阅读说明：本技术 固井水泥浆低温稠化仪 (Low-temperature thickening instrument for well cementation cement slurry ) 是由 刘浩亚 鲍洪志 李燕 陈向军 豆宁辉 牛成成 廖璐璐 金鑫 于 2019-04-09 设计创作，主要内容包括：本发明提出了一种固井水泥浆低温稠化仪,包括机箱,所述机箱的上面设置有操作台,所述操作台上设置有控制板；设置在所述机箱内的至少一个浆杯安装装置,所述浆杯安装装置上安装有浆杯,所述浆杯上设置有稠度表,所述稠度表测量所述浆杯内的物体的稠化度；设置在所述机箱内的温度调节装置,所述温度调节装置连接所述浆杯,并控制所述浆杯的温度；以及设置在所述控制板上的控制装置,所述控制装置包括控制所述浆杯安装装置旋转的电机控制装置,以及所述控制所述温度调节装置的温控装置。本发明能够模拟低温环境下固井水泥浆的稠化状况。(The invention provides a low-temperature thickening instrument for well-cementing cement slurry, which comprises a case, wherein an operation table is arranged on the case, and a control panel is arranged on the operation table; the device comprises a case, at least one slurry cup mounting device arranged in the case, wherein a slurry cup is mounted on the slurry cup mounting device, a consistency meter is arranged on the slurry cup, and the consistency meter is used for measuring the consistency of an object in the slurry cup; the temperature adjusting device is arranged in the case, is connected with the pulp cup and controls the temperature of the pulp cup; and the control device is arranged on the control panel and comprises a motor control device for controlling the rotation of the pulp cup mounting device and a temperature control device for controlling the temperature adjusting device. The invention can simulate the thickening condition of the well cementation cement slurry in a low-temperature environment.)

固井水泥浆低温稠化仪

技术领域

本发明涉及一种固井水泥浆低温稠化仪，属于油气开发中的固井工程试验装置领域。

背景技术

低温固井水泥浆开发中，技术人员为克服低温环境下水泥颗粒水化速度慢甚至完全不水化问题，通常会加入高效的添加剂以促进水泥快速水化，使其具备合理的低温性能。而加入高效添加剂的低温水泥浆对温度非常敏感，其各项性能的设计适用温度往往是4℃至-8℃。但实验室温度通常为26℃左右，在室内研究中低温水泥浆的实验测试温度通常比设计温度高出20℃至30℃。在如此高的环境温度下高效的添加剂会使水泥浆过快水化，稠度急速增高，导致无法测试与获取水泥浆真实的低温稠化性能。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种固井水泥浆低温稠化仪，其能够在实验室内室温条件下测试水泥浆低温稠化性能，真实模拟室外低温乃至负温条件下的泵送过程，实现室温环境下对水泥浆低温稠化性能的测试，防止低温水泥浆在室温下稠度测试过程中数据失真或过快凝固。

为了实现以上发明目的，本发明提出了一种固井水泥浆低温稠化仪，包括：

机箱，所述机箱的上面设置有操作台，所述操作台上设置有控制板；

设置在所述机箱内的至少一个浆杯安装装置，所述浆杯安装装置上安装有浆杯，所述浆杯上设置有稠度表，所述稠度表测量所述浆杯内的物体的稠化度；

设置在所述机箱内的温度调节装置，所述温度调节装置连接所述浆杯，并控制所述浆杯的温度；以及

设置在所述控制板上的控制装置，所述控制装置包括控制所述浆杯安装装置旋转的电机控制装置，以及所述控制所述温度调节装置的温控装置。

本发明的进一步改进在于，所述浆杯安装装置包括固定所述浆杯上部的旋转盘，以及固定所述浆杯下部的固定座，所述固定座上设置有动力装置，所述动力装置带动所述旋转盘转动。

本发明的进一步改进在于，所述稠度表包括设置在所述浆杯的上端的表盘，所述表盘上设置有伸入到所述浆杯内的测量件；

所述操作台上设置有表盘卡槽，所述表盘卡接在所述表盘卡槽内，所述表盘卡槽内设置有扭矩测量装置。

本发明的进一步改进在于，所述浆杯的上部设置有卡柱，所述旋转盘的上部的相应位置设置有卡槽；所述卡柱可拆卸式卡接在所述卡槽内。

本发明的进一步改进在于，所述温度调节装置包括包覆在所述浆杯的外部的冷冻缸，所述冷冻缸的连接有冷却循环装置。

本发明的进一步改进在于，所述冷却循环装置包括缠绕在所述冷冻缸外部的蒸发器管线，所述蒸发器管线的两端分别设置有输入管线和输出管线；

其中，所述输入管线和输出管线之间连接有制冷压缩机以及冷凝管。

本发明的进一步改进在于，所述输入管线上设置有节流阀。

本发明的进一步改进在于，所述冷冻缸上设置有温度测量装置，所述温度测量装置连接所述温控装置的输入端；所述温控装置根据温度测量装置输入的温度信息控制制冷压缩机运行。

本发明的进一步改进在于，所述温度测量装置为温度电偶。

本发明的进一步改进在于，所述浆杯的数量为两个，并且所述浆杯安装装置的数量也为两个。

本发明的进一步改进在于，所述温度测量装置为温度电偶。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

在根据本发明的固井水泥浆低温稠化仪，其能够在实验室内室温条件下测试水泥浆低温稠化性能，真实模拟室外低温乃至负温条件下的泵送过程，实现室温环境下对水泥浆低温稠化性能的测试，防止低温水泥浆在室温下稠度测试过程中数据失真或过快凝固。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：

图1所示为本发明的一个实施例的固井水泥浆低温稠化仪的外部结构示意图；

图2所示为本发明的一个实施例的固井水泥浆低温稠化仪的内部结构示意图。

附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

在附图中各附图标记的含义如下：1、机箱，2、浆杯安装装置，3、温度调节装置，4、稠度表，5、电机控制装置，6、温控装置，11、操作台，12、控制板，13、表盘卡槽，21、浆杯，22、旋转盘，23、固定座，24、卡槽，25、卡柱，31、冷冻缸，32、蒸发器管线，33、输入管线，34、输出管线，35、制冷压缩机，36、冷凝管，37、节流阀，41、表盘，61、温度测量装置。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。

图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例的固井水泥浆低温稠化仪。根据本发明的固井水泥浆低温稠化仪，能够在实验室内室温条件下测试水泥浆低温稠化性能，真实模拟室外低温乃至负温条件下的泵送过程，实现室温环境下对水泥浆低温稠化性能的测试，防止低温水泥浆在室温下稠度测试过程中数据失真或过快凝固。

如图1所示，本发明的一个实施例所述的固井水泥浆低温稠化仪，其包括机箱1。所述机箱1为近似长方体形状的结构，其上端面为操作台11，用于安装浆杯21，加注水泥等操作；操作台11的上的后部设置操作板，操作板上用于操作控制装置，以对试验进行控制。在所述机箱1上设置有至少一个浆杯21，可以根据不同的需要设计浆杯21的数量，在本实施例中优选为两个浆杯21。所述浆杯21为圆筒形的结构，其上端设置有稠度表，稠度表能够测量浆杯21内的物体的稠化度。本实施例所述的固井水泥浆低温稠化仪还包括温度调节装置3，所述温度调节装置3设置在所述机箱1内，并连接所述浆杯21，并且能够调节浆杯21内的温度。在试验过程中，所述温度调节装置3能够使所述浆杯21内保持低温的状态(-8℃至4℃)，从而测量出低温状态的稠化数据。所述机箱1内还设置有控制装置，控制装置设置在机箱1的控制板12上。所述控制装置包括控制所述浆杯安装装置2旋转的电机控制装置，以及所述控制所述温度调节装置3的温控装置6。

在使用根据本实施例所述的固井水泥浆低温稠化仪时，首先将浆杯21安装在操作台11上，并在浆杯21内注入水泥浆。温控装置6控制温度调节装置3调节所述浆杯21内的温度，使浆杯21内的温度始终处于低温状态，再通过稠度表测量浆杯21内的水泥浆的稠度，从而测量水泥浆低温状态下的稠化状况。通过本实施例所述的固井水泥浆低温稠化仪，能够在实验室内室温条件下测试水泥浆低温稠化性能，真实模拟室外低温乃至负温条件下的泵送过程，实现室温环境下对水泥浆低温稠化性能的测试，防止低温水泥浆在室温下稠度测试过程中数据失真或过快凝固。

在一个实施例中，所述浆杯安装装置2包括旋转盘22，所述旋转盘22的上部连接所述浆杯21的上部，在旋转盘22转动时能够带动浆杯21转动。所述浆杯安装装置2还包括固定座23，所述固定座23固定在所述浆杯21的下方。所述固定座23上设置有动力装置，动力装置优选为电机，所述动力装置带动所述旋转盘22转动。

在使用根据本实施例所述的固井水泥浆低温稠化仪时，固定座23中的动力装置旋转带动旋转盘22旋转，从而带动浆杯21旋转。在旋转过程中，浆杯21内部的水泥浆逐渐凝固，稠度表能够根据浆杯21旋转时产生的扭矩测量水泥浆的稠度，从而测量水泥浆低温状态下的稠化状况。

在一个实施例中，所述稠度表包括表盘41，所述表盘41设置在浆杯21的上端，优选为圆盘形的结构，表盘41的下表面设置有测量件，测量件能够伸入到浆杯21内。在本实施例中，测量件为杆状、条状或其他的结构，在伸入到浆杯21内时能够***到水泥浆的内部。所述操作台11上设置有表盘卡槽13，所述表盘41卡接在所述表盘卡槽13内，所述表盘卡槽13内设置有扭矩测量装置。

在根据本实施例所述的固井水泥浆低温稠化仪中，稠度表的表盘41卡在表盘卡槽13内，测量件伸入到浆杯21内。在浆杯21转动时，测量件会受到水泥浆的作用力，使表盘卡槽13和表盘41之间产生扭矩。水泥浆的在凝固的过程中水泥浆的稠度发生变化，对测量件的作用力也发生变化，表盘卡槽13和表盘41之间的扭矩也发生变化。根据扭矩测量装置的测得的数据就能够判断水泥浆的稠化状况。

在一个优选的实施例中，所述浆杯21的上部设置有卡柱25，卡柱25设置在浆杯21的侧壁上，所述旋转盘22的上部的相应位置设置有卡槽24，卡槽24能够与卡柱25相配合。所述卡柱25可拆卸式卡接在所述卡槽24内。浆杯21和旋转盘22通过卡槽24和卡柱25配合能够稳定地固定相连，在旋转盘22旋转的过程中能够带动浆杯21旋转，并且卡柱25和卡槽24拆卸方便，便于浆杯21和旋转盘22分离。

在一个实施例中，温度调节装置3包括冷冻缸31。冷冻缸31为圆筒形的结构，其包覆在浆杯21的外部。所述冷冻缸31的连接有冷却循环装置。冷却循环装置能够带走冷冻缸31的热量，使冷冻缸31始终保持低温状态，并循环到冷冻缸31外进行散热。

在根据本实施例所述的固井水泥浆低温稠化仪中，通过冷却循环装置能够带走冷冻缸31内的热量，使冷冻缸31始终保持低温状态，从而保证浆杯21内的温度始终保持试验要求的低温的状态(-8℃至4℃)。

在一个实施例中，冷却循环装置包括设置冷冻缸31上的蒸发器管线32，蒸发器管线32均匀缠绕在冷冻缸31的外壁上。所述蒸发器管线32的两端分别设置有输入管线33和输出管线34，冷却介质从所述输入管线33进入到蒸发器管线32内，并通过输出管线34流出。输入管线33和输出管线34之间连接有制冷压缩机35以及冷凝管36。在本实施例中，输入管线33设置在蒸发器管线32上部的端口上，输出管线34设置在蒸发器管线32下部的端口上，输入管线33连接冷凝管36，输出管线34连制冷压缩机35。制冷压缩机35连接冷凝管36，形成循环。

在根据本实施例所述的固井水泥浆低温稠化仪中，内置制冷装置能够通过制冷压缩机35控制冷冻缸31的温度。制冷压缩机35将制冷剂气体加压后送入冷凝管36，气态高压制冷剂在冷凝管36放热形成液态高压制冷剂。液态高压制冷剂蒸发器管线32吸热气化同时快速降低冷冻缸31的温度。最后低压气体制冷剂再次进入压缩机完成冷冻循环。

在一个优选的实施例中，所述输入管线33上设置有节流阀37。节流阀37设置在冷凝管36的出口处，通过输入管线33连接蒸发管线的入口。通过设置节流阀37，能够将冷凝管36内流出的高压液体制冷剂成为低压液体制冷剂，低压液体制冷剂在蒸发器管线32内更加容易气化。

在一个实施例中，所述冷冻缸31上设置有温度测量装置61，温度测量装置61能够测量冷冻缸31的温度。所述温度测量装置61连接所述温控装置6的输入端，并将测量的冷冻缸31的温度信息传递给温控装置6。所述温控装置6的输出端连接所述制冷压缩机35。在一个优选的实施例中，温度测量装置61为温度电偶。

在根据本实施例所述的固井水泥浆低温稠化仪中，温度测量装置61能够测量冷冻缸31内的温度，并将温度信息传递给温控装置6。温控装置6根据温度信息判断冷冻缸31内的温度是否处于低温状态，如果温度过高则控制制冷压缩机35运行，使冷冻缸31内的温度迅速降低；如果温度过低，则控制制冷压缩机35停止运行。

温控装置6不仅具备显示浆杯21内实时温度、控制压缩机工作的功能还可控制冷冻室冷冻速度，设置降温程序。使用时，先将负温水泥浆配浆溶液导入浆杯21并冷却到目标温度后再加入水泥干粉搅拌，这样可最大程度模拟低温现场环境。

在一个实施例中，所述浆杯21的数量为两个，并且所述浆杯安装装置2的数量也为两个。两个浆杯21可以分别进行试验，试验结果互不影响，提高了试验的效率；也可以两个浆杯21同时进行实验，对试验结果进行对比，提高了试验结果的准确性。

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。因此，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/或修改，根据本发明的实施例作出的变更和/或修改都应涵盖在本发明的保护范围之内。