一种固井水泥胶结强度测试装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及油气田固井技术领域，具体设及一种固井水泥胶结强度测试装置。
【背景技术】
[0002] 固井是向油气井内下入套管，并在井眼和套管之间的环形空间注入水泥浆的施工 作业，是钻完井作业过程中一个不可缺少的重要环节。通常把套管与水泥环之间的胶结面 称为固井一界面(第一界面);把水泥环与地层之间的胶结面称为固井二界面(第二界面)。固 井质量的测试手段主要有声幅变密度测井、六扇区（或八扇区）水泥胶结测井、声波-伽马 密度测井及套后成像等，但运些均是固井完成后的现场测试方法。目前，国内外室内评价水 泥胶结强度的装置较少，且存在结构复杂、不易操作、误差大、价格高等诸多问题。因此，在 固井设计时通常还是只能用水泥试块的抗压强度来替代水泥胶结强度，给设计带来很大误 差，不能保证良好的固井质量。
[0003] 目前的水泥胶结强度测试装置主要存在W下问题：一是仅能测试第一界面胶结强 度，无法测试第二界面胶结强度。如"组合式水泥环胶结强度测试装置"（CN 2127786Y)内 管和外管均为套管材质，中间诱注水泥浆，固化后仅能得到第一界面的胶结强度。又如"固 井界面胶结强度试验仪"（CN 202381076U)只有一层外管为套管材质，也仅能测试第一界面 的胶结强度。
[0004] 二是由于水泥胶结强度大，倒模困难，单人无法独立完成，通常需要柳头、擦杠等 工具，容易造成测试装置变形或损坏。如"固井水泥胶结强度测试装置"（CN 201935846U) 水泥浆在油管与套管之间，倒模困难，容易造成油管或套管变形和损坏。同时，该装置也是 只能测试第一界面胶结强度。
[0005] =是虽然部分装置可W测试第一和第二界面的胶结强度，但结构比较复杂，操作 不便。如"水泥环胶结强度评价装置"（CN 203614095U)内设有岩忍夹持器，可W安装人造 岩忍或地层岩忍，外部为套管，养护完成后，可W分别测得两个界面的胶结强度。但该装置 有多条管路，组件多达30余件，装卸复杂，操作不便。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是解决现有的水泥胶结强度测试装置结构复杂、不易操作、误差大 的问题。
[0007] 为此，本发明提供了一种固井水泥胶结强度测试装置，包括平行且同轴的盖板和 底板，盖板和底板之间通过多个连杆连接，盖板和底板之间设有与盖板同轴的岩忍和套管， 套管外套在岩忍的外壁，套管的内壁与岩忍的外壁之间形成环形空间，且套管的内壁平行 于岩忍的外壁，套管和岩忍的纵截面均呈梯形。
[0008] 所述套管的内壁或者岩忍的外壁与水平方向的夹角是80度。
[0009] 所述盖板与套管或者岩忍接触的一面开设有用于嵌入套管顶端的套管上凹槽，和 用于嵌入岩忍顶端的岩忍上凹槽。
[0010] 所述底板与套管或者岩忍接触的一面开设有用于嵌入套管底端的套管下凹槽，和 用于嵌入岩忍底端的岩忍下凹槽。
[0011] 所述套管的端部与盖板、底板之间均设有密封垫片。
[0012] 本发明的有益效果：本发明提供的运种固井水泥胶结强度测试装置，该装置可W 在模拟地层真实条件下测试第一和第二界面的胶结强度，设备简单，操作方便，整体可拆卸 成单个小部件，清洗方便，由于采用了斜向平行水泥环结构，倒模容易，仅单人就可完成水 泥胶结强度测试，配合压力试验机使用，再现性好，数据准确。
[0013] W下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
【附图说明】
[0014] 图1是固井水泥胶结强度测试装置的结构示意图。
[0015] 图2是盖板的结构示意图。
[0016] 图3是底板的不意图。
[0017] 图4是固井水泥胶结强度测试装置所测强度与实际胶结强度受力分析图。
[001引附图标记说明：1、连杆；2、螺帽；3、弹黃垫片；4、盖板；5、套管；6、岩忍；7、密封垫 片；8、底板；9、垫片；10、套管上凹槽；11、岩忍上凹槽；12、环形空间；13、第一通孔；14、螺 母；15、套管下凹槽；16、第二通孔；17、岩忍下凹槽。
【具体实施方式】
[0019] 实施例1 : 如图1所示，本发明提供了一种固井水泥胶结强度测试装置，包括平行且同轴的盖板4 和底板8,盖板4和底板8之间通过多个连杆1连接，盖板4和底板8之间设有与盖板4同 轴的岩忍6和套管5,套管5外套在岩忍6的外壁，套管5的内壁与岩忍6的外壁之间形成 环形空间12,且套管5的内壁平行于岩忍6的外壁，套管5和岩忍6的纵截面均呈梯形。
[0020] 固井水泥胶结强度测试装置的使用过程是：首先将多个连杆1的端部固定在底板 4上，并将底板4置于平整地面上，将岩忍6和套管5放在底板4上，套管5套在岩忍6的外 壁，注意岩忍6和套管5与底板4同轴，然后将制备好的固井水泥试样缓慢倒入岩忍6和套 管5形成的环形空间12内，直至灌满环形空间12。接着用木棒在环形空间12内连续揽动， 使环形空间12内气泡自由上升，排出空间。待无气泡冒出后，盖上盖板4,通过连杆1将盖 板4和底板8连接起来，最后将装置放置于养护箱内，调至目标溫度进行养护，并记录养护 时间；待养护完成后，抽出连杆1，拆除盖板4、底板8,将其他部件依次拆除，并清洗干净，仅 留下套管5、岩忍6 W及水泥环，然后将其放置与压力试验机的测试台上，通过不同的压力 加载方式，测试梯形第一、第二界面胶结水泥剥离时的压力Fli和Fl 2。
[0021]参阅图4,根据受力分析可得：
(公式1) 由公式1可得垂直方向实际的第一、第二界面水泥剥离压力Fi和F 2。测量计算出胶结 面积S，则可得实际第一、第二界面的胶结强度。
(公式2) 本发明提供的运种固井水泥胶结强度测试装置，该装置可W在模拟地层真实条件下测 试第一和第二界面的胶结强度，设备简单，操作方便，整体可拆卸成单个小部件，清洗方便， 由于采用了斜向平行水泥环结构，倒模容易，仅单人就可完成水泥胶结强度测试，配合压力 试验机使用，再现性好，数据准确。 阳02引实施例2 : 在实施例1的基础上，如图1所示，所述套管5的内壁或者岩忍6的外壁与水平方向的 夹角是80度。套管5和岩忍6侧面平行，形成了环形空间12、第一界面和第二界面，且环 形空间12与地面形成80°夹角，为斜向平行的水泥环结构，使倒模容易，仅单人即可完成。 在此夹角下，由压力试验机测得的数值为实际胶结强度的分量，根据受力分析，很容易得到 实际数值。
[0024] 实施例3 : 如图2所示，所述盖板4与套管5或者岩忍6接触的一面开设有用于嵌入套管5顶端 的套管上凹槽10,和用于嵌入岩忍6顶