细说明：
[0041] ①、将胶结筒底座12与胶结筒8连接。
[0042] ②、如需评价水泥与套管的胶结强度时，直接将待评价的水泥浆盛满胶结8 ;如需 评价水泥与井壁的胶结强度时，先将钻井液倒入胶结筒8中，钻井液挂壁后倒出，自然风干 预设时长如5分钟后，将待评价的水泥浆盛满胶结筒8。
[0043] ③、将带有排气孔的胶结筒上盖11置于胶结筒顶部，洗净溢出的水泥浆，放入高 温高压养护装置中进行高温高压养护。
[0044] ④、养护结束后，卸掉胶结筒底座12和胶结筒上盖11 ;
[0045] ⑤、将顶柱10置于液压动力系统5上平面的中部，固定套筒9置于顶柱的顶柱下 台阶13上，凝固有水泥的胶结筒8置于固定套筒9中，将活动挡板7置于胶结筒8上部，且 调整液压动力系统5、顶柱10、固定套筒9、胶结筒8、活动挡板7、固定挡板6的轴心在一条 直线上。
[0046] ⑥、启动液压动力系统5,带动顶柱10、固定套筒9、胶结筒8、活动挡板7上移，直 至将胶结筒8内的水泥与胶结筒8内壁松动。
[0047] ⑦、压力采集系统4通过压力传感器3收集并记录胶结筒8内的水泥与胶结筒8 内壁松动时的压力值。
[0048] ⑧、通过下列公式计算水泥的胶结强度
[0050] 其中，胶结强度Μ的单位为Pa，F为水泥与胶结筒8内壁松动时的压力值，单位为 N;S为胶结筒8的内表面积，单位为m2;D为胶结筒8的内径，单位为m;H为胶结筒8的高 度，单位为m。
[0051] 下面结合不同水泥浆与井壁胶结强度测试实验对本发明进行进一步说明：
[0052] 某井采用有机硅钻井液完井，固井层段的地层压力为20MPa，地层温度为70°C，开 展水泥浆A、水泥浆B与井壁的胶结强度测试实验，并评价优选出适应的水泥浆。
[0053] 步骤一：水泥浆A与井壁胶结强度测试实验。
[0054] 1、选择内径为5cm、高度为8cm的胶结筒8,将胶结筒8与胶结筒底座12连接。
[0055] 2、将有机硅钻井液倒入胶结筒8中，钻井液均匀挂壁后倒出，自然风干5分钟后， 再将待评价的水泥浆A盛满胶结筒8。
[0056] 3、将带有排气孔的胶结筒上盖11置于胶结筒8顶部，洗净溢出的水泥浆，放入高 温高压养护装置中，在20MPa压力和70°C温度条件下进行养护24小时。
[0057] 4、养护结束后，卸掉胶结筒底座12和胶结筒上盖11。
[0058] 5、将顶柱10置于液压动力系统5上平面的中部，固定套筒9置于顶柱下台阶13 上，凝固有水泥的胶结筒8置于固定套筒9中，将活动挡板7置于胶结筒8上部，且液压动 力系统5、顶柱10、固定套筒9、胶结筒8、活动挡板7、固定挡板6的轴心在一条直线上。
[0059] 6、启动液压动力系统5,带动顶柱10、固定套筒9、胶结筒8、活动挡板7上移，直至 胶结筒8内的水泥与胶结筒8内壁松动。
[0060] 7、压力采集系统4通过压力传感器3收集并记录胶结筒8内的水泥与胶结筒8内 壁松动时的压力值为35. 67X 103N。
[0061] 8、计算水泥浆A与井壁的胶结强度：
[0063] 步骤二：水泥浆B与井壁胶结强度测试实验。
[0064] 重复步骤一的1至7,水泥浆替换为B，测得水泥与胶结筒的内壁松动时压力值为 32. 56 X 103N，计算水泥浆B与井壁的胶结强度：
[0066] 步骤三：水泥浆胶结强度的评价。水泥浆A与井壁的胶结强度高于水泥浆B与井 壁的胶结强度，在其它条件相同的情况下，选择水泥浆A。
[0067] 本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如一个或多个下技术效 果：
[0068] (1)能够准确测试地层高温高压条件下固井水泥与井壁（或套管）的胶结强度。
[0069] (2)制备、养护胶结试样简单、方便，可在同一地层温度、压力条件下同时制备、养 护多个试样，并进行平行实验，提高实验的准确性。
[0070] (3)通过采集到的准确压力数据值，能够定量计算胶结试样的胶结强度，从而准确 的评价水泥与井壁（或套管）的胶结强度，评价方法更科学。
[0071] (4)测试实验操作简便、实验误差小，对比性强、可重复性好。
[0072] 目前已测试了常规G级水泥浆体系、低渗聚合物水泥浆体系、胶乳水泥浆体系与 聚合物、抑制性、有机硅、钾盐聚合物共四种钻井液附着井壁的胶结强度，实验结果对比性 强，依据测试结果优选了适应不同钻井液的水泥衆，以及适应不同水泥浆的钻井液，有效指 导了固井方案设计及现场施工。
[0073] 尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造 性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优 选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0074] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精 神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围 之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1. 一种固井水泥胶结强度测试装置，其特征在于，所述装置包括： 底座和支架，所述支架固定设置在所述底座的两侧； 液压动力系统，固定设置在所述底座的中部； 压力传感器，设置在所述液压动力系统的底部，其中，所述压力传感器与压力采集系统 相连； 顶柱，设置在所述液压动力系统上平面的中部，所述顶柱包含顶柱下台阶和顶柱凸 起； 固定套筒和胶结筒，所述固定套筒设置在所述顶柱下台阶上，所述胶结筒置于所述固 定套筒内，所述顶柱凸起置于所述胶结筒内； 固定挡板和活动挡板，所述固定挡板固定设置于所述支架的上部，所述活动挡板位于 所述固定顶板下并套设在所述胶结筒上，其中，所述活动挡板上包含有台阶圆孔，所述台阶 圆孔上部直径大于等于胶结筒内径且小于胶结筒外径；所述台阶圆孔下部直径大于胶结筒 外径且小于固定套筒外径； 当液压动力系统推动顶柱向上运动将胶结筒内凝固的水泥顶出时，所述压力采集系统 用于采集获得所述压力传感器检测到的压力值。2. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括： 胶结筒底座，用于在向所述胶结筒内注入水泥浆时，密封所述胶结筒底部； 胶结筒上盖，用于在将盛满水泥浆的胶结筒放入高温高压养护装置中进行高温高压养 护时盖在所述胶结筒顶部。3. 如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述胶结筒上盖上包含排气孔，用于在高温 高压养护时排出气体。4. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，在测试水泥与井壁的胶结强度时，所述胶结 筒具体为： 将钻井液倒入胶结筒中，钻井液挂壁后倒出、自然风干后，内壁附着有钻井液对应成分 的胶结筒。
【专利摘要】本实用新型公开了一种固井水泥胶结强度测试装置，该装置包括底座和支架；液压动力系统，固定设置在底座的中部；压力传感器，设置在液压动力系统的底部；顶柱，设置在液压动力系统上平面的中部，顶柱包含顶柱下台阶和顶柱凸起；固定套筒和胶结筒，固定套筒设置在顶柱下台阶上，胶结筒置于固定套筒内，顶柱凸起置于胶结筒内；固定挡板和活动挡板，固定挡板固定设置于支架的上部，活动挡板位于固定顶板下并套设在胶结筒上；当液压动力系统推动顶柱向上运动将胶结筒内凝固的水泥顶出时，压力采集系统用于采集获得压力传感器检测到的压力值。通过上述技术方案，解决了现有技术中胶结强度测试准确性较低的技术问题，提高胶结强度测试时的准确性。
【IPC分类】G01N19/04
【公开号】CN205138987
【申请号】CN201520664065
【发明人】唐世忠, 董云龙, 王晓彬, 吕照鹏, 王贺强, 梁新欣, 徐永强, 曹磊
【申请人】中国石油天然气股份有限公司
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年8月28日