[发明专利]一种油井水泥高温高压体积膨胀收缩测试仪

说明书

技术领域

本发明属于测量油井水泥的体积膨胀收缩装置领域，具体涉及一种油井水泥高温高压体积膨胀收缩测试仪，用于测试和对比不同井况中不同水泥浆体系的膨胀和收缩性能。

背景技术

目前，现有的高温高压膨胀仪包括：

《非接触式高温高压智能膨胀仪》(申请号200420064869.4)：该专利提供了一种高温高压膨胀仪，用于测量粘土的膨胀性能，但是该仪器不能用来测量水平井中水泥浆的胀缩率，并且实验温度达不到170℃。

《高温高压膨胀仪》(申请号200710086442.2)：该专利只提供一种实验釜体，只能测量线性膨胀率，但不适用于油井水泥浆体积膨胀率的测试，并且不适用于水平井中的水泥浆膨胀率。

《全自动岩石膨胀力测试仪》(申请号200920084012.1)：该专利提供了一种适用于岩石膨胀的测试仪，但是该仪器不能在高温下操作，不能模拟直井或者水平井下的高温高压环境，亦不能实现胀缩率的实时监控测量。

从上面可以看出，目前能查到的专利可以完成膨胀等实验，但是均不适用于体积膨胀的测试，亦不适用于水平井中水泥浆膨胀性能测试。

现有技术中，对于测量油井水泥体积胀缩率的仪器少有报道，还没有一种集成设备既能测定直井中水泥浆的体积胀缩率又能测定水平井中水泥浆的体积胀缩率。目前此行业中，常借用建筑上的测量设备如混凝土收缩膨胀率测定仪或者用螺旋测微器测量收缩前后的长度值，这样虽能测量水泥石的线膨胀，但两者都无法精确测量水泥浆的体积膨胀率；无法实现水泥浆实时膨胀的直观测量，也不能实现实验数据的实时记录；更无法模拟及测量直井、水平井中高温高压条件下水泥浆的膨胀性能。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种油井水泥高温高压体积膨胀收缩测试仪，能够模拟直井及水平井井底的高温高压，使水泥浆在模拟井底条件下进行养护，可连续测量油井水泥的膨胀率和收缩率，并记录温度压力曲线和时间-胀缩率曲线。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种油井水泥高温高压体积膨胀收缩测试仪，包括高温高压釜、温度控制系统、压力控制系统、控制器5和计算机数据处理系统6；

所述温度控制系统包括加热釜套7和电热偶9；所述高温高压釜安装在所述加热釜套7内；加热釜套7通过可转动工作头8设置在控制器5的一侧外壁上；通过旋转可转动工作头8使高温高压釜处于垂直状态或水平状态；

在所述加热釜套7的上表面开有一个加热釜套孔19；

所述电热偶9为温度传感器；所述电热偶9的一端插入到加热釜套孔19内，另一端连接到控制器5上；

在控制器5上连接有位移传感器11，所述位移传感器11的另一端与高温高压釜连接；

所述压力控制系统包括空气压缩机1、水源2、精密压力源3和压力传感器，所述空气压缩机1和水源2分别通过管路与精密压力源3连接，精密压力源3通过管路与所述控制器5连接；所述压力传感器的一端用于测量高温高压釜内的压力，另一端与控制器5连接；

控制器5与计算机数据处理系统6连接；

所述位移传感器11采集的位移信号、电热偶9采集的温度信号和压力传感器采集的压力信号分别传递给控制器5，再由控制器5传递给计算机数据处理系统6，计算机数据处理系统6对这些信号进行数据处理，然后在计算机屏幕上显示各种曲线。

所述精密压力源3包括养护压力胶管10、气源截止阀15、高低压隔离阀16、升压速率调节阀17和压力电源开关18；

所述升压速率调节阀17一端接低压气源，另一端与高低压隔离阀16的一端相连通；所述气源截止阀15一端接高压气源，另一端与高低压隔离阀16的另一端汇合，所述高低压隔离阀16再通过养护压力胶管10接入高温高压釜，用于输送压力至高温高压釜体内；

所述汇合处与高温高压釜之间的管路上，依次设置有输出压力表12和高压传感器13；所述高压传感器13的另一端与控制器5连接；在升压速率调节阀17与高低压隔离阀16之间设有低压传感器14；所述低压传感器14的另一端与控制器5连接。

所述控制器5的外表面面板上设置有电源开关20、加热开始按钮21、温度显示器22、加热停止按钮23和压力表24；温度显示器22用于显示加热釜套7及高温高压釜的温度；压力表24用于显示高温高压釜内的压力。

所述计算机数据处理系统6、控制器5、精密压力源3和空气压缩机1均与电源4连接。

所述高温高压釜包括釜体28、釜体上盖30和釜体下盖35；