Устройство для определения объемных изменений твердеющего тампонажного раствора Советский патент 1982 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к бурению скважин, в частности, к измерительной технике крепления их, и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, производящей бурение и крепление скважин. Известен ряд приборов для определения объемных изменений тампонажных растворов в определенных условиях их твердения, например, прибор для определения объемного расширения вяжущих веществ при давлениях до 1000 кгс/см и температурах до 200 С . В известном приборе стакан с испытуемой смесью помещается в автоклав а над испытуемым раствором находится перфорированный поршень. Поршень реагирует на объемные изменения твердеющего камня и посредством взаимодействия с сердечником, помещенным в-диф- ференциально трансформаторной катушке, связанной с регистрирующим прибором, позволяет вести непрерывную запись изменения объема 1 . Недостатком этого прибора является то, что изменения, объема смеси происходят в условиях, не соответствующих скважинным, а именно - испытуемая смесь ограничена жесткой формой (стаканом) , что вносит погрешность в механизм ее усадки или расширения. Поступление воды к образцу происходит только сверху. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для определения объемных изменений твердеющего тампонажного раствора, которое состоит из установленного в автоклаве стакана с помещенным в нем сосудом переменного объема дли испытуемого тампонажного раствора с перфорированными стенками и основанием, перфорированного поршня, взаимодействующего с сердечником дифферен циальной трансформаторной катушки и автоматического регистрирующего прибора .23. 397 Однако и в данном устройстве условия не полностью соответствуют сква жинным. В скважине тампонажный раствор твердеет в кольцевом пространстве, При этом, с внутренней стороны кольца его объемные изменения (расширение) ограничены упругой и непроницаемой обсадной трубой. Известное устройство не учитывает, что часть энергии расширения или усадки при твердении раствора в скважине затрачивается на взаимодействие с обсадной колонной, что не позволяет судить об истинном повелении твердеющего тампонажного раствора в скважине и его взаимодействии с колонной и породой . Целью изобретения является повышение точности определения объемных изменений. Указанная цель достигается тем, что устройство для определения объ1емных изменений твердеющего тампонажного раствора, включающее установленный в автоклаве стакан с помещенным В нем сосудом переменного объема для испытуемого тампонажного раствора с перфорированными стенками и основанием, перфорированный поршень, взаимодействующий с сердечником дифференциальной трансформаторной катушки, и автоматический регистрирующий прибор, снабжено полым цилиндром, расположенным в полости сосуда переменного объема и герметично соединенным с перфорированным основанием, а перфорированный поршень выполнен кольце вым, размещен в кольцевом зазоре меж ду полым цилиндром и сосудом перемен ного объема и соединен с сердечником дифференциальной трансформаторной ка тушки коромыслами. Это позволяет создать условия тве дения испытуемого раствора, когда он помещен в кольцевое пространство и с внутренней стороны кольца, его объемные изменения ограничены жесткой герметичной перегородкой, т. е. условия соответствуют скважинным. На чертеже изображено устройство, общий вид, В автоклаве 1 к его верхнему герметизирующему вкладышу 2 с помощью байонетного замка 3 прикреплен стакан k, снабженный внутри направляющи ми 5 с установленным в них перфорированным основанием 6, на котором в свою очередь, установлен сосуд 7 для тампонажного раствора, имеющий возможность увеличения его размеров за счет перемещения перфорированных стенок 8. К перфорированному основанию 6 в его центральной герметичной масти подсоединен также герметично полый металлический цилиндр 9- На испытуемый тампонажный раствор, помещенный в пространство между перфорированными стенками 8 и цилиндром 9 опирается кольцевой перфорированный поршень 10, взаимодействующий с верхней поверхностью твердеющего тампонажного раствора и реагирующий на его объемные изменения (расширение или усадку). Перемещение поршня и, следовательно, перемещение поверхности твердеющего камня через перемещение штока 11 в дифференциально трансформаторной катушке 12 непрерывно, и автоматически регистрируется самопишущим прибором 13. Соединение штока 11 с перфорированным поршнем осуществляется двумя взаимно перпендикулярными коромыслами 1. Для возможности перемещения твердеющего образца вниз перфорированное основание 6 установлено на упругий элемент (например кольцевую пружину) Устройство позволяет проводить испытания в следующем порядке. В стакан устанавливается упругий элемент 15. В пазы между направляющими 5 и перфорированным основанием 6 с полым цилиндром 9 устанавливаются перфорированные стенки 8 сосуда 7Сосуд изнутри по перфорированной поверхности покрывается фильтровальной бумагой (не показана). В пространство между перфорированными стенками 8 и полым цилиндром 9 заливается испытуемый тампонажный раствор, на который через фильтровальную бумагу устанавливается поршень 10 и коромысла 1. Затем заливается вода, стакан 4 байонетным замком 3 крепится к вкладышу 2 автоклава 1, фиксируется нулевая точка отсчета измерений через дифференциально трансформаторную катушку 12, стакан k вместе с вкладышем 2 опускается в автоклав 1, который герметизируется, и создаются температура и давление, соответствующие условиям твердения тампонажного раствора в скважине. Объемные изменения (расширение и усадка) в процессе твердения тампорируется на ленте самопишущего прибора 13 Снабжение устройства полым металлическим цилиндром, ограничивающим его деформацию во внутрь кольца, и в то же время возможность его расширения в радиальном направлении к пер форированным стенкам, а также вверх и вниз позволяет получить данные о деформациях усадки или расширения тампонажного раствора в условиях, приближенных к скважинным. Это позволяет более обоснованно подбирать рецептуры тампонажных раст воров, способствующих созданию герме тичного кольца в затрубном пространс ве и, следовательно, повысить качест во разобщения пластов в скважинах. Формула изобретения Устройство для определения объемных изменений твердеющего тампонажного раствора, включающее установлен ный в автоклаве стакан с помещенным в нем сосудом переменного объема для перфорированными стенками и основанием, перфорированный поршень, взаимодействующий с сердечником дифференциальной трансформаторной катушки, и автоматический регистрирующий прибор, о т л и ч а.ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения объемных изменений, оно снабжено полым цилиндром, расположенным 8 полости сосуда переменного объема и герметично соединенным с перфорированным основанием, а перфорированный поршень выполнен кольцевым, размещен в кольцевом зазоре между полым цилиндром и сосудом переменного объема и соединен с сердечником дифференциальной трансформаторной катушки коромыслами. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Каримов Н.Х. и Губкин Н.А. Особенности крепления скаажин в соленосных отложениях. М. , Недра, 197, с. 53-56. 2.Авторское свидетельство СССР № 796390, кл. Е 21 В 33/138, 1979 (прототип).