Устройство для определения объемных изменений твердеющего тампонажного раствора

(72) Авторы изобретения

В. С. Пупков и В. П. Гнездов

Сахалинский государственный научно-исследовательский и проектный институт газовой промышленности (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМНЫХ

ИЗМЕНЕНИЙ ТВЕРДЕЮЩЕГО ТАМПОНАЖНОГО РАСТВОРА бора $2(.

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 опре1О деления объемного расширения вяжущих веществ при давлениях до 1000 кгс/см .Е о и температурах до 200 С, B известном приборе стакан с испытуемой смесью помещается в автоклав

) 15 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 для испытуемого тампонажного раствора с перфорированными стенками и основанием, перфорированного поршня, взаимодействующего с сердечником дифферен циальной трансформаторной катушки и автоматического регистрирующего при3 97602

Однако и в данном устройстве условия не полностью соответствуют скважинным, В скважине тампонажный раствор твердеет в кольцевом пространстве, При этом, с внутренней стороны 5 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 поведении твердеющего тампонажного раствора в скважине и

его взаимодействии с колонной и породой.

Целью изобретения является повышение точности определения объемных изменений. 20

Указанная цель достигается тем, что устройство для определения объ емных 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 дифферен- ЗО циальной трансформаторной катушки, и автоматический регистрирующий прибор, снабжено полым цилиндром, расположенным в полости сосуда переменного объема и герметично соединенным с перфорированным основанием, а пер" форированный поршень выполнен кольцевым, размещен в кольцевом зазоре между полым цилиндром и сосудом переменного объема и соединен с сердечником ge дифференциальной трансформаторной катушки коромыслами.

Это позволяет создать условия твердения 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 4, 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. 1< перфорированному основанию 6 в его центральной герметичной части 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 14.

Для возможности перемещения твердеющего образца вниз перфорированное основание 6 установлено на упругий элемент (например кольцевую пружину)

15 °

Устройство позволяет проводить испытания в следующем порядке.

В стакан 4 устанавливается упругий элемент 15. В пазы между направля— ющими 5 и перфорированным основанием

6 с полым цилиндром 9 устанавливаются перфорированные стенки 8 сосуда 7.

Сосуд 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 14. 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

4 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 тампо5 976 нажного раствора непрерывно регистрируется на ленте самопишущего прибора 13.

Снабжение устройства полым металлическим цилиндром, ограничивающим S 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 герметичного кольца в затрубном пространстве и, следовательно, повысить качест- во разобщения пластов в скважинах.

Формула изобретения

Устройство для определения объемных изменений твердеющего тампонажного раствора, включающее установленный в автоклаве стакан с помещенным в нем сосудом переменного объема для

028 6 испытуемого тампонажного раствора с перфорированными стенками и основанием, перфорированный поршень, взаимодействующий с сераечником 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 в 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.A. Особенности крепления скважин в соленосных отложениях. M., "Недра", 1974, с. 53-56.

2. Авторское свидетельство СССР 796390, кл. E 21 B 33/138, 1979 (прототип).

976028

I! I!

1

J,!

Составитель В. Никулин

Редактор А. Шандор Техред g.Tenep Корректор Н.Король

Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делан изобретений и .открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д 4/5

Заказ 8959/55

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,