一种中深层地热井固井水泥浆流动性的测定装置及测定方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种中深层地热井固井水泥浆流动性的测定装置及测定方法，该装置由储浆仓、开关阀门、控制段、内套管、外套管、支架、基座等部分组成；利用该装置进行固井水泥浆流动性的测定时，首先，关闭开关阀门，将由搅拌机搅拌好的一定体积量的水泥浆注入阀门上的储浆仓内，然后，打开阀门，使内管中的水泥浆自然缓慢流下并用秒表记录其在内管与外管环形间隙中由高度h1上升至高度h2所需时间，由水泥浆的平均流动度（上升一定高度所需时间）评价水泥浆的流动性；本发明专利技术实现了固井水泥浆流动度的测量与比较，同时，内外套管均由透明的有机玻璃制成，直观形象地展示了固井灌浆时水泥浆的流动过程，达到固井工程模拟过程中浆体可视化的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种中深层地热井固井水泥浆流动性的测定装置及测定方法
本专利技术涉及一种固井水泥浆流动性的测定装置及测定方法，属于水泥灌浆

技术介绍
目前，中深层地热能的利用成为当前地热开采的热点，市场潜力巨大。2017年4月13日，国家地热能中心主任曹耀峰，中国工程院院士多吉等专家在关于中深层地热开发利用的论证会上对中深层地热井内换热供热技术给予了充分的肯定。地热井取热系统利用地下延伸数千米的换热器(套管)，和地层换热后传输热量到地面，进行各种地热利用。固井材料作为热量从地层传递到套管换热器的媒介，其水泥浆的灌浆过程尤为关键，这一阶段的工程关系到地热能开发利用的成败，因而，地热井灌浆质量的好坏对地热能的开发与高效利用有着至关重要的意义。对于地热井灌浆用固井水泥浆的流动性，没有一种合适的测定装置、方法或表征手段，通常是沿用流体性质的测定方法，以粘度的测定以及稳定性试验来评价流体的流动性。但是，这种测定方法并没有将流动性和实际的灌浆工艺过程联系起来，不够直观和深刻，并且还费时费力，成本较高。其他水泥浆灌浆领域也同样存在着类似的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述中深层固井水泥浆流动性测定或表征的不足，提供了一种在测量水泥浆流动度时，并直观形象地展现了固井灌浆工艺流程的测定装置及测定方法。为达到此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种中深层地热井固井水泥浆流动性的测定装置及测定方法，所述的固井水泥浆流动性测定装置由储浆仓、内管段、开关阀门、内管段、支架、控制段、内管段、外套管、基座等部分组成。利用该装置进行固井水泥浆流动性的测定时，首先，关闭开关阀门，将由搅拌机搅拌好的一定体积量v的水泥浆注入阀门上的储浆仓内，然后，打开阀门，使内管中的水泥浆自然缓慢流下并用秒表记录其在内管与外管环形间隙中由高度h1上升至高度h2所需时间，由水泥浆的平均流动度（上升一定高度所需时间）评价水泥浆的流动性。所述的固井水泥浆流动性的测定装置，储浆仓、内管段、开关阀门、内管段、控制段、内管段、外套管的竖向中心线在同一直线上。所述的固井水泥浆流动性的测定装置，储浆仓与内管段同轴相连，且储浆仓的内径大于内管直径，仓顶部为固井水泥浆入口，下连内管段。其中，所述储浆仓为圆柱体有机玻璃管，管径为D1=90mm~150mm，高度为H1=100mm~150mm。所述的固井水泥浆流动性的测定装置，内管段与储浆仓同轴相连，下与开关阀门相连，内管管径D2=20mm~50mm。所述的固井水泥浆流动性的测定装置，开关阀门连接于内管段与内管段之间，阀门类型为球阀或蝶阀，均为市售产品。所述的固井水泥浆流动性的测定装置，控制段连接于内管与内管之间，可为球阀、闸阀或系列孔板，所述球阀、闸阀为可调节开度的阀门，均为市售产品，所述系列孔板为一系列中间具有不同孔径的管道，可根据水泥浆的流动性大小选择合适的孔径管道，孔直径为d=3mm~8mm。所述的固井水泥浆流动性的测定装置，外套管为顶端开口、底端封闭的透明有机玻璃圆管，管径大于内套管管径为D3=30mm~80mm，长度为L=100mm~300mm。所述的固井水泥浆流动性的测定装置，支架与基座相连，所述支架为三脚架，其顶部三角形内切圆直径小于储浆仓直径为D4=70mm~140mm，长度视整个装置的高度而定，应确保内外套管高度差h=5mm~20mm。所述基座为固定三脚架底端的圆形有机玻璃板，直径为D5=200mm~400mm。所述的固井水泥浆流动性的测定方法，具体包括以下步骤：步骤1：固定基座，放置于水平地面上，使之垂直稳定；步骤2：检查管道、阀门等部件之间是否连接紧密，保证连接处不渗漏；步骤3：关闭开关阀门，调节控制段:阀门大小至一定开度并固定此开度大小不变（控制段为系列孔板则无此步骤）；步骤4：将一定体积量v的水泥浆注入储浆仓1内，然后，打开开关阀门3，并用秒表记录其在内管与外管环形间隙9中由高度h1上升至高度h2所需时间。本专利技术基于某深度2800m在运行中深层地热井结构，结合具体的灌浆工艺流程对固井水泥浆的流动性进行测定，本专利技术具体具有以下几点优越性：1）测量范围广，通过调控段阀门的调节或系列孔板的选取，可测定具有不同流动度的水泥浆体；2）固井灌浆可视化，通过透明的有机玻璃，可直观展现出实际灌浆过程中不可见的水泥浆流动过程；3）本专利技术操作简便、价格便宜。附图说明图1是本专利技术一种固井水泥浆流动性的测定装置主视图，其中有：储浆仓—1、内管段—2、开关阀门—3、内管段—4、支架—5、控制段—6、内管段—7、外套管—8、内外管环形空间—9、基座—10。图2是本专利技术一种固井水泥浆流动性的测定装置A-A向俯视图，其中有储浆仓—1、支架—5。图3是本专利技术一种固井水泥浆流动性的测定装置系列孔板示意图。具体实施方式本实施例在以本技术方案为前提下进行实施，给出了实施方式，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式包括储浆仓1、内管段2、开关阀门3、内管段4、支架5、控制段6、内管段7、外套管8、基座10等。开关阀门3与控制段6与内管段之间均采用螺纹连接，控制段6采用球阀。具体尺寸为D1=100mm、H1=150mm、D2=40mm、D3=60mm、h=5mm、h1=0、h2=150mm、L=200mm、D5=300mm、v=260ml。具体包括以下步骤：1）固定基座10，放置于水平地面上，使之垂直稳定；2）检查管道、阀门等部件之间是否连接紧密，保证连接处不渗漏；3）关闭开关阀门3，调节控制段6球阀大小至一定开度并固定此开度大小不变；4）将一定体积量v=260ml的水泥浆注入储浆仓1内，然后，打开开关阀门3，并用秒表记录其在内管与外管环形间隙中由高度h1=0上升至高度h2=150mm所需时间。用该装置测试水泥净浆的部分实验数据见表1。具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式包括储浆仓1、内管段2、开关阀门3、内管段4、支架5、控制段6、内管段7、外套管8、基座10等。开关阀门3与控制段6与内管段之间均采用螺纹连接，控制段6采用闸阀。具体尺寸为D1=100mm、H1=150mm、D2=40mm、D3=60mm、h=5mm、h1=0、h2=150mm、L=200mm、D5=300mm、v=260ml。具体包括以下步骤：1）固定基座10，放置于水平地面上，使之垂直稳定；2）检查管道、阀门等部件之间是否连接紧密，保证连接处不渗漏；3）关闭开关阀门3，调节控制段6闸阀大小至一定开度并固定此开度大小不变；4）将一定体积量v=260ml的水泥浆注入储浆仓1内，然后，打开开关阀门3，并用秒表记录其在内管与外管环形间隙中由高度h1=0上升至高度h2=150mm所需时间。具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中深层地热井固井水泥浆流动性的测定装置，包括：储浆仓、测定部件、基座；其特征在于：所述的基座上设置有支架，支架上方设置有储浆仓，储浆仓下端连接了内管段，内管段、开关阀门与控制段均采用螺纹结构连接；外套管套在内套管外端，所述储浆仓、内管段、开关阀门、内管段、控制段、外套管的竖向中心线在同一直线上。/n

【技术特征摘要】
1.一种中深层地热井固井水泥浆流动性的测定装置，包括：储浆仓、测定部件、基座；其特征在于：所述的基座上设置有支架，支架上方设置有储浆仓，储浆仓下端连接了内管段，内管段、开关阀门与控制段均采用螺纹结构连接；外套管套在内套管外端，所述储浆仓、内管段、开关阀门、内管段、控制段、外套管的竖向中心线在同一直线上。


2.根据权利要求1所述的中深层地热井固井水泥浆流动性的测定装置，其特征在于，储浆仓与内管段同轴相连，且储浆仓的内径大于内管直径，仓顶部为固井水泥浆入口，下连内管段，其中，所述储浆仓为圆柱体有机玻璃管，管径为D1=90mm~150mm，高度为H1=100mm~150mm。


3.根据权利要求1所述的中深层地热井固井水泥浆流动性的测定装置，其特征在于：控制段连接于内管之间，可为球阀、闸阀或系列孔板，所述系列孔板为中间具有不同孔径的管道，孔直径为d=3mm~8mm。


4.根据权利要求1所述的中深层地...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭铖，倪浩伟，陈宇恒，苏焕文，王利国，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32