泥浆沉降稳定性评价装置调节实验筒1的位置的方式为旋转 夹体11。
[0027] 实施例1
[0028] 对不同水泥浆体系同条件同时间同井斜角评价。
[0029] 利用设有至少两个实验筒1的多筒式水泥浆沉降稳定性评价装置对两种不同的水 泥浆体系1与水泥浆体系2,在常压下井斜角为45度，养护溫度为90°C，静止时间为2小时的 情况下，对两种水泥浆体系沉降稳定性进行评价;步骤如下：
[0030] 1)分别配制水泥浆体系1与水泥浆体系2;
[0031 ] 2)将两种水泥浆在常压稠化仪中在90°C养护20min;
[0032] 3)将养护好的两种水泥浆分别倒入两个实验筒，利用活动胶塞分别将其密封；
[0033] 4)将实验筒1分别利用固定夹安装在支架2上，调节实验筒1的旋转角度至实验需 要角度为45度，静置2小时；
[0034] 5)将上层析出的清液(水泥浆顶部有色或无色液体)用移液管或注射器移出，测量 和记录析出清液的体积；
[0035] 6)打开连接口7处外接的阀口，推动活动胶塞8将水泥浆压出，测试不同位置水泥 浆的密度;评价水泥浆的沉降稳定性。
[0036]
[0037] 评价水泥浆体系1与水泥浆体系2在下井斜角为45度，养护溫度为150°C，压力为 24MPa，静止时间为2小时的情况下的水泥浆的沉降稳定性;步骤如下：
[0038] ①将水泥浆体系1与水泥浆体系2分别倒入高溫高压稠化仪中，在150度、24M化条 件下养护20分钟；
[0039] ②将养护好的两种水泥浆分别倒入两个实验筒，利用活动胶塞分别将其密封；
[0040] ③将实验筒1分别利用固定夹安装在支架2上，调节实验筒1的旋转角度至实验需 要角度为45度，静置2小时；
[0041] ④将上层析出的清液(水泥浆顶部有色或无色液体)用移液管或注射器移出，测量 和记录析出清液的体积；
[0042] ⑤打开连接口 7处外接的阀口，推动活动胶塞8将水泥浆压出，测试不同位置水泥 浆的密度;评价水泥浆的沉降稳定性。
[0043]
[0044] 实施例2
[0045] 对相同水泥浆体系同条件同时间不同井斜角评价
[0046] 利用设有至少两个实验筒1的多筒式水泥浆沉降稳定性评价装置对同一种水泥浆 体系在常压下井斜角为45度、30度，养护溫度为90°C，静止时间为2小时的情况下，对其沉降 稳定性进行评价;步骤如下：
[0047] 1)按照需要配制水泥浆体系；
[004引 2)将水泥浆在常压稠化仪中在90°C养护20min;
[0049] 3)将养护好的水泥浆分别倒入两个实验筒，利用活动胶塞分别将其密封；
[0050] 4)将实验筒1分别利用固定夹安装在支架2上，调节其中一个实验筒1的旋转角度 为45度，另一个为30度，静置2小时；
[0051] 5)将上层析出的清液(水泥浆顶部有色或无色液体)用移液管或注射器移出，测量 和记录析出清液的体积；
[0052] 6)打开连接口7处外接的阀口，推动活动胶塞8将水泥浆压出，测试不同位置水泥 浆的密度;评价水泥浆的沉降稳定性。
[0化3]
[0055] 评价同一种水泥浆体系在常压下井斜角为45度、30度，养护溫度为150°C，压力为 24MPa，静止时间为2小时的情况下的水泥浆的沉降稳定性;步骤如下：
[0056] ①将水泥浆体系倒入高溫高压稠化仪中，在150度、24MPa条件下养护20分钟；
[0057] ②将养护好的水泥浆分别倒入两个实验筒，利用活动胶塞分别将其密封；
[0058] ③将实验筒1分别利用固定夹安装在支架2上，调节其中一个实验筒1的旋转角度 为45度，另一个为30度，静置2小时；
[0059] ④将上层析出的清液(水泥浆顶部有色或无色液体)用移液管或注射器移出，测量 和记录析出清液的体积；
[0060] ⑤打开连接口 7处外接的阀口，推动活动胶塞8将水泥浆压出，测试不同位置水泥 浆的密度;评价水泥浆的沉降稳定性。
[0061]
【主权项】
1. 利用多筒式水泥浆沉降稳定性评价装置进行水泥浆沉降稳定性评价的方法，该多筒 式水泥浆沉降稳定性评价装置包括支架(2)、实验筒（1)和活动胶塞(8)，所述实验筒（1)包 括内管(4)、外管（3)和底座（5);所述内管(4)由两个等直径的金属半圆筒组成;所述外管 (3)包覆在内管(4)外侧，是钢丝编织硅胶管;所述底座（5)设置于实验筒（1)底部，与外管 (3)形成密封;所述实验筒（1)下部侧壁上还设有连接口（7)，连接口（7)外接阀门；所述活动 胶塞(8)与实验筒（1)的内腔匹配使用;所述实验筒（1)以可拆卸的方式固定在所述支架(2) 上，同时，实验筒(1)能自由旋转并在支架(2)上显示旋转角度； 利用所述多筒式水泥浆沉降稳定性评价装置进行水泥浆沉降稳定性评价的方法，其特 征在于包括如下步骤： 1) 将水泥浆置于实验筒（1)中，活动胶塞(8)插入其内腔，将实验筒（1)密封;调节所述 实验筒(1)的旋转角度至实验需要角度，固定、静置； 2) 利用移液管或注射器将水泥浆上层的清液移出，测量其体积； 3) 打开所述连接口（7)处外接的阀门，推动活动胶塞(8)将水泥浆压出，测试不同位置 水泥浆的密度;评价水泥浆的沉降稳定性。2. 如权利要求1所述方法，其特征在于:所述多筒式水泥浆沉降稳定性评价装置的实验 筒(1)有两个或多个。3. 如权利要求1所述方法，其特征在于:所述多筒式水泥浆沉降稳定性评价装置的实验 筒（1)通过固定夹安装在支架(2)上，所述固定夹由固定连接为一体的夹体(11)和紧固连接 杆(10)组成，所述支架(2)的侧壁上设有安装孔，所述紧固连接杆(10)远离夹体一侧通过螺 纹连接在该安装孔内；所述实验筒(1)夹在夹体(11)内，旋转调节实验筒的角度。4. 如权利要求3所述方法，其特征在于:所述紧固连接杆（10)上还设有指针;所述指针 与实验筒(1)同步旋转;与指针对应的支架侧壁上设有半圆仪(6)，用于读数。5. 如权利要求1所述方法，其特征在于:所述多筒式水泥浆沉降稳定性评价装置的实验 筒（1)通过固定夹安装在支架(2)上，所述固定夹由夹体（11)和紧固连接杆（10)组成，所述 紧固连接杆(10)固定在支架(2)上，夹体(11)设置于所述紧固连接杆(10)上，夹体(11)在紧 固连接杆(10)上能自由旋转。6. 如权利要求5所述方法，其特征在于:所述多筒式水泥浆沉降稳定性评价装置的紧固 连接杆（10)上还设有指针;所述指针与夹体（11)同步旋转；与指针对应的支架侧壁上设有 用于读数的半圆仪(6)。7. 如权利要求1所述方法，其特征在于:所述多筒式水泥浆沉降稳定性评价装置还包括 手提器(9)，对应的，所述支架(2)顶部设有预留孔（12)，所述手提器(9)与预留孔（12)配套 使用。8. 如权利要求7所述方法，其特征在于:所述手提器(9)底部为钩状，或手提器(9)的侧 壁设有与预留孔内的螺纹相匹配的螺纹，或者手提器(9)为T状，其横边能弯折或张开。
【文档编号】G01N33/38GK106066392SQ201610410487
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年6月8日 公开号201610410487.X, CN 106066392 A, CN 106066392A, CN 201610410487, CN-A-106066392, CN106066392 A, CN106066392A, CN201610410487, CN201610410487.X
【发明人】宗勇, 付家文, 刘文明, 齐奔, 孙勤亮, 王芳, 高雪晴, 姚蓝
【申请人】中国石油集团渤海钻探工程有限公司