[发明专利]油气井固井水泥环第一界面拉伸胶结强度测试装置及方法

权利要求书

1.一种油气井固井水泥石第一界面拉伸胶结强度的测试装置，其特征在于，包括浆筒(4)、拉伸胶结面板(5)和浆筒盖(3)，所述的拉伸胶结面板(5)设置在浆筒(4)底部，所述的浆筒盖(3)设置在浆筒(4)顶部，所述的拉伸胶结面板(5)和浆筒盖(3)上分别设置有拉环，所述浆筒盖(3)上的拉环用于连接第一钢丝绳(2)，所述拉伸胶结面板(5)上的拉环通过第二钢丝绳(6)与拉力传感器(7)连接；

所述的浆筒盖(3)上设置有通孔，通孔用于排出灌注水泥浆后浆筒(4)内的空气和多余的水泥浆，所述的浆筒(4)顶部内径大于底部内径，用于防止测拉伸力时水泥石与浆筒(4)内壁面发生位移影响测试结果，所述的浆筒盖(3)内壁和浆筒(4)外壁顶部设置有匹配的螺纹，用于连接固定；

所述的测试装置还包括机架和游动横梁(9)，所述游动横梁(9)活动设置机架上，所述的第一钢丝绳(2)连接于机架的顶部，所述的拉力传感器(7)与游动横梁固定，游动横梁活动时产生拉力；所述的机架顶部固定有上夹具(1)，所述上夹具(1)通过拉杆与第一钢丝绳(2)连接，所述的拉力传感器(7)与游动横梁上的下夹具(8)连接。

2.利用权利要求1所述测试装置检测油气井固井水泥石第一界面拉伸胶结强度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)浆筒(4)的内壁和两端、浆筒盖(3)的丝扣和内端面，均匀涂抹一薄层密封脂；

2)将浆筒(4)低端安放在拉伸胶结面板(5)上，并用力压紧防止水泥浆渗漏；

3)将待测水泥浆注满浆筒(4)，盖上浆筒盖(3)，排出浆筒(4)中的空气和多余的水泥浆；

4)将由胶结面板(5)、浆筒(4)和浆筒盖(3)组装并灌满水泥浆的模具置于高温高压养护釜中，模拟地层温度压力条件养护至凝期，取出模具；

5)将第一钢丝绳(2)和第二钢丝绳(6)分别连接在浆筒盖(3)和拉伸胶结面板(5)的拉环上；

6)将第一钢丝绳(2)和第二钢丝绳(6)分别与上夹具(1)和下夹具(8)连接，调整游动横梁至拉力传感器(7)归零，启动测试装置，测试拉伸胶结面板(5)与水泥石分离瞬间的最大拉力；

7)水泥石与拉伸胶结面板(5)的拉伸胶结强度可采用以下公式计算得到：

其中，P为水泥石第一界面拉伸胶结强度，kPa；F为拉伸胶结面板(5)与水泥石试件分离瞬间的最大拉力，kN；A为拉伸胶结面板(5)与水泥石胶结的面积，m²；d为浆筒(4)与拉伸胶结面板(5)胶结端的内径，m。