[发明专利]固井用水泥浆体积变化测试仪及测试方法

权利要求书

1.一种固井用水泥浆体积变化测试仪，其特征在于，包括釜体（2）、浆杯（6）、气源（28）、水源（29）、增压泵（18）、位移传感器（21）、压力传感器（25）、控制面板（26）及计算机采集终端（27）；所述釜体（2）内有浆杯（6）；所述釜体（2）和浆杯（6）之间通过釜盖（1）和橡胶垫（4）密封；所述浆杯顶盖（3）上有两个孔；所述釜体外设置有加热器（8）；所述内热电偶（9）从釜盖（1）插入浆杯中；所述外热电偶（5）插入釜体（2）中；所述釜体（2）连接压力传感器（25）；所述气源（28）通过空气至釜阀（10）连接釜体（2），还通过压力调节阀（13）连接增压泵（18）；所述增压泵内有活塞（19）和连杆（20），所述连杆（20）连接所述位移传感器（21）；所述水源（29）连接增压泵（18），也通过水至釜阀（24）连接釜体（2）；所述内热电偶（9）、外热电偶（5）、压力传感器（25）、位移传感器（21）均连接控制面板（26）；所述控制面板（26）和计算机采集终端（27）连接。

2.根据权利要求1所述的测试仪，其特征在于，所述增压泵（18）通过增压泵气管A（14）连接电磁阀泄气口A（16）；所述增压泵（18）通过增压泵气管B（15）连接电磁阀泄气口B（17）。

3.根据权利要求1所述的测试仪，其特征在于，所述增压泵（18）连接高压释放阀（22）。

4.根据权利要求1所述的测试仪，其特征在于，所述浆杯（6）内还设置有搅拌桨叶。

5.一种基于权利要求2所述测试仪的测试方法，其特征在于，包括：

将配制好的水泥浆倒入所述浆杯（6），浆体液面到所述浆杯（6）内部刻度处；

依次放上所述橡胶垫（4），浆杯内盖，然后装上浆杯顶盖，将浆杯放入所述釜体（2）中，拧上所述釜盖（1）；

将所述内热电偶（9）从所述釜盖（1）插入所述浆杯（6）中；

打开所述水源（29）和所述气源（28），向所述增压泵（18）中注水；

打开所述水至釜阀（24），向所述釜体（2）中注满水；

调整所述压力调节阀（13），设定实验压力；

通过控制面板（26）打开所述加热器（8）的开关；

通过所述计算机采集终端（27）采集所述位移传感器（21）采集的位移数据，采集所述内热电偶（9）和外热电偶（5）采集的温度数据，采集所述压力传感器（25）采集的压力数据；

通过采集的所述位移数据，温度数据及压力数据绘制反映了水泥浆水化放热速率，水泥浆试验压力和水泥浆在不同时刻体积变化率的变化曲线。

6.根据权利要求5所述的测试方法，其特征在于，还包括：

试验结束后先关闭加热器；

缓慢打开高压释放阀，释放增压泵（18）中的压力；

打开空气至釜阀（10），将釜体内的水从管线排出，缓慢打开釜盖取出浆杯进行清理。

7.根据权利要求5所述的测试方法，其特征在于，进一步包括：

当釜体（2）内水泥浆体积发生收缩时，就会产生微环隙，造成釜体（2）内压力下降；

通过所述气源（28）会向增压泵（18）中打气，电磁阀将增压泵气管B（15）打开，气体从活塞（19）下部的空隙部分进入，并推动活塞（19）向上移动，向釜体（2）内补水以补充压力；

在所述活塞（19）向上运动的过程中会推动所述连杆（20），所述连杆（20）又带动所述位移传感器（21）向上移动，由所述位移传感器（21）记录位移；在所述活塞（19）向上移动的过程中，上下活塞（19）之间多余的气体通过所述增压泵气管A（14）由所述电磁阀泄气口A（16）排出；

当所述釜体内水泥浆发生体积膨胀时，压力上升，釜体（2）内被压出的水通过管线进入增压泵中，并推动活塞（19）向下移动，释放多余压力；在活塞（19）向下运动的过程中拉动连杆（20），所述连杆（20）带动所述位移传感器（21）的部件向下移动，由所述位移传感器（21）记录位移；在活塞（19）向下移动的过程中，上下活塞（19）之间压力会下降，所述气源（28）会向增压泵中打气，电磁阀将增压泵气管A（14）打开，气体从活塞（19）中部的空隙部分进入，而活塞（19）下部分多余的气体则通过增压泵气管B（15）由电磁阀泄气口B（17）排出。