[发明专利]一种固井水泥冲击力学性能测试仪及测试装置

说明书

本发明公开了一种固井水泥冲击力学性能测试仪及测试装置，测试仪，包括冲击模块、传感模块和用于连接外部结构的连接头，所述冲击模块可在转动并模拟钻头下放时对井壁的不同冲击状态，使得测试更为全面从而得到一个全面的测试数据。测试装置采用测试仪，还包括操作台和伸缩缸，所述伸缩缸通过多块固定板悬固与操作台；所述测试仪与所述伸缩缸的伸缩端相接。通过伸缩缸将测试仪送入井筒内需要进行水泥强度检测的位置完成检测工作，实现了井筒内水泥强度的现场检测。

技术领域

本发明涉及固井技术领域，具体涉及一种固井水泥冲击力学性能测试仪及测试装置。

背景技术

在固井水泥的施工过程中，井内壁由表层套管，以及包裹在套管外围的水泥构成，即固井水泥，为了确保固井水泥的强度，以确保钻杆与钻头伸入井内时误触内壁不会造成井的崩塌，在开钻施工前需要对固井水泥的冲击力学性能进行测试，现有技术中没有专门针对现场井壁上水泥强度进行测试的仪器，而针对后续钻头的下放过程，冲击作用的撞击方向并非垂直于水泥表面，因此现有的水泥强度检测仪检测不适用固井水泥的测试，还有，撞击测试时仅针对水泥破碎时的作用力进行测试，测试过程难以整体观察，不全面。

发明内容

本发明目的在于提供一种固井水泥冲击力学性能测试仪及测试装置，实现对井壁水泥强度的现场测试，同时可模拟钻头下放时对井筒内壁不同的撞击状态。

本发明通过下述技术方案实现：

一种冲击力学性能测试仪，包括冲击模块、传感模块和用于连接外部结构的连接头，所述冲击模块包括气缸和接触球，所述气缸转动连接于连接头，且所述气缸能够在竖直平面内转动；

所述气缸的活塞杆a与接触球连接，所述接触球用于冲击被测试部位；

所述传感模块包括传感器安装板、碰撞块和用于检测冲击力大小的传感器，所述传感器安装板可调连接于气缸；

所述碰撞块设置于活塞杆a，所述传感器设置于传感器安装板，当所述碰撞块冲击传感器时完成冲击检测。为有效模拟钻头在下放时不同的撞击状态，本发明提供一种冲击力学性能测试仪，本测试仪通过控制驱动缸的活塞杆b的伸缩，从而确保当驱动缸的活塞杆b收缩时，气缸缸体能够以转轴为轴向下转动，当驱动缸活塞杆b伸长时，气缸缸体能够以转轴为轴向上转动，从而达到调节接触球撞击井壁时的施力角度的作用，使得测试更为灵活及全面，且有效的模拟出钻头下放时对井壁的不同状态的冲击。

进一步的技术方案：

所述传感器安装板包括水平段和折弯段，所述水平段滑动设置于气缸缸体侧壁，所述折弯段可沿活塞杆a的轴线方向移动；

进一步的：所述传感器设置于所述折弯段，且在检测过程中所述碰撞块能够对所述传感器形成冲击。

进一步的：所述气缸通过其底部的转动连接部连接于连接头，所述气缸可绕转动连接部实现竖直平面内的转动。

进一步的：还包括用于驱动气缸转动的驱动缸，所述驱动缸的缸体嵌于连接头内，所述驱动缸的活塞杆b与气缸铰接。

进一步的：测试仪还包括可伸缩支撑杆，所述可伸缩支撑杆设置于气缸，且所述可伸缩支撑杆的动作与接触球的动作互不影响；

进一步的：所述可伸缩支撑杆远离连接头的一端为电热杆；

进一步的：所述可伸缩支撑杆伸长后所述电热杆的支撑点靠近被测部位。

进一步的：所述水平段沿长轴方向开设有一道引导槽，所述气缸靠近所述水平段的侧面上设置有引导柱，所述引导柱插入引导槽，且所述引导柱可在引导槽内滑动；

进一步的：测试仪还包括用于固定所述传感器安装板的锁紧螺栓，所述锁紧螺栓穿过引导槽固定于气缸缸体，所述锁紧螺栓放松时可调节所述传感器安装板的位置，所述锁紧螺栓拧紧时可固定所述传感器安装板的位置。