Устройство для определения проницаемости контактного слоя Советский патент 1991 года по МПК G01N15/08 

Изобретение относится к технике измерения проницаемости и может быть использовано в нефтяной, газовой, геологоразведочной и других отраслях промышленности, в частности, при креплении скважин для определения герметичности составной крепи от условий формирования ее контактных зон на лабораторной установке.

Целью изобретения является расширение области применения путем определения проницаемости контактного слоя между образцом и затвердевшим тампонажным раствором после формирования его под воздействием температуры, давления и волнового поля, облегчение освобождения цилиндра при многократном его использовании от затвердевшего тампонажного раствора, а также обеспечение нужной температуры тампонажного раствора.

На фиг.1 изображено устройство для определения проницаемости контактного слоя, вид сверху; на фиг.2 - разрез А А на фиг.1.

Устройство включает корпус 1 с установленным в нем цилиндром 2, соединенным одним концом при помощи прижимного кольца 3 и накидных струбцин

4с обоймой 5, в которой установлен образец 6, а-на противоположном конце цилиндра 2 установлена мембрана 7, связанная посредством подпружиненного стержня 8 с вибратором 9, в выполненные в цилиндре 2 отверстия 10 установлены штуцеры 11, закрепленные на корпусе 1 и снабженные запорными кранами 12 и 13, при этом газофлюидосборная камера 14 выполнена клиновидной, расположена между обоймой

5и цилиндром 2 и заполнена на период формирования контактного слоя между там- понажным раствором и образцом съемной эластичной прокладкой 15, в осевом канале 16 образца 6 установлена съемная игла 17, закрепленная одним концом в трехходовом кране 18.

При этом внутренняя поверхность камеры 19 цилиндра 2 выполнена конусной, а между цилиндром 2 и корпусом 1 выполнена цилиндрическая полость 20, сообщаемая посредством отверстий 21 и штуцеров 22 с источником теплоносителя, проходные каналы в штуцерах 11 и запорных кранах 12 и 13 выполнены конусными. Кроме того, запорный кран 12 снабжен штуцером 23 для подачи тампонажного раствора в камеру 19, а запорный кран 13 - штуцером 24 для контроля за наполнением камеры 19 гампонаж- ным раствором. Трехходовой кран 18 имеет винт 25 для закрепления в нем иглы 17, штуцер 26 для соединения его с осевым каналом 16, штуцер 27 для соединения с источником сжатого газа и штуцер 28 для соединения с источником флюида. Прижимное кольцо 3 имеет отверстие 29 и штуцер 30 для соединения газофлюидосборной камеры 14с газофлюидомерным прибором 31.

Для центрирования прижимного кольца 3 в корпусе 1 установлены шпильки 32. Вращением регулировочной гайки 33, установленной во фланце 34, создается усилие противодействия давлению в камере 19, что обеспечивает симметричный режим колебаний и надежность работы вибратора 9. Болты 35 обеспечивают крепление фланца 34 к корпусу 1. Между корпусом 1 и прижимным кольцом 3, между корпусом 1 и мембраной 7 и между мембраной 7 и фланцем 34 установлены резиновые прокладки 36, При заполнении камеры 19 цилиндра 2 тампонаж- ным раствором между последним и образцом 6 образуется контактный слой 37.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы обойму 5 с образцом 6 горной породы, обладающей определенными свойствами (проницаемостью,

0 типом породы и т.д.), закрепляют в устройстве. Через штуцер 11 и открытый запорный кран 12 тампонажный раствор закачивают в камеру 19, при этом запорный кран 13 открыт. При появлении тампонажного раство5 ра из штуцера 24 кран 13 закрывают и продолжают нагнетать давление до величины, при которой происходит формирование контактного слоя 37 между горной породой и тампонажным раствором в реальной неф0 тегазовой скважине, Одновременно с этим для создания температуры тампонажного раствора, отражающей реальную величину ее в скважине, через цилиндрическую полость 20, образуемую между цилиндром 2 и

5 корпусом 1, посредством отверстий 21 и штуцером 22 прокачивают тепло- или хладо- носитель. Таким образом в установке созда- ются условия, в которых происходит формирование контактного слоя 37 между

0 образцом 6 горной породы и тампонажным раствором, отражающие реальный процесс в скважине.

После установления заданной температуры и давления в камере устройства к кон5 тактному слою прилегают виброволновое поле, являющееся в отличие от воздействия окружающей среды (температура, давление) технологическим воздействием. Вибровоздействие наряду с температурой, давлени0 ем, типом горной породы с ее свойствами относится к условиям, оказывающим влияние на процесс формирования контактного слоя между образцом горной породы и затвердевшим тампонажным раствором и его

5 проницаемость.

Таким образом, в установке создаются условия, отражающие реальный процесс в скважине, в которых происходит формирование контактного слоя 37 между образцом

0 горной породы и тампонажным раствором. Вибровоздействие осуществляется следующим образом. После включения вибратора 9 колебания от него через подпружиненный стержень 8 передается мембране 7, которая

5 трансформирует их в волновое поле, прилагаемое через тампонажный раствор к обра- зованному между образцом 6 горной породы и тампонажным раствором контактному слою 37. Продолжительность воздействия и параметры волнового поля могуг

варьироваться за счет изменения продолжительности и параметров колебаний вибратора 9. После окончания вибровоздействия закрывают кран 12, снимают и промывают вместе с нагнетательной системой штуцеры 23 и 24, а образец 6 горной пароды с тампонажным раствором оставляют в устройстве при заданных давлении и температуре, для деформирования контактного слоя на необходимый период времени. По истечении заданного промежутка времени, ослабив струбцины 4, снимают прижимное кольцо 3 и вынимают клиновидную эластичную прокладку 15 из конусного пространства газофлюидосбор- ной камеры 14. Затем прижимное кольцо 3 устанавливают на место, прижав его струбцинами 4, и после этого вынимают иглу 17 из осевого канала 16. При этом образуется кольцевая камера и система каналов для подвода газа к контактному слою и отвода его от контактного слоя. Установка готова к определению проницаемости сформированного под воздействием температуры, давления и виброволнового поля контактного слоя между затвердевшими тампонажным раствором и образцом горной породы.

При определении газопроницаемости контактного слоя 37 сжатый газ подают через штуцер 27, а при определении водопроницаемости - через штуцер 28 и далее через трехходовой кран 18. осевой канал 16 к центру контактного слоя 37. Проходя через контактный слой 37, газ или вода попадают в образованную после выемки эластичной прокладки 15 газофлюидосборную камеру 14 и из нее через отверстие 29 и штуцер 30 отводится в газофлюидомерное устройство 31. На этом процесс определения проницаемости контактного слоя заканчивается.

После этого проводят подготовку устройства к следующему измерению путем отсоединения штуцеров 11 от цилиндра 2 и кранов 12 и 13 и последующей очистки проходных каналов этих щтуцеров и кранов от затвердевшего тампонажного раствора. Для облегчения этого процесса проходные каналы имеют конусную форму. Внутренняя поверхность цилиндра 2 также выполнена конусной. Это позволяет легко освобождать его от затвердевшего тампонажного раствора с целью многократного использования при измерениях.

При креплении скважин в нефтегазовой и геологоразведочной отраслях промышленности требуется также определение сформированного под воздействием внешних условий контактного слоя между тампонажным раствором и поверхностью

обсадной колонны, что можно осуществить с помощью предлагаемого устройства, заменив образец горной породы на образец со свойствами материала обсадной колон- 5 ны. Устройство может применяться и в других отраслях промышленности, причем контактируемые тела могут отличаться от указанных.

10Формула изобретения

1. Устройство для определения проницаемости контактного слоя, содержащее корпус, обойму для размещения в ней образца и выполненного в обойме осевого ка- 15 нала, сообщенного с источником сжатого газа для подачи его к исследуемому контактному слою, газофлюидосборную камеру, соединенную посредством отверстия и штуцера с газомерным прибором, отличаю0 щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения путем определения проницаемости контактного слоя между образцом и затвердевшим тампонажным раствором после формирования его под

5 воздействием температуры, давления и волнового поля, в корпусе установлен цилиндр для исследуемого раствора, соединенный одним концом при помощи прижимного кольца и накидных струбцин с обоймой, а на

0 противоположном конце цилиндра установлена мембрана, связанная посредством подпружиненного стержня с вибратором, а в выполненные в цилиндре отверстия установлены штуцеры, закрепленные на корпу5 се и снабженные запорными кранами для подачи исследуемого раствора в камеру цилиндра и контроля наполняемости ее, при этом газофлюидосборная камера расположена между обоймой и цилиндром со сьем0 ной эластичной прокладкой, а в осевом канале обоймы установлена съемная игла, закрепленная концом в трехходовом кране для подачи сжатого газа или воды,

2. Устройство поп,1,отличающее5 с я тем, что, с целью облегчения освобождения цилиндра при многократном его использовании от затвердевшего тампонажного раствора, внутренняя поверхность последнего выполнена конусной.

03. Устройство поп.1,отличающеес я тем, что газофлюидосборная камера выполнена клиновидной,

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения нужной

5 температуры тампонажного раствора, между цилиндром и корпусом выполнена цилиндрическая полость, сообщаемая посредством отверстий и штуцеров с источником теплоносителя, а цилиндр изготовлен из теплопроводящего материала.

5. Устройство по п.1, о т л и ч а ю ще е- установленных в цилиндре, и запорных кра- с я тем, что проходные каналы в штуцерах, нах выполнены конусными.

Изобретение относится к технике измерения проницаемости, а именно к определению проницаемости сформированного под воздействием внешних условий контактного слоя между образцом и тампонажным раствором. Целью изобретения является расширение области применения, облегчение освобождения цилиндра при многократном его использовании от затвердевшего тампонажного раствора, а также обеспечение нужной температуры тампонажного раствора. Устройство для определения проницаемости контактного слоя содержит корпус с установленным в нем цилиндром, соединенным одним концом при помощи прижимного кольца и накидных струбцин с обоймой, в которой установлен образец, а на противоположном конце цилиндра установлена мембрана, связанная посредством подпружиненного стержня с вибратором, В выполненные в цилиндре отверстия установлены штуцеры, закрепленные на корпусе и снабженные запорными кранами. При этом газофлюидосборная камера цилиндра выполнена клиновидной, расположена между обоймой и цилиндром и заполнена (на период формирования контактного слоя между тампонажным раствором и образцом) съемной эластичной прокладкой, а в осевом канале образца установлена съемная игла, закрепленная одним концом в трехходовом кране. При этом внутренняя поверхность камеры цилиндра выполнена конусной для надежного извлечения из нее затвердевшего тампонажного раствора, а между цилиндром и корпусом выполнена цилиндрическая полость, сообщаемая посредством отверстий и штуцеров с источником теплохладоносителя, а проходные каналы в штуцерах и запорных кранах выполнены конусными с целью свободного извлечения из них затвердевшего раствора. 4 з.п. ф-лы,2 и/ь (Л о VI О Ю SO CJ

35

JJ Ц 3636

Фиг.

А-А

28

31

25