Способ определения изолирующей спо-СОбНОСТи СВязНО-диСпЕРСНыХ СуСпЕНзийи уСТРОйСТВО для ЕгО ОСущЕСТВлЕНия Советский патент 1981 года по МПК E21B49/00 

диент фильтрации в суспензии по отношению полураэности давлений прямой и обратной фильтрации к расстоянию между верхним и нижним сечениями пробы суспензии, затем сравнивают ве личину начального градиента фильтрации с градиентом давления в системе и по полученным данным судят о изолирующей способности суспензии. Устройство для осуществления способа снабжено реверсивным электродвигателем с электрическими контактами, дифманометром и разделителнным емкостями с уровнемерами, одна из ко торых расположена на трубопроводе между фильтром цилиндрического сосуда и подпоршневой полостью источника перепада давления, а другая - между полостью автоклава и надпоршневой полостью источника перепада давления причем поршень кинематически связан с реверсивным электродвигателем, регистрирующий блок соединен с дифманометром, который подключен к трубопроводам источника перепада давления а электронный блок управления соединен через электрические контакты с p версивным электродвигателем. На фиг. 1 изображена схема устрой ства для оценки изолирующей способности связно-дисперсных суспензий, на фиг. 2 - электронная схема блока управления и контроля. Устройство состоит из автоклава 1 с расположенным в нем цилиндрическим сосудом 2 для размещения исследуемой суспензии, оснащенного фильтром 3, расположенным на некотором расстояни от дна стакана, источника перепада давления, состоящего из цилиндра 4, поршня 5 и кинематически соединенног с поршнем реверсивного электродвигателя б, дифманометра 7, подключенного к надпоршневому и подпоршневому пространствам источника перепёща дав ления с самописцем 8, перепускного манифольда 9 с электродом 10, расположенным в линии соединительного тру бопровода, выходящего из надпоридневого пространства источника перепада давления, разделительных емкостей 11 с уровнемерами 12, расположенных на соединительных трубопроводах у фильт ра 3 и ввода в автоклав 1, пресса 13 емкости 14 с маслом, вентилей 15-26 высокого давления. Электронная схема управления и .контроля состоит из двух транзисторов V и V, четырех резисторов R -R двух реле К и К с двумя парами кон тактов К , К 2 , К , Kg J, сигнальных ламп Л)) и пусковой кнопки Sjj выключателя S(f , конденсатора Cjf выпрямительного устройства, состоящего из понижающего трансформатора Т, выпря мителя V . . . .V электролитического , конденсатора Cj. , Подготовку устройства к работе производят следующим образом. Автоклав 1, соединительные трубопроводы от автоклава до разделительных емкостей 11 и половину объема разелительных емкостей 11 заполняют воой. Водой (или другой электропроводной жидкостью) заполняют также нижнюю часть перепускного макифольда 9 до электрода 10. Остальную часть устройства заполняют маслом. В устройстве, готовом к работе , граница раздела жидкостей должна быть в середине разделительных емкостей 11, что наблюдают в уровнемерах 12. При этом электрод 10 не должен касаться воды (контакт разомкнут), поршень 5 должен быть в середине цилиндра 4. После выполнения этих условий закрывают вентили 15-18, 22-26. Из цилиндрического сосуда 2 удаляют воду и заполняют его исследуемой суспензией. Герметизируют автоклав 1, открывают вентиль 15 и прокачкой жидкости прессом 13 удаляют воздух из автоклава 1. Прессом 13 создают заданное давление в устройстве, а подогревателем - заданную температуру в автоклаве 1. Вентиль 19 закрывают. Работа устройства осуществляется следующим образом. Включают электронную схему управления с помощью выключателя S , закрывают вентиль 21, открывают в нтили 22 и 26. Затем нажимают пусковую кнопку S, при этом через обмотку реле К 2. проходит электрический ток, реле включается и находится во включенном состоянии после резмыкания кнопки, так как контакты К замкнуты. Контакты К подключают клемму в К электродвигателю 6. В этот момент электрод 10 не касается воды, клеммы а и б разомкнуты, а так как они подключены к базе транзистора /2 и средней точке резисторного моста R и R, то транзистор V. открыт и включено реле К. Контакты К, подключают сигнальную лампу Л, а К 2 клемму д к обмотке электродвигателя 6, вращение ротора которого преобразуется в поступательное движение поршня 5 в цилиндре 4. При этом возникает возрастающий перепад давления между нижним и верхним сечениями пробы исследуемой суспензии в цилиндрическом сосуде 2 J. Когда в результате действия перепада давления в поровом пространстве исследуемой суспензии начинается фильтрация, электрод 10 оказывается смоченным водой, находящейся в нижней части перепускного манифольда 9 и клеммы а и б оказываются замкнутыми, при этом транзистор V закрывается, отключив реле К. Контакты реле К отключают сигнальную лампу подключают Л, а К отключают клемму д и подключают клемму г к электродвигателю 6, ротор которого меняет направление вращения, вызывая обратное движение поршня 5. Имею щийся перепад давления при этом снижается, прямая фильтрация .прекраща,ется. Продолжающееся перемещение поршня 5 создает увеличивающийся перепад давления между верхним и нижним сечениями пробы исследуемой суспензии в цилиндрическом сосуде 2. На чавшаяся обратная (от верхнего сечения пробы к нижнему) фильтрация в поровом пространстве исследуемой сус пензии смещает уровень воды от элект рода 10 sниЭf клеммы а и б размыкают ся, направление вращения ротора элек родвигателя меняется на противополож ное и цикл повторяется сначала. изменения перепадов давлений воспринимает дифманометр 7, с которого подается соответствующий сигнал на самописец 8 о Самописец 8 вычерчивает кривую, максимумы которой соответствуют значениям давлений начала прямой фильтрации, а минимумы - значе- ВИЯМ давлений начала обратной фильтрации. Способ определения изолирующей способности заключается в следующем. С помощью предлагаемого устройства многократно создают прямую и обра ную фильтрации. Давление начала прямой фильтрации выражается формулой РП + оЬ где Р - поровое давление/ . Зо - начальный градиент фильтраЦии;h - расстояние между нижним и верхним сечениями пробы сус пензии, подвергаемой действию давления в сосуде 2, т.е. расстояние от фильтра 3 до верхнего уровня суспен зии, залитой в сосуд 2. Давление начала обратной фильтрации (инфильтрации) на кривой,апрокси мирующей значения минимальных показателей самописца 8 выражается формулой РП - Зо По формуле л РФ - РИН л- полученной из (1) и (2), определяют начальный градиент фильтрации для лю бого момента Зсщанного промежутка вр мени. Исследуемая суспензия непроницаема для флюида, если действующий в условиях применения градиента давления оказывается в любой момент рассматриваемого периода времени меньше начального градиента фильтрации, т.е. должно выполняться условие где 3q- действующий градиент давления. , Предлагаемый способ определения изолирующей способности связно-дисперсных суспензий и устройство для его осуществления позволяют инвариантно характеризовать изолирующую способность тампонажного раствора (вне зависимости от показателей-вмещающего сосуда) во времени, при этом для определения изолирующей способности связно-дисперсной суспензии достаточно проведения одного .эксперимента. В результате совершенствования методики проведения исследований и конструкции устройства повышается точность получае1 мх результатов. Кроме того, процесс получения данных для охарактеризования изолирующей способности автоматизирован, что исключает внесение субъективного фактора, повышает точность измерения. В целом применение предлагаемого способа и устройства для его осуществления позволит определять границы применимости связно-дисперсных суспрнзий, которые используются с целью герметизации систем, характеризующихся наличием перепадов давлений, а также подбирать рецептуры суспензий для герметизации тех же систем. Например, применение предлагаемого способа и устройства в нефтяной и газовой пролвлиленности позволит осуществлять более обоснованный подбор рецептур тампонажных-растворов-для цементирования скважин и избежать межпластовых перетоков и флюидопроявлений, обусловленных некачественной изоляцией пластов. Ориентировочный годовой экономический эффект от внедрения способа и устройства на предприятиях Миннефтепрома составит более 2 млн.руб. Помимо указанного, эффект заключается в отсутствии затрат средств на борьбу с заколонными флюидопроявленйями и перетоками, в ликвидации потерь нефти и газа в результате перетоков, в сохранении чистоты недр и окружающей среды. Формула изобретения 1. Способ определения изолирующей способности связно-дисперсных суспензий, например тампонажных растворов, включающий определение градиента давления между верхним и нижним сечениями пробы суспензии и начала ее прямой фильтрации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения инвариантной динамической характеристики изолирующей способности связно-дисперсных суспензий, создают многократно прямую и обратную фильтрацию в суспензии