[发明专利]油井水泥高温高压压缩应力应变系统及其测试方法

说明书

技术领域

本发明属于油田固井水泥石测试领域，涉及一种油井水泥高温高压压缩应力应变系统，能模拟井下静态条件养护、测定水泥石不同时间的抗压应力应变，以及抗压缩应力应变性能。

背景技术

目前对于水泥石抗压缩应力应变的室内测试方法较少，在很大程度上借鉴混凝土行业测试标准，测量仪器功能单一，还没有一种集成设备能在养护水泥石的温度压力下测定水泥石的压缩强度、弹性模量、应力/应变等技术参数，现有的测量设备如液压饲服压力机只能测定常温常压的水泥石抗压强度，无法模拟测量井底高温高压条件下水泥石强度当然亦不能实现实验数据的实时记录。申请人通过专利检索和文献查询，未发现有与本发明相类似的技术设备。

现有的实验仪器及方法的说明如下：

目前混凝土行业内测试抗压强度、弹性模量和应力/应变：将配好的水泥浆体注入直径为2.54cm，高为2.54cm的试模中，置于指定温度下养护至规定龄期后，在万能材料试验机上测试抗压强度、弹性模量和应力/应变曲线(每组5个试样，取平均值)。但是不适用于高温高压条件下的测试，也不能实现对水泥石的高温高压养护。

《多功能便携式材料试验机》(ZL专利号93211524.1)：该发明可以完成拉伸压缩、剪切、扭转等实验，但是不适用于高温高压条件下的测试，也不能实现对水泥石的高温高压养护。

因此，现有技术不足之处体现在：目前对于水泥石抗压强度、应力应变的室内测试方法较少，测量仪器功能单一，还没有一种集成设备能在养护水泥石的同时测定水泥石的压缩强度、应力应变等技术参数，现有的测量设备如YAW-300BI型液压伺服压力机与CSS-2205电子万能试验机都，1无法实现同时进行抗压缩强度测试，2并且不能用于高温高压条件下的测量，3也不能实现实验数据的实时记录，不能反映出应力与应变的关系。针对上述技术现状，申请人开展了本项专利的研究。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，研发了本发明，油井水泥高温高压压缩应力应变系统及其测试方法，本发明提供一种油井水泥高温高压压缩应力应变仪，使水泥浆在模拟井底条件下进行养护，该仪器可模拟在井内高温高压条件下直接测试水泥石的压缩应力-应变曲线，以测试水泥石的弹性；所测试结果能够更好地模拟井下实际情况。

本发明为了实现上述的发明目的，所采取的技术方案如下，

油井水泥高温高压压缩应力应变系统，所述系统包括水泥压缩测试组件，电源及压力控制单元，温控单元，信号控制处理单元和管路；

将待测水泥注入所述水泥压缩测试组件，所述压力控制单元和温控单元根据所述信号控制处理单元输出的控制信号控制所述水泥压缩测试组件的压力和温度；所述水泥压缩测试组件将测试信号输出给信号控制处理单元，得到待测水泥的压缩应力结果。所述管路2为空气压缩机1与压力控制单元3、水源7与压力控制单元3、油井水泥高温高压压缩应力应变仪44与压力控制单元3的连接工具；所述压力源为空气压缩机。

所述系统中还包括位移传感器，所述位移传感器设置在所述水泥压缩测试组件中，用于测试水泥石在外压下的微小的变形，并将形变数据输出给所述信号控制处理单元。

所述水泥压缩测试组件包括高压釜体和压缩模具；所述压缩模具设置在所述高压釜体内；

所述高压釜体包括位移传感器，养护压力接头，压头加压接头，釜体上盖，活塞，胶圈组，压缩模具，釜体下盖；

所述位移传感器16设置在油井水泥高温高压压缩应力应变仪44中，连接与活塞30上，活塞30顶入到压缩釜体上盖29的上口40；

胶圈31套在压缩釜体上盖29的缺槽内；养护压力接头27拧入压缩釜体上盖29的右口42；压头加压接头28拧入压缩釜体上盖29的左口41；胶圈34套在压缩釜体下盖35的缺槽内；压缩釜体下盖35拧到压缩釜体33的下部；压缩模具组合32放入压缩釜体33中；压缩釜体上盖29拧到压缩釜体33的上部。

所述压缩模具包括压缩模具上盖，压缩模具筒，模具杯底活塞和压缩模具杯底；

将模具杯底活塞38推入压缩模具杯底39的缺口处，并一起装在压缩模具筒37的底部，向压缩模具筒37中注入水泥浆，浆面至压缩模具筒37上边缘3-5mm，然后将压缩模具上盖36落在水泥面上。