Устройство для оценки контактных зон тампонажного камня Советский патент 1983 года по МПК E21B33/13 E21B33/14 

Изобретение относится к бурению скважин и может быть использовано душ оценки контактных зон цементного кольца, образованного из различных тампонажных материалов, применяемых в определенных условиях крепления скважин.

Известно устройство для оценки контактных зон тампонажного камня, включагош.ее корпус, гидроцилиндр и образец породы f ..

Об адгезионных свойствах судят по давлению гидропрорыва, при котором происходит нарушение герметичности контактной зоны.

Однако формирование контактных зон тампонажного камня в данном устройстве происходит без учета многих факторов; имекщдах место при кре плении скважин. Контакт формируется при температуре окружающей среды и атмосферном давлении, глинистая, корка на образце породы и цементное КОЛЬЦО/ формируются в статических условиях, без учета режимов движения. Испытание также не в полной мере отражает герметичность реальной системы зацементированного затрудного пространства сква жины. Отдельно определяется давление гидропрорыва контакта; или цемент-металл, или цемент-порода тогда как в скважине имеется единая система порода-цемент-металл.

Наиболее близким к изобретению является устройство для оценки контактных зон тампонажного камня, содержащее корпус с камерой высокого цавления, в которой помещен образец горной породы с осевым проколным каналом, нагреватель датчика давления и температуры, верхний цилиндр с размещенным в нем поршнем, нижний цилиндр и узел задания давления 2 /vНаличие нагревательного элемента, узла создания давления и насоса с обвязкой позволяв формировать и оценивать адгезионные свойства тампонажных материалов при определенных температуре и давлении.

Определяющим фактором при формиро вании контактных зон тампонажиогд камня является свободное взаимодействие пластового флюида давление в пласте с поровой жидкостью схваты вающегося тампоназкного раствора (с возникновением перетоков между ними) статическое давление столба которого падает во времени,

Однако это условие не обеспечивается известным устройством, В целом качество информации по оценке контактных зон тампонажного камня не- . до от ат оч н о высо кое,

Целью изобретения является повышение надежности инфop 5aциипо оценке контактных зон тампонажного камня

Поставленная цель достигается тем, что; устройство для оценки контактных зон тампонажного камня, содержащее корпус с камерой высокого давления, в которой помешен образец горной породы с осевым проходным каналом, нагреватель, датчики давления и температуры, верхний цилиндр с размещенным в нем поршнем, нижний цилиндр и узел задания давления, снабжено металлическим стержнем, концентрично установленным в осевом проходном канале образца горной породы, отсекателем/ установленным в нижнем цилиндре и жестко связанным с нижней частью стержня а поршень выполнен с осевым каналом под стержень и заглушенными периферийными каналами.

Кроме того, отсекатель выполнен в виде пластин, шарнирно закрепленных на стержне, а нижний цилиндр под пластинами вьшолнен с упором,

Узел задания давления выполнен В виде источника давления с регулирующим- клапаном, связанным с механизмом управления.

Необходимый режим изменения давления на исследуейый тампонажный камень (раствор), например, для моделирования снижения гидростатическго давления в столбе твердеющего тампонажного раствора, обеспечивается блоком компенсации.

На фиг, 1 изображено устройство, об1ций :вид; на фиг, 2 - узел I на фиг, 1} на фиг, 3.- узел II на фиг,1 на фиг. 4 - узел 1Е1 на фиг, 1.

Устройство состоит из корпуса lif верхнего 2 и нижнего 3 вкладышей ёкладыши 2 и 3 удерживаются в корпусе 1 быстросъемными замками 4,

В корпусе 1 между вклады111ем 3 и керновой опорой 5 установлен перфорированный стакан 6, в котором помещается образец горной породы 7 керн, поднятый из скважины/.

В осевом канале образца 7 размещен металлический стержень 8, мо-, делирующий обсадную колонну, нижний конец которого жестко связан с отсекателем 9 ,.. установленным в нижнем цилиндре (фиг, 3), При этом отсекатель выполнен в виде пластин, шарнино закрепленных на стержне. Нижний цилиндр под пластинами выполнен с упорами. Верхний конец стержня уста новлен в норшне 10 верхнего цилиндра 11 (фиг, 4|, При этом поршень 10 выполнен с осевым кангшом под стержень и заглушенными периферийными каналамир Верхний цилиндр 11 соединен с верхним вкладьпкем 2 быстросъемной гайкой 12, В верхней и нижней части устройства установлены патрубки 13 и 14, к которым подсоединяется обвязка насоса для формирования контактных зон,

На опорах манифольдах 15 устройство устанавливается на основании 16„ Заполнение и поддержание

необходимого давления в камере, создание давления гидропрорьгва и линейного перемещения поршня осуществляется с помощью насоса 17 типа НКР и грузопоршневого пресса 18 через трубопроводы 19 высокого давления.

Контроль и регистрация давления осуществляется датчиками 20 и самопишущими дифференциально-трансформаторными приборами 21,

Создание требуемой температуры в процессе формирования контактных зон осуществляется электропечью 22 с теплоизоляционным кожухом 23.

Контродь, регистрация и поддержание заданной температуры производится с помощью термопары 24 и самопишущую потенциометра 25.

Между внутренней поверхностью образца горной породы 7 и стержнем моделирунвдим обсадную трубу, имеетс пространство для формирования там чонажного камня 26.

К корпусу 1 в его верхней части подсоединен мерный цилиндр 27 для сбора фильтрата прокачиваемых растворов.

ПатрубокГ 14 для подсоединения к устройству обвязки насосов соединен с нижним вкладышем 3 с помощью быстросъемной гайки 28, что позволяет быстро удалять остатки растворов после их прокачивания.

Необходиьмй режим изменения и поддержания давления осуществляется блоком 29 компенсации, который включает в себя воздушный баллон 30 регулирующий клапан 31, механизм 32 управления клапаном 31, редуктор 33, реле 34 времени и разд итель 35.

Опора (фиг. 2) узел манифольда., состоит из корпуса 36, на котором укреплены штуцеры 37 высокого давления и шкала 38 угла наклона. Корпус 36 опоры-манифольда устанавливается в нижней полувтулке 39, котора укреплена на основании 40. На верхней полувтулке 41 установлен указатель 42 угла поворота и фикса- . тор 43.

Фигурный поршень (фиг. 4) состои ИЗкорпуса, в .котором установлен верхний конец стержня, моделирукнпий

обсадную колонну, и упорный болт 44. Болты заглушки 45 пробки и упорный болт 44 наворачиваются после удаления излишка тампонажного раствора из верхней части камеры высокого давления поступательным движением поршня из исходного положения в нижнее.

Устройство работает следукчцим образом (фиг. l).

К патрубкам 13 и 14 подсоединяет10ся обвяз.ка насоса и последовательным прокачиванием промывочной жидкости и тампонажного раствора формируется контактная зона между образцом горной породы 7, тампонажным

15 камнем 26 и металлом стержня В.

В процессе формирования контактных зон отбирается фильтрат прокачиваемых растворов в мерный цилиндр 27,.

20

После окончания процесса формирования контактных зон необходимый столб тампонажного раствора в нижней части, камеры отсекается отсекателем 9. Остатки его удаляются пос25ле отворота гайки 28. Перемещением поршня 10 из нижнего положений в исходное удаляются излишки раствора из верхней части камеры. Далее происходит затвердевание тампонажного

30 камня на контакте с породой и металлом трубы. Температурный режим и давление поддерживаются равными аналогичным параметре на глубине отбора образца керйа из скважины.

Создается необходимый режим изме35нения давления в процессе формирования зацементированной системыгидравлическим путем механизмом 32 управления через разделитель 35 с помощью клапана 31 и редуктора 33.

40 : Оценка контактных зон осуществляется последовательным сдвигом трубы 8 относительно тампонажного камня 26 и тампонажного камня 26 относительно образца горной породы 7,

45 что. осуществляется линейным перемещением поршня 10.

Устройство позволяет оценивать герметичность контактных зон тампонажного камня величиной перепада давления на единицу контактной зоны

50 задавливанием жидкости в эту зону по трубопроводам высокого давления.

Фиг. 7

1

фиг. 2 /Г

1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ КОНТАКТНЫХ ЗОН ТАМПОНАЖНОГО КАМНЯ, содержащее корпус с камерой высокого давления, в которой помещен образец горной породы с осевым проходным каналом, нагреватель, датчики давления и температуры, верхний: цилиндр с размещенным в нем поршнем, нижний цилиндр и узел задания давления, о тличающееся тем, что, с целью повышения надежности информации по оценке контактных зон тампонажного камня, оно снабжено металлическим стержнем, концентрично установленным в осевом проходном канапе образца горной породы, отсекателем, установленным в нижнем цилиндре и жестко связанным с нижней частью стержня,, а поршень выполнен с осевым каналом под стержень и заглушенными периферийными каналами, 2, Устройство по п, 1, о т л ич ающее ся тем, что отсекатель i выполнен в виде пластин, шарнирно закрепленных на стержне, а нижний (Л цилиндр под пластинами выполнен с упором, 3, Устройство по п. 1, отличающееся тем, что узел задания давления выполнен в виде источника давления с режущим клапаном, связанным с механизмом управления.