一种油井水泥稠化仪浆杯的顶替装置的制作方法

1.本实用新型涉及油井水泥试验技术领域，尤其涉及一种油井水泥稠化仪浆杯的顶替装置。


背景技术：

2.随着科学技术的发展，固井水泥浆应用在更加复杂的井下环境中，面临超高温度和超高压力，水泥浆干湿混合材料也是日新月异。
3.在检测水泥浆稠化时间的试验中，固井水泥浆在高温高压稠化仪，经过升温升压到恒温恒压，再到过渡阶段直至稠化为止的过程中，模拟井下的温度和压力的环境，水泥浆形成了强度高、胶结能力强的水泥石。当高温高压稠化仪通过降温过程后需取出浆杯，稠化后形成的水泥石牢牢固死在浆杯内部，且强度很高，同时由于体积膨胀，胶结能力增强，导致难以取出浆杯内部的浆轴和桨叶。浆杯本身材质较软，且浆杯总成造价昂贵，暴力拆卸会导致浆杯总成损坏。
4.目前取出水泥石的方法包括“气吹法”和暴力拆卸的硬砸法。使用“气吹”的方法取出水泥石，具体是将浆杯固定在模具中，在浆杯底部连接氮气高压管，利用高压氮气将水泥石顶出。该方法的缺点为高压气体控制不易，容易损坏浆杯的底丝，危及人身安全。采用暴力拆卸的硬砸法时，由于浆杯、浆轴、桨叶材质较软，使用利器会破坏浆杯内部平整度，导致浆轴桨叶严重变形，使得后期试验中出现稠度跳动，数据不真实。
5.在水泥浆稠化时间检测中，如何取出水泥石成为一大难题。因为材料更替日新月异，高温高压试验条件逐渐增高，形成水泥石后更加难以取出，因此，设计一种油井水泥稠化仪浆杯顶替装置，显得尤为重要。


技术实现要素：

6.本实用新型提供一种油井水泥稠化仪浆杯的顶替装置，通过脱模衬套和浆杯座固定所述浆杯，通过施力结构向脱模器施加向上的力使得水泥与浆杯分离，继而无损取出浆轴浆杯，极大保护了浆杯总成，降低配件使用成本，保护人身安全。
7.本实用新型技术方案如下：
8.一种油井水泥稠化仪浆杯的顶替装置，其特征在于，包括支撑结构、施力结构和脱模结构，所述脱模结构包括脱模器和脱模衬套；所述支撑结构从下至上依次包括底座、浆杯座和可拆卸式浆杯压盖；所述施力结构设于所述底座与所述浆杯座之间，具有可沿上下方向活动的施力端；所述脱模器设于所述施力端；所述浆杯座上设有使所述脱模器和所述施力端上下移动的脱模孔，所述浆杯压盖上与所述脱模孔同轴设有水泥出模孔和脱模衬套环嵌孔，所述水泥出模孔的直径不大于所述浆杯的内径，所述脱模衬套环嵌孔位于所述水泥出模孔的下方且直径大于所述浆杯的外径；所述脱模衬套环嵌到所述脱模衬套环嵌孔内后，刚好能够包覆所述浆杯的上沿；使得所述施力端向上运动时，能够通过所述脱模器向浆杯中的水泥石施加向上的作用力使水泥石与浆杯分离。
9.作为优选，所述施力结构包括千斤顶；所述千斤顶通过电动液压泵驱动，所述电动液压泵向所述千斤顶供压的管路上通过单向阀连接有压力表。
10.作为优选，所述施力端顶部设有用于放置所述脱模器的顶部托座，所述脱模器包括脱模盘和同轴固定在所述脱模盘下方的连接块，所述连接块的底部与所述顶部托座相匹配。
11.作为优选，所述脱模盘的直径稍小于所述浆杯的内径，且大于所述脱模孔的直径。
12.作为优选，所述脱模器中，至少所述脱模盘上表面的硬度低于浆杯总成的浆轴和桨叶的硬度。
13.作为优选，所述脱模盘为铝制脱模盘或铜制脱模盘；和/或所述脱模衬套为铝制脱模衬套或铜制脱模衬套。
14.作为优选，所述支撑结构还包括支撑在所述底座及所述浆杯座之间的第一支撑体和支撑在所述浆杯座及所述浆杯压盖之间的第二支撑体，所述第一支撑体、底座及浆杯座共同组成动力供给室，所述第二支撑体、浆杯座及浆杯压盖共同组成浆杯固定室。
15.作为优选，所述浆杯固定室的底部所占面积小于所述动力供给室的顶部所占面积，且所述浆杯固定室和所述动力供给室同轴设置，使得位于上方的所述浆杯固定室的外侧出现便于站立的肩部，所述肩部为位于所述动力供给室顶部的浆杯座的一部分。
16.作为优选，所述浆杯固定室和/或所述动力供给室的侧面为立柱围绕而成的圆柱形或长方体形，和/或所述浆杯固定室和/或所述动力供给室的侧面为钢板围绕而成的圆柱形或长方体形。
17.作为优选，所述脱模器的尺寸、所述脱模衬套的尺寸和所述可拆卸式浆杯压盖的尺寸，根据浆杯内径设计为多套。
18.本实用新型相对于现有技术优势在于：本实用新型所述油井水泥稠化仪浆杯的顶替装置，通过脱模衬套和浆杯座固定所述浆杯，通过施力结构向脱模器施加向上的力使得水泥与浆杯分离，继而无损取出浆轴浆杯，极大保护了浆杯总成，降低配件使用成本，而且脱模衬套能够防止浆轴桨叶飞出，保护人身安全，且制作简单，投资少，体积小，占用空间小，方便实用。其中施力结构如液压千斤顶采用电动液压泵驱动，顶替速率可调，使用方便，维护清理简单，也可将其更换为方便运输手动液压泵。电动液压泵向所述千斤顶供压的管路上通过单向阀连接有压力表，压力表之前装有单向阀，当浆轴桨叶顶出瞬间压力表可显示顶替压力，进而为水泥浆性能提供判断依据，有助于实验数据分析。顶替结束后，只需打开泄压阀，下压千斤顶，取出浆杯即可，有效的提高顶替效率。
附图说明
19.图1是本实用新型一种油井水泥稠化仪浆杯的顶替装置的结构示意。
20.图中各标号为：1—支撑结构，11—底座，12—浆杯座，121—脱模孔，13—浆杯压盖， 131—水泥出模孔,132—脱模衬套环嵌孔，14—第一支撑体，15—第二支撑体，1a—浆杯固定室,1b—动力供给室,2—施力结构，211—施力端，21—千斤顶，212—顶部托座，22—电动液压泵，23—供压管路，3—脱模结构，31—脱模器，311—脱模盘，312—连接块，32—脱模衬套，4—浆杯总成，41—浆杯，42—浆轴，43—桨叶，5—单向阀，6—压力表。
具体实施方式
21.为了便于理解本实用新型，下面结合具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。
22.一种油井水泥稠化仪浆杯的顶替装置，包括支撑结构1、施力结构2和脱模结构3，所述支撑结构1从下至上依次包括底座11、浆杯座12和可拆卸式浆杯压盖13；所述支撑结构1还包括支撑在所述底座11及所述浆杯座12之间的第一支撑体14和支撑在所述浆杯座12及所述浆杯压盖之13间的第二支撑体15，所述第一支撑体14、底座11及浆杯座12共同组成动力供给室1b，所述第二支撑体15、浆杯座12及浆杯压盖13共同组成浆杯固定室1a。所述施力结构2设于所述底座11与所述浆杯座12之间的动力供给室1b内，使用时将浆杯总成4放置于浆杯固定室1a 内的浆杯座12上，并用浆杯压盖13压紧所述浆杯总成4的浆杯41。
23.所述脱模结构3包括脱模器31和脱模衬套32；所述施力结构2具有可沿上下方向活动的施力端211；所述脱模器31设于所述施力端211；所述浆杯座12上设有使所述脱模器31和所述施力端211上下移动的脱模孔121，所述浆杯压盖13上与所述脱模孔121同轴设有水泥出模孔131 和脱模衬套环嵌孔132，所述水泥出模孔131的直径不大于所述浆杯41的内径，所述脱模衬套环嵌孔132位于所述水泥出模孔131的下方且直径大于所述浆杯41的外径；也即为在所述浆杯压盖13上设有阶梯孔，将所述脱模衬套32环嵌到所述脱模衬套环嵌孔132内后，刚好能够包覆所述浆杯41的上沿；使得所述施力端211向上运动时，能够通过所述脱模器31向浆杯41中的水泥石施加向上的作用力使水泥石与浆杯41分离。当水泥石与浆杯41分离时，水泥石破碎，进而更为容易取出浆轴42和桨叶43。且由于所述水泥出模孔131的直径不大于所述浆杯41的内径，故而所述浆杯压盖13在一定程度上能够避免浆轴桨叶飞出，保护人身安全，且该结构制作简单，投资少，体积小，占用空间小，方便实用。
24.继而无损取出浆轴浆杯，极大保护了浆杯总成，降低配件使用成本，而且脱模衬套能够防止浆轴桨叶飞出，保护人身安全，且制作简单，投资少，体积小，占用空间小，方便实用。其中施力结构如液压千斤顶采用电动液压泵驱动，顶替速率可调，使用方便，维护清理简单，也可将其更换为方便运输手动液压泵。电动液压泵向所述千斤顶供压的管路上通过单向阀连接有压力表，压力表之前装有单向阀，顶替结束后，只需打开泄压阀，下压千斤顶，取出浆杯即可，有效的提高顶替效率
25.优选地，所述施力结构2包括千斤顶21；所述千斤顶21通过电动液压泵22驱动，所述电动液压泵22向所述千斤顶21提供动力的供压管路23上通过单向阀5连接有压力表6。当浆轴42和桨叶43顶出瞬间或水泥石破碎瞬间，压力表6可显示顶替压力，进而为水泥浆性能提供判断依据，有助于实验数据分析。
26.优选地，所述施力端211顶部设有用于放置所述脱模器31的顶部托座212，所述脱模器31 包括脱模盘311和同轴固定在所述脱模盘311下方的连接块312，所述连接块312的底部与所述顶部托座212相匹配。所述脱模器31中，至少所述脱模盘311上表面的硬度低于所述浆杯总成4 的浆轴42和桨叶43的硬度。由于浆轴42和桨叶43一般为钢制件，故而所述脱模盘311优选为铝制脱模盘或铜制脱模盘；所述脱模衬套32优选为为铝制脱模衬套或铜制脱模衬套。
27.优选地，所述脱模盘311的直径稍小于或等于所述浆杯41的内径，且大于所述脱模孔121 的直径，以便于将脱模器31的脱模盘311在所述脱模孔121处定位，且便于最大化顶
出浆杯41 内的水泥石。
28.作为优选，所述浆杯固定室1a的底部所占面积小于所述动力供给室1b的顶部所占面积，且所述浆杯固定室1a和所述动力供给室1b同轴设置，使得位于上方的所述浆杯固定室1a的外侧出现便于站立的肩部，所述肩部为位于所述动力供给室1b顶部的浆杯座12的一部分。优选地，所述浆杯固定室1a和所述动力供给室1b的侧面为4根立柱围绕而成的同轴设置的长方体形，所述浆杯固定室1a的长和宽均比所述动力供给室1b的长和宽小20-60厘米。
29.或所述浆杯固定室1a和所述动力供给室1b的侧面为钢板围绕而成的同轴设置圆柱形，所述浆杯固定室1a的半径比所述动力供给室1b的半径小20-60厘米。
30.作为优选，所述脱模器31的尺寸、所述脱模衬套32的尺寸和所述可拆卸式浆杯压盖(特别是水泥出模孔131和脱模衬套环嵌孔132的直径)的尺寸，可根据浆杯内径和外径的大小设计为多套，以使其适用于不同大小的浆杯。
31.应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本实用新型，但不以任何方式限制本实用新型。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本实用新型已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本实用新型的精神和范围的技术方案及其改变，其均应涵盖在本实用新型专利的保护范围当中。