专利名称：高温静态混合类堵剂初凝时间检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及油田用试验室检测装置，特别涉及一种检测混合类堵剂高温带压静态 初凝时间装置。
背景技术：
目前，近年来，人们发现可固结及可稠化类材料在油田施工过程中具有独特的优 势，所以在油田的后期施工过程中应用可稠化类材料领域不断扩大，并已经成功地应用于 油田的堵水、调剖、封层、堵漏等，施工过程中，种类也在不断增多。如水泥属于可固结物质， 对不同温度下的稠化时间有严格的检测方法和标准，但是近年来很多油田用的可固结及可 稠化类材料属于复配型混合物。在其内部加入了水泥、超细水泥、粉煤灰、石灰、石膏、树脂、 纤维、聚合物等，在应用时是和水按照一定的比例配制成浆体，然后用泵将其浆体注入到目 的层，在目的层的环境下经过一定时间后稠化或固化，从而达到封堵目的层的目的。这类物 质在不同时间不同温度下也会出现稠化或者凝固，但它很难或不能直接用水泥的标准进行 检测，不同厂家生产的可固结及可稠化类材料产品性能差异较大。不同时间不同温度下的 稠化程度一“初凝时间”是检验该物质施工安全性能的一项关键指标，但对这项指标却没 有一个统一的检测方法和装置。如果在80°C以下可以用常压的方法进行“初凝时间”的检 测，但是在高温(如100°C以上)条件下由于水已经沸腾，现有装置无法对该项指标进行检 测。
发明内容
本发明的目的是提供一种高温静态混合类堵剂初凝时间检测装置，在施工以前 对混合类堵剂的初凝时间进行检测和调节，在模拟施工井段或地层的温度条件下，复配添 加剂的种类、加入数量(浓度)、加水比例，从而满足现场的施工的要求。本发明采用的技术方案是高温静态混合类堵剂初凝时间检测装置，主要由包括 扭力表部分、外筒部分和内筒部分。1、扭力表部分扭力表的顶部是圆盘状的手柄，圆盘状的手柄的上表面外沿有扭力大小的刻度， 在圆盘状的手柄的下部有内圆盘，在圆盘状的手柄与内圆盘之间有一个用螺钉将两头固定 的螺旋状弹簧钢片，螺旋状弹簧钢片的外端固定在圆盘状的手柄上，螺旋状弹簧钢片的内 端固定有扭力指针中心杆，中心杆上端穿过圆盘状的手柄的中心孔，中心杆的上端固定有 扭力指针。内圆盘与螺旋状弹簧钢片的内端固定，内圆盘的下平面中心固定有连接体。用 手转动圆盘状的手柄，圆盘状的手柄使螺旋状弹簧钢片受力，螺旋状弹簧钢片带动内端固 定的扭力指针、内圆盘和连接体旋转，在被测堵剂初凝之前转动扭力表手柄时，连接体不受 中心轴阻力的情况下，扭力指针、表盘、连接体带动中心轴随圆盘状的手柄同步转动(如果 不计摩擦阻力)；当被测堵剂趋于稠化或初凝时转动扭力表手柄，连接体受中心轴的阻力， 指针转动速度将滞后于手柄和表盘，并且随着中心轴扭力的增加指针的转动角度减小，从而使扭力指针显示出扭力的大小。2、外筒部分包括中心轴密封压帽、钢筒密封盖、中心轴密封胶圈、钢筒、中心轴和 钢筒压盖。在圆柱形有底的钢筒顶部外壁有螺纹，钢筒压盖通过螺纹连接在钢筒的上部，在 钢筒压盖的下部并在钢筒的上端盖有钢筒密封盖，钢筒密封盖的上端面中心有凸起的空心 圆柱体，空心圆柱体与钢筒密封盖为一个整体，空心圆柱体向上穿过钢筒压盖中心孔。拧紧 钢筒压盖，将钢筒密封盖与钢筒压紧，达到密封的效果。钢筒密封盖的圆柱体有中心孔，在 钢筒密封盖中心孔内有一个中心轴，中心轴与钢筒密封盖中心孔内壁之间有中心轴密封胶 圈。在钢筒密封盖的中心孔上部有内螺纹，钢筒密封盖上部通过螺纹固定有圆柱体形中心 轴密封压帽，中心轴密封压帽有中心孔，中心轴上端穿过中心轴密封压帽的中心孔，在中心 轴的上端连接有扭力表部分的连接体。中心轴下端穿过钢筒密封盖中心孔。3、内筒部分包括浆筒和测试桨。浆筒为圆柱体形有底的圆筒，钢筒密封盖下面固 定有浆杯固定夹，浆杯固定夹将下端的浆筒固定；浆筒固定在钢筒内。在浆筒内有一个测试 桨，测试桨的结构是在圆柱杆的壁上固定有上下两层桨叶，每层桨叶由两片桨叶组成，两片 桨叶相互对称自圆柱杆向外伸展，两层桨叶与圆柱杆为一个整体。圆柱杆的上端与中心轴 连接，中心轴下端的螺栓将中心轴和桨叶中心的圆柱杆连接在一起。浆筒内部放置有配制好的被测堵剂，测试桨浸泡在被测堵剂中，测试桨用来传递 上部扭力表转动时的扭力。为了简化结构，所述的钢筒密封盖和钢筒压盖制作为一体。为了方便安装，所述的扭力表部分的连接体为圆柱体形，在连接体的下端面为圆 锥斜面，圆锥斜面上部中心位置凸起一个长方形舌片，中心轴顶部沿直径方向有一个横向 开通的凹形槽，圆锥斜面上部凸起的舌形片直接插入在中心轴顶部有一个凹形槽中。在钢筒密封盖上并在与钢筒接触部分有一个环形槽，槽内有一个耐高温的密封 垫。简述高温静态混合类堵剂初凝时间检测装置的工作原理。参阅图1。首先需要对高温静态混合类堵剂初凝时间检测装置进行标定，然后才能正式测
试o浆筒7内的混合类被测堵剂10在一定温度和时间内会出现稠化或凝固现象，随着 温度的升高被测堵剂10的初凝时间会缩短，该装置是靠测扭力的方式来完成检测的。因为 不同被测堵剂10初凝时间的扭力是不同的。配制好的被测堵剂10装入浆筒7中，浆筒7的外部为传热介质8(水)，整个钢筒 9为密闭状态，当外部环境温度升高时，浆筒7内部的被测堵剂10的温度也随之缓慢上升， 随着时间的延长，浆筒7内部的温度与外部环境温度达到平衡状态后，开始保持恒温状态。当被测堵剂10进入初凝状态之前处于流动状态，这时被测堵剂10内摩擦阻力比 较小，转动上部的扭力表1，扭力表1通过中心轴11带动浸泡在被测堵剂10中的测试桨6 转动，这时被测堵剂10对测试桨6的桨叶产生的阻力较小，扭力表1上显示的扭力值也是 很小的；随着时间的延长被测堵剂10进入初始稠化状态，这时转动扭力表1时，扭力值相对 较高，即被测堵剂10已经开始进入稠化状态，被测堵剂10对测试桨6的桨叶的阻力增加； 当被测堵剂10进入初凝状态时，被测堵剂10已经处于半固态或固态，这时测试桨6在浆筒 7内部活动十分困难，扭力表1上显示为很高的扭力值或为无限大，即被测堵剂10已经达到
4了初凝状态，从被测堵剂10开始进入保持恒温时到初凝状态的时间为被测堵剂10在该温 度下的初凝时间。本发明的有益效果本发明高温静态混合类堵剂初凝时间检测装置，能在模拟施 工井段或地层的温度条件下，进行混合类堵剂初凝时间检测，更适合于堵剂和添加剂配方 的优选。能在100°c 150°c的温度条件下进行了 “初凝时间”的检测，该装置工作状态良 好，性能可靠，测试结果数据重复性较好，同一样品重复测试的差值< 5%。在施工以前对混 合类堵剂的初凝时间进行检测和调节，在复配添加剂的种类、加入数量(浓度)、加水比例， 从而满足现场的施工的要求。结构简单，操作方便，体积小巧，检测、实验成本低。
图1是本发明高温静态混合类堵剂初凝时间检测装置结构剖面示意图。图中，1.扭力表，2.中心轴密封压帽，3.钢筒密封盖，4.中心轴密封胶圈，5.密 封垫，6.测试桨，7.浆筒，8.传热介质，9.钢筒，10.被测堵剂，11.中心轴，12.钢筒压盖， 13.螺栓，14.浆杯固定夹。
具体实施例方式实施例1 以一个高温静态混合类堵剂初凝时间检测装置为例，对本发明作进一 步详细说明。参阅图1。本发明高温静态混合类堵剂初凝时间检测装置，包括扭力表部分、外筒 部分和内筒部分。扭力表部分扭力表1的顶部是圆盘状的手柄，圆盘状的手柄的上表面外沿有扭 力刻度，在圆盘状的手柄的下部有内圆盘，在圆盘状的手柄与内圆盘之间有一个用螺钉将 两头固定的螺旋状弹簧钢片，螺旋状弹簧钢片的外端固定在圆盘状的手柄上，螺旋状弹簧 钢片的内端固定有扭力指针中心杆，中心杆上端穿过圆盘状的手柄的中心孔，中心杆的上 端固定有扭力指针。内圆盘与螺旋状弹簧钢片的内端固定，内圆盘的下平面中心固定有连 接体。扭力表部分的连接体为圆柱体形，在连接体的下端面为圆锥斜面，圆锥斜面上部中心 位置凸起一个长方形舌片，中心轴11顶部沿直径方向有一个横向开通的凹形槽，圆锥斜面 上部凸起的舌形片直接插入在中心轴11顶部有一个凹形槽中。外筒部分包括中心轴密封压帽2、钢筒密封盖3、中心轴密封胶圈4、密封垫5、钢 筒9、中心轴11和钢筒压盖12。钢筒9采用不锈钢制成，筒壁与筒底是一个整体，内径为 63. 5mm，深度157mm，壁厚9. 25mm,内容积为500ml。在圆柱形有底的钢筒9顶部外壁有螺 纹，钢筒压盖12通过螺纹连接在钢筒9的上部，在钢筒压盖12的下部并在钢筒9的上端盖 有钢筒密封盖3，钢筒密封盖3的上端面中心有凸起的圆柱体，圆柱体穿过钢筒压盖12中心 孔。钢筒密封盖3的圆柱体有中心孔，在钢筒密封盖3中心孔内有一个中心轴11，中心轴 11与钢筒密封盖3中心孔内壁之间有中心轴密封胶圈4。在钢筒密封盖3的中心孔上部有 内螺纹，钢筒密封盖3上部通过螺纹固定有圆柱体形中心轴密封压帽2，中心轴密封压帽2 有中心孔，中心轴11上端穿过中心轴密封压帽2的中心孔，在中心轴11的上端有连接扭力 表部分的凹槽。中心轴11下端穿过钢筒密封盖3中心孔。在钢筒密封盖3上并在与钢筒 9接触部分有一个环形槽，槽内放有一个耐高温的密封垫5。
5
内筒部分包括浆筒7和测试桨6。浆筒7为圆柱体形有底的圆筒，浆筒7内径为 53mm，长度为132mm，内容积为240ml。钢筒密封盖3下面固定有一个浆杯固定夹14，浆杯固 定夹14下端固定浆筒7 ；浆筒7固定在钢筒9内。在浆筒7有一个测试桨6，测试桨6的结 构是在圆柱杆的壁上固定有上下两层桨叶，每层桨叶由两片桨叶组成，两片桨叶相互对称 自圆柱杆向外伸展，两层桨叶与圆柱杆为一个整体。圆柱杆的上端与中心轴11连接，中心 轴下端的螺栓13将中心轴和桨叶中心的圆柱杆连接在一起。浆筒7与钢筒9之间为导热介质(水)，测试桨6垂直悬挂在浆筒7内的中间位置。
权利要求
一种高温静态混合类堵剂初凝时间检测装置，包括扭力表部分、外筒部分和内筒部分，其特征在于扭力表部分扭力表(1)的顶部是圆盘状的手柄，圆盘状的手柄的上表面外沿有扭力刻度，在圆盘状的手柄的下部有内圆盘，在圆盘状的手柄与内圆盘之间有一个用螺钉将两头固定的螺旋状弹簧钢片，螺旋状弹簧钢片的外端固定在圆盘状的手柄上，螺旋状弹簧钢片的内端固定有扭力指针中心杆，中心杆上端穿过圆盘状的手柄的中心孔，中心杆的上端固定有扭力指针；内圆盘与螺旋状弹簧钢片的内端固定，内圆盘的下平面中心固定有连接体；外筒部分包括中心轴密封压帽(2)、钢筒密封盖(3)、中心轴密封胶圈(4)、钢筒(9)、中心轴(11)和钢筒压盖(12)，在圆柱形有底的钢筒(9)顶部外壁有螺纹，钢筒压盖(12)通过螺纹连接在钢筒(9)的上部，在钢筒压盖(12)的下部并在钢筒(9)的上端盖有钢筒密封盖(3)，钢筒密封盖(3)的上端面中心有凸起的空心圆柱体，空心圆柱体与钢筒密封盖为一个整体，空心圆柱体向上穿过钢筒压盖(12)中心孔；钢筒密封盖(3)的空心圆柱体有中心孔，在钢筒密封盖(3)的中心孔内有一个中心轴(11)，中心轴(11)与钢筒密封盖(3)中心孔内壁之间有中心轴密封胶圈(4)，在钢筒密封盖(3)的中心孔上部有内螺纹，钢筒密封盖(3)上部通过螺纹固定有圆柱体形中心轴密封压帽(2)，中心轴密封压帽(2)有中心孔，中心轴(11)上端穿过中心轴密封压帽(2)的中心孔，在中心轴(11)的上端连接有扭力表部分的连接体，中心轴(11)下端穿过钢筒密封盖(3)中心孔；内筒部分包括浆筒(7)和测试桨(6)，浆筒7为圆柱体形有底的圆筒，钢筒密封盖(3)下面固定有浆杯固定夹(14)，浆杯固定夹(14)将下端的浆筒(7)固定；浆筒(7)固定在钢筒(9)内，在浆筒(7)内有一个测试桨(6)，测试桨(6)的结构是在圆柱杆的壁上固定有上下两层桨叶，每层桨叶由两片桨叶组成，两片桨叶相互对称，圆柱杆的上端与中心轴(11)连接，中心轴下端的螺栓(13)将中心轴和桨叶中心的圆柱杆连接在一起。
2.根据权利要求1所述的高温静态混合类堵剂初凝时间检测装置，其特征是所述的 钢筒密封盖⑶和钢筒压盖(12)为一体。
3.根据权利要求1或2所述的高温静态混合类堵剂初凝时间检测装置，其特征是所 述的扭力表部分的连接体为圆柱体形，在连接体的下端面为圆锥斜面，圆锥斜面上部中心 位置凸起一个长方形舌片，中心轴(11)顶部沿直径方向有一个横向开通的凹形槽，圆锥斜 面上部凸起的舌形片直接插入在中心轴(11)顶部有一个凹形槽中。
4.根据权利要求1或2所述的高温静态混合类堵剂初凝时间检测装置，其特征是在 钢筒密封盖(3)上并在与钢筒(9)接触部分有一个环形槽，槽内有一个密封垫(5)。
全文摘要
高温静态混合类堵剂初凝时间检测装置，应用于油田用检测混合类堵剂高温静态初凝时间。包括扭力表部分、外筒部分和内筒部分。扭力表部分扭力表的顶部是圆盘状的手柄，手柄的上表面有扭力刻度，螺旋状弹簧钢片的外端固定在手柄上，螺旋状弹簧钢片的内端固定有扭力指针中心杆，内圆盘的下平面中心固定有连接体。外筒部分钢筒压盖钢筒密封盖连接在钢筒的上部，在筒密封盖中心孔内有中心轴，在中心轴的上端连接扭力表部分的连接体。内筒部分包括浆筒和测试桨。圆柱杆的上端与中心轴的下端连接。效果是能在模拟施工井段或地层的温度条件下，进行混合类堵剂初凝时间检测，更适合于堵剂和添加剂配方的优选。
文档编号G01N11/14GK101975727SQ20101029148
公开日2011年2月16日 申请日期2010年9月21日 优先权日2010年9月21日
发明者刘希君, 李莹, 杨卫华, 王心刚, 葛红江, 袁润成, 雷齐玲, 魏玉莲 申请人:中国石油天然气股份有限公司