Прибор для измерения набухания образцов горной породы

Устройство относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно, к технике контроля набухания разбуриваемых пород при взаимодействии с буровым раствором.

Технический результат - повышение надежности прибора при повышении удобства регулировки узла измерения в его первоначальном положении.

Прибор для измерения набухания образцов горной породы содержит основание, центрирующее устройство, ячейку набухания, снабженную по оси сверху и снизу коническими углублениями, и узел измерения. Основание снабжено резьбовой проточкой, центрирующее устройство выполнено в виде стакана, снабженного в верхней части внутренней резьбой. На боковой поверхности центрирующего устройства прорезаны окна, в дне центрирующего устройства по оси выполнено резьбовое отверстие, в котором с возможностью осевого перемещения установлен винт с коническим концом, взаимодействующий с нижним коническим углублением ячейки набухания.

Устройство относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно, к технике контроля набухания разбуриваемых пород при взаимодействии с буровым раствором.

Известен прибор по определению набухания материалов (Городнов В.Д., Физико-химические методы предупреждения осложнений в бурении. М., Недра, 1977, с. 21, рис. 2), включающий основание, в котором посредством винтов закреплены узел измерения, центрирующее устройство в виде скобы, цилиндр с отверстиями в днище, цилиндрический поршень, шток которого взаимодействует со штоком узла измерения, на днище цилиндра размещены фильтры и навеска исследуемого материала. Цилиндр устанавливается между наконечниками центрирующего устройства и узла измерения и помещается в заполненную раствором химического реагента емкость.

Недостатком прибора является низкая надежность центрирующего устройства. Это обусловлено возможностью отклонения скобы от вертикали под воздействием как внешних факторов, например, при установке цилиндра в скобу, так и усилия, возникающего при набухании исследуемого образца породы. Следствием является перекос систем «цилиндр-поршень» и «шток поршня - шток узла измерения», увеличение сопротивления перемещению поршня и штока узла измерения, что приводит к искажению результата измерения, увеличению затрат времени на производство измерений.

Известен прибор для измерения набухания образцов горной породы (патент РФ №57006), принятый за прототип, содержащий основание, узел измерения, центрирующее устройство, цилиндр с крышкой с отверстиями в днище и крышке, цилиндрический поршень, шток которого взаимодействует со штоком узла измерения. Центрирующее устройство выполнено в виде П-образной дуги, в центре которой закреплен наконечник, в центре днища цилиндра и в центре штока цилиндрического поршня выполнены конические углубления, а торец наконечника штока узла измерения выполнен в виде цилиндра с сферическим окончанием.

Недостатком прибора является низкая надежность, связанная с недостаточной жесткостью центрирующего устройства, а также сложностью регулирования узла измерения (микрометра) в его первоначальном положении.

Технический результат состоит в повышении надежности прибора при повышении

удобства регулировки узла измерения в его первоначальном положении.

Технический результат достигается тем, что в приборе для измерения набухания образцов горной породы, содержащем основание, центрирующее устройство, ячейку набухания, снабженную по оси сверху и снизу коническими углублениями, и узел измерения, в отличие от прототипа, основание снабжено резьбовой проточкой, центрирующее устройство выполнено в виде стакана, снабженного в верхней части внутренней резьбой, на боковой поверхности центрирующего устройства прорезаны окна, в дне центрирующего устройства по оси выполнено резьбовое отверстие, в котором с возможностью осевого перемещения установлен винт с коническим концом, взаимодействующий с нижним коническим углублением ячейки набухания.

На фиг. изображен продольный разрез прибора для измерения набухания образцов горной породы.

Прибор состоит из основания 1, снабженного резьбовой проточкой 2, центрирующего устройства 3, выполненного в виде стакана, снабженного в верхней части внутренней резьбой. На боковой поверхности центрирующего устройства 3 прорезаны окна 4, в дне центрирующего устройства по оси выполнено резьбовое отверстие, в котором размещен винт 5 с коническим концом.

Прибор включает в себя ячейку набухания, представляющую собой цилиндр 6 с поршнем 7. Днище и крышка цилиндра 6 и поршень 7 перфорированы, отверстия служат для доступа бурового раствора к навеске исследуемого образца горной породы. С внешней стороны цилиндра 6 в центре днища (низ ячейки набухания) и на верхнем торце штока поршня 7, в его центре, (верхняя поверхность ячейки набухания) выполнены конические углубления.

Прибор снабжен узлом измерения 8, в качестве которого используется микрометр.

Прибор работает следующим образом.

На дно цилиндра 6 укладывают кружок фильтра, на него засыпают навеску исследуемого образца горной породы, сверху также укладывают кружок фильтра. Затем цилиндр 6 помещают в специальное устройство для уплотнения навески исследуемого образца горной породы. После уплотнения в цилиндр 6 устанавливают поршень 7, таким образом, ячейка набухания собрана. Затем ячейку набухания размещают внутри центрирующего устройства 3 таким образом, что винт 5 коническим концом взаимодействует с коническим углублением в днище ячейки набухания, а шток измерительного устройства 8 взаимодействует с коническим углублением штока поршня 7. Вращением винта 5 выставляется первоначальное положение узла измерения 8. Затем предварительно собранный прибор помещают в емкость 9, заполненную буровым раствором 10.

По мере набухания исследуемого образца горной породы происходит увеличение его объема, поршень 7 перемещается вверх, что фиксируется стрелкой узла измерения 8.

При подготовке прибора к работе и в процессе работы конструктивные особенности центрирующего устройства за счет большей жесткости позволяют повысить точность измерения, а размещение в нем винта, выполняющего одновременно функции центрирующего и регулировочного узла, позволяет с большей точностью регулировать первоначальное положение узла измерения, что также приводит к повышению точности прибора в целом.

Прибор для измерения набухания образцов горной породы, содержащий основание, центрирующее устройство, ячейку набухания, снабженную по оси сверху и снизу коническими углублениями, и узел измерения, отличающийся тем, что основание снабжено резьбовой проточкой, центрирующее устройство выполнено в виде стакана, снабженного в верхней части внутренней резьбой, на боковой поверхности центрирующего устройства прорезаны окна, в дне центрирующего устройства по оси выполнено резьбовое отверстие, в котором с возможностью осевого перемещения установлен винт с коническим концом, взаимодействующий с нижним коническим углублением ячейки набухания.