[发明专利]固井水泥石三轴试验试样制备模具及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及固井水泥石力学性能测试领域，具体涉及一种固井水泥石三轴试验试样制 备模具及其制备方法。

背景技术

在石油天然气勘探开发过程中，固井是保证石油天然气开采安全性和生产效益的重要 因素，而在固井过程中，使用的水泥石力学性能是否满足井底工况要求，直接影响着井筒 长期封固质量。因而测试固井水泥石的力学性能是固井方面研究的重点之一。

目前对于水泥石力学性能的测试，主要采用50.8×50.8×50.8(mm)的立方体，使用 压力机开展试验，以求得其单轴抗压强度。但实际工况是，固井水泥石在井下，处于温度 和三轴应力共同影响的工况。因此，为了对水泥石的力学性能进行更全面真实的测试，需 要使用微机控制电液伺服水泥石三轴试验机系统对尺寸为φ25.4×50.8(mm)的圆柱形试 样进行试验。但目前水泥石试样的制备，主要是采用立方体取芯的形式来获取，先制作好 一个大的立方体，然后从这个大的立方体中切割出各个小试样，进行测试。该方法不仅操 作繁琐，而且较难保证不对试样产生潜在损伤及尺寸精度的影响。

综上所述，现有技术中至少存在以下问题：通过切割方式制取的固井水泥石三轴试验 试样，对试样产生潜在损伤，影响实验的准确性和精度。

发明内容

本发明提供一种固井水泥石三轴试验试样制备模具及其制备方法，以解决现有的通过 切割方式制取的固井水泥石三轴试验试样，对试样产生潜在损伤的问题。

为此，本发明提出一种固井水泥石三轴试验试样制备模具，所述固井水泥石三轴试验 试样制备模具包括：至少一个注模单元，所述注模单元包括：第一模具和第二模具；

所述第一模具的顶部和所述第二模具的顶部平齐；所述第一模具的底部和所述第二模 具的底部平齐；

所述第一模具具有半圆形的第一内腔；

所述第二模具具有半圆形的第二内腔；

所述第一内腔和所述第二内腔对接形成第一圆柱形内腔。

进一步地，

所述注模单元还包括：与所述第一模具和第二模具高度相同的第三模具；

所述第三模具的底部和所述第二模具的底部平齐；所述第三模具的顶部和所述第二模 具的顶部平齐；所述第三模具具有半圆形的第三内腔；

所述第二模具还具有半圆形的第四内腔，其中，所述第二内腔和第四内腔分别位于所 述第二模具的两侧，所述第三内腔和所述第四内腔对接形成第二圆柱形内腔；

所述第一圆柱形内腔与所述第二圆柱形内腔的大小和形状相同。

进一步地，所述注模单元还包括：连接所述第一模具、第二模具和第三模具的横向连 接螺栓，所述横向连接螺栓的长度方向垂直所述第一圆柱形内腔的轴线。

进一步地，所述注模单元还包括：底板，所述第一模具、第二模具和第三模具的底部 平齐的支撑在所述底板上，所述底板封堵住所述第一内腔、第二内腔、第三内腔和所述第 四内腔的底部。

进一步地，

所述注模单元的数目为多个，多个所述注模单元依次从下至上叠加，上方的注模单元 的底板盖压并封堵在下方的注模单元的第一内腔、第二内腔、第三内腔和所述第四内腔的 顶部；

所述固井水泥石三轴试验试样制备模具还包括：盖压在最上方的注模单元之上的盖板， 所述盖板封堵在最上方的注模单元的第一内腔、第二内腔、第三内腔和第四内腔的顶部。

进一步地，所述第一内腔、第二内腔、第三内腔和所述第四内腔均为竖直的通孔。

进一步地，最下方的注模单元的底板的底部设有支脚。

进一步地，多个所述注模单元分为最上方的注模单元、最下方的注模单元以及位于最 上方的注模单元与最下方的注模单元之间的中间的注模单元；

所述盖板以及位于中间的注模单元的底板均设有多个传压孔，各所述传压孔分别从最 上方的注模单元以及中间的注模单元的底板的外侧壁延伸并连通至各所述第一圆柱形内腔 或各所述第二圆柱形内腔。

进一步地，所述固井水泥石三轴试验试样制备模具还包括：连接孔和设置在所述连接 孔中的纵向连接螺栓，所述连接孔设置在各所述注模单元的第二模具中，并且所述纵向连 接螺栓从上至下串联连接各所述注模单元的底板。

进一步地，各所述注模单元中，所述第二模具的两侧还设有凸起，所述凸起位于所述 第二内腔和和所述第四内腔之外，所述第一模具和第三模具的侧向分别设有与所述凸起卡 接的凹槽。