Устройство для исследования контактных зон цементного камня Советский патент 1991 года по МПК E21B47/00 E21B33/14 

Изобретение относится к бурению скважин и предназначено для лабораторных исследований, герметичности контактных зон цементного камня с породой и обсадной колонной при различных условиях затвердевания.

Целью изобретения является повышение достоверности исследований путем обеспечения адекватности моделирования скважинных и пластовых условий.

На чертеже представлено устройство, продольный разрез.

Устройство для исследования контактных зон цементного камня содержит корпус 1, состоящий из отдельных соединенных между собой секций 2-4. Соединение разъемное, герметичное, например, трубная коническая резьба. В торцах корпуса 1 установлены верхняя крышка 5 и нижняя крышка 6 с каналами 7 для подвода и каналами 8 и 9 для отвода жидкости. В стыках секций 2-4 корпуса 1 установлены непроницаемые кольцевые перегородки 10 и 11 с герметичными уплотнениями. В каждой секции 2-4 корпуса 1 выполнен свой подводящий гидравлический канал 12, 13, 14. Корпус 1 снаружи имеет теплоизолирующий кожух 15 с нагревателями 16 и терморегулятором (не показан). Теплоизолирующий кожух 15 также состоит из нескольких секций, соответствующих секциям 2-4 корпуса 1. Под верхней крышкой 5 установлен фильтр 17 с кольцевой герметизирующей прокладкой 18. Между нижней крышкой 6 и корпусом 1 установлена кольцевая герметизирующая прокладка 19. Канал 8 сообщается с контактной зоной Порода - цементный камень, канал 9 с контактной зоной Ме- тал-цементный камень. В корпусе 1 коаксиально установлен металлический цилиндр 20, моделирующий обсадную колонну, между цилиндром 20 и непроницаемыми кольцевыми перегородками 10 и 11 имеется зазор для цементного камня. В кольцевых объемах между крышками 5 и 6 и

непроницаемыми кольцевыми перегородками 10 и 11 размещаются специально подготовленные образцы 21-23 горных пород. Источник давления, линии трубопроводов и манометры на чертеже не показаны.

Устройство работает следующим образом.

Образцы 21-23 горных пород, начиная с нижнего, размещают в секциях 2-4 корпуса 1. Секции 2-4 собирают с непроницаемыми кольцевыми перегородками 10 и 11 в стыках. Сборку начинают с установки нижней крышки 6 и заканчивают установкой верхней крышки 5. На образцах 21-23 горных пород образуют глинистую корку, для

чего заполняют полость устройства через канал 7 при закрытых каналах 8 и 9 глинистым раствором и оставляют под давлением на заданное время. В другом случае глинистую корку образуют1, прокачивая буровой

раствор через каналы 7 и 8. После слива бурового раствора устанавливают металлический цилиндр 20 и заполняют полость устройства цементным раствором под давлением по напорной линии (каналы 7 и

8). Формирование цементного камня происходит при моделируемых скважинных условиях: температура с помощью нагревателей 16 и давление в разнонапорных пластах через каналы 12-14, а также давление в затрубном пространстве через канал 7. После ожидания затвердевания цемента приступают к испытаниям контактных зон Порода - цементный камень. Для этого канал 8 открывают, канал 9 закрывают. Через каналы 7, 12 и 13 подают давление, равное давлению формирования цементного камня, а

через канал 14 - высокое давление. Нагнетают жидкость в образец 23 горной породы до гидропрорыва контактной зоны Порода - цементный камень. Давление гидропрорыва регистрируют. Перекрывают канал 14. Аналогично проводят исследование с образцом 22 и затем 21. Переходят к испытанию контактной зоны Металл - цементный камень. Для этого изолируют верхнюю торцовую поверхность образца 21 горной породы кольцевой герметизирующей прокладкой 18, канал 8 закрывают. Через боковые подводящие гидравлические каналы 12-14 создают в образцах 21, 22, 23 горных пород различные давления, моделируя раз нонапорные пласты. Открывают канал 9 и через канал 7 нагнетают жидкость. Величина давления гидропрорыва контактной зоны Металл - цементный камень фиксируется манометром, факт гидропрорыва - появлением жидкости через канал 9. Формула изобретения 1. Устройство для исследования контактных зон цементного камня, включающее корпус, верхнюю и нижнюю крышки с кана-

лами для подвода жидкости и фильтр, размещенный под верхней крышкой, о тл и ч а ю- щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности исследований путем обеспечения адекватности моделирования сква- жинных и пластовых условий, оно снабжено установленными в корпусе непроницаемыми кольцевыми перегородками с герметичными уплотнениями, подводящими гидравлическими каналами, выполненными в корпусе и связанными с источником давления, теплоизолирующим кожухом с нагревателями и терморегулятором, при этом корпус и теплоизолирующий кожух состоят из отдельных соединенных между собой секций, непроницаемые перегородки установлены в стыках секций, каждая секция имеет свой подводящий гидравлический канал.

2. Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что оно снабжено коаксиально установленным в корпусе металлическим цилиндром, между цилиндром и непроницаемыми кольцевыми перегородками имеется зазор для цементного камня.

Изобретение относится к бурению скважин и предназначено для лабораторных исследований герметичности контактных зон цементного камня. Цель изобретения - повышение достоверности исследований. Устройство для исследования контактных зон цементного камня содержит корпус 1, состоящий из отдельных соединенных между собой секций 2, 3, 4, верхнюю крышку 5 и нижнюю крышку 6 с каналами 7, 8, 9. В стыках секций 2, 3, 4 установлены непроницаемые кольцевые перегородки (НКП) 10, 11. В каждой секции 2, 3, 4 выполнен свой подводящий гидравлический канал (ПГК) 12, 13, 14. Корпус 1 имеет теплоизолирующий кожух (ТК) 15 с нагревателями 16 и терморегулятором. Под верхней крышкой 5 имеется фильтр 17. В корпусе 1 коаксиально установлен металлический цилиндр 20, а также с зазором относительно него между НКП 10, 11 и крышками 5, 6 образцы 21, 22, 23 горных пород. Полость устройства для образования глинистой корки на заданное время заполняют буровым раствором, затем цементным раствором, который выдерживают под давлением через каналы 7, 8 до затвердевания при температуре, обеспечиваемой ТК 15 и нагревателями 16. Испытывают контактные зоны цементного камня с породой. Для этого канал 8 открывают, канал 9 закрывают. Через канал 7 и ПГК 12, 13 подают давление формирования цементного камня, а через ПГК 14 высокое давление до гидропрорыва контактной зоны с образцом 23. ПГК 14 перекрывают и испытания повторяют для образцов 22 и 21. Давление гидропрорыва регистрируют. Испытывают контактные зоны с металлом. Канал 8 закрывают, канал 9 открывают, через ПГК 12, 13, 14 подают давление разнонапорных пластов, температуру пластов между НКП 10, 11 поддерживают нагревателем 16 и ТК 15. Высокое давление подают через канал 7 до гидропрорыва. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.