Устройство для оценки контактных зон тампонажного камня

 

1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ КОНТАКТНЫХ ЗОН ТАМПОНАЖНОГО КАМНЯ, содержащее корпус с камерой высокого давления, в которой помещен образец горной породы с осевым проходным каналом , нагреватель, датчики давления и температуры, верхний: цилиндр с размещенным в нем поршнем, нижний цилиндр и узел задания давления, о тличающееся тем, что, с целью повышения надежности информации по оценке контактных зон тампонажного камня, оно снабжено металлическим стержнем, концентрично установленным в осевом проходном канапе образца горной породы, отсекателем, установленным в нижнем цилиндре и жестко связанным с нижней частью стержня,, а поршень выполнен с осевым каналом под стержень и заглушенными периферийными каналами, 2, Устройство по п, 1, о т л ич ающее ся тем, что отсекатель i выполнен в виде пластин, шарнирно закрепленных на стержне, а нижний (Л цилиндр под пластинами выполнен с упором, 3, Устройство по п. 1, отличающееся тем, что узел задания давления выполнен в виде источника давления с режущим клапаном, связанным с механизмом управления.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН.

GQ ® (и) 1

3(Я) 21 В 33 00 Е 21 В 33 13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,;

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3326651/22-03 (22) 27.05.81 (46) 07,12,83. Бкп. 9 45 (72) В.П, Гнездов, В.С, Пупков и Д,А, Лоскутов (71) Сахалинский государственный научно-исследовательский и проектный институт газовой промышленности

"СахалинНИДИнефтегаз" (53) 622.245.42(088.8) (56) 1. Юсупов И.Г. и др. Повышение герметичности контактных зон цементного кольца, НТО., сер. "Бурение",М., ВНИИКГ, 1980, с.7-12.

2. Йовое в бурении. Труды МИНХ и ГП им акад. И.М. Губкина, вып.97, l1,, "Недра", 1970, с.127-128 (прототип), (54)(57) 1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ

КОНТАКТНЫХ ЗОН ТАМПОНАЖНОГО КАМНН содержащее корпус с камерой высокого давления, в которой помещен образец горной породы с осевым проходным каналом, нагреватель, датчики давления и температуры, верхний цилиндр с размещенным в нем поршнем, нижний цилиндр и узел задания давления, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности информации по оценке контактных зон тампонажного камня, оно снабжено металлическим стержнем, концентрично уста новленным в осевом проходном канале образца горной породы, отсекателем, установленным в нижнем цилиндре и жестко связанным с нижней частью стержня,. а поршень выполнен с осевым каналом под стержень и заглушенными периферийными каналами.

2. Устройство по и, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что отсекатель выполнен в виде пластин, шарнирно закрепленных на стержне, а нижний цилиндр под пластинами выполнен с упором.

3. Устройство по п. 1, а т л ич а ю щ е е с я тем, что узел задания давления выполнен в виде источника давления с режущим клапаном, связанным с механизмом управления.

1059128

Изобретение относится к бурению скважин и может быть использовано для оценки контактных зон цементного кольца, образованного из различных тампонажных материалов, применяемых в определен ных условиях крепления скважин.

Известно устройство для оценки контактных зон тампонажного камня, включающее корпус, гидроцилиндр и образец породы $1(,.

Об адгезионных свойствах судят по давлению гидропрорыва, при котором происходит нарушение герметичности контактной зоны.

Однако формирование контактных зон тампонажного камня в данном устройстве происходит без учета многих факторов; имеющих место при креплении скважин. Контакт формируется при температуре окружающей среды и атмосферном давлении, гли- 2О нистая. корка на образце породы и цементное кольцол формируются в статических условиях, без учета режимов движения. Испытание также не в полной мере отражает герметич- 25 ность реальной системы зацементированного эатрудного пространства скважины, Отдельно определяется давление гидропрорыва контакта: или

"цемент-металл", или "цемент-порода",gO тогда как в скважине имеется единая система "порода-цемент-металл".

Наиболее близким к изобретению является устройство для оценки контактных 3GH тампонажного камня, соцержащее корпус с камерой высокого цавления, в которой помещен образец горной породы с осевым проходным каналом, нагреватель датчика давления и температуры, верхний цилиндр с размещенным в нем поршнем, нижний цилиндр и узел задания давления f2)I;:

Наличие нагревательного элемента, узла создания давления и насоса с обвяэкой позволяет формировать и оценивать адгеэионные свойства там- 45 понажных материалов при определенных температуре и давлении.

Определяющим фактором при формировании контактных эон тампонажногс камня является свободное взаимодействие пластового флюида (давление в пласте) с поровой жидкостью схватывающегося тампонажного раствора (с возникновением перетоков между ними, статическое давление столба которого 55 падает во времени.

Однако это условие не обеспечивается известным устройством. В целом качество информации по оценке кон-тактных эон тампонажного камня недостаточно высокое.

6О

Целью изобретения является повышение надежности информации *по оценке контактных эон тампонажного камня.

Поставленная цель достигается тем, что.устройство для оценки кон- 65 тактных зон тампонажного камня, содержащее корпус с камерой высокого давления, в которой помещен образец горной породы с осевым проходным каналом, нагреватель, датчики давле ния и температуры, верхний цилиндр с размещенным в нем поршнем, нижний цилиндр и узел задания давления, снабжено металлическим стержнем, концентрично установленным в осевом проходном канале образца горной породы, отсекателем, установленным в нижнем цилиндре и жестко связанным с нижней частью стержня, а поршень выполнен с осевым каналом под стер>нень и заглушенными периферийными каналами, Кроме того, отсекатель выполнен в виде пластин, шарнирно закрепленных на стержне, а нижний цилиндр под пластинами выполнен с упором.

Узел задания давления выполнен в виде источника давления с регулирующим клапаном, связанным с механизмом управления.

Необходимый режим изменения давления на исследуейь>й тампонажный камень (раствор}, например, для моделирования снижения гидростатического давления в столбе твердеющего тампонажного раствора, обеспечивается блоком компенсации, На фиг, 1 изображено устройство, общий Вид, на фиг. 2 - узел Х на фиг. 1; на фиг. 3 - узел П на фиг,1", на фиг. 4 — узел Ж на фиг, 1.

Устройство состоит из корпуса

1, верхнего 2 и нижнего 3 вкладышей, Вкладыши 2 и 3 удерживаются в корпусе 1 быстросъемными замками 4.

В корпусе 1 между вкладиаем 3 и керновой опорой 5 установлен перфорированный стакан б, в котором помещается обра>эец горной породы 7 (керн, поднятый из скважины) .

В осевом канале образца 7 размещен металлический стержень 8, моделирующий обсадную колонну, нижний конец которого жестко связан с отсекателем 9 .установленным в нижнем

Сиииирре Фиг. 3>, При этом отсекатель выполнен в виде пластин, шарнирно закрепленных на стержне, Нижний цилиндр псд пластинами выполнен с упорами. Верхний конец стержня уота новлен в йоршне 10 верхнего цилиндра 11 {фиг, 4 . При этом поршень 10 выполнен с осевым каналом под стержень и заглушенными периферийными каналами, Верхний цилиндр 11 соединен с верхним вкладь>шем 2 быстросъемной гайкой 12, В верхней и нижней части устройства установлены патрубки 13 и 14, к которым подсоединяется обвязка насоса для формирования контактных зон.

На опорах " "манифольдах 15 устройство устанавливается на основании 16. Заполнение и поддержание

1059128 необходимого давления в камере, создание давления гидропрорыва и линейного перемещения поршня осуществляется с помощью насоса 17 типа

HKP и грузопоршневого пресса 18 через трубопроводы 19 высокого давления.

Контроль и регистрация давления осуществляется датчиками 20 и самопишущими ди фференци аль но-тран сформаторными приборами 21.

Создание требуемой температуры в процессе формирования контактных эон осуществляется электропечью 22 с теплоиэоляционным кожухом 23.

Контроль, регистрация и поддержание заданной температуры производится с помощью термопары 24 и самопишущую потенциометра 25.

Между внутренней поверхностью образца горной породы 7 и стержнем 8, моделирующим обсадную трубу, имеется пространство для формирования тамчонажного камня 26.

К корпусу 1 в его верхней части подсоединен мерный цилиндр 27 для сбора фильтрата прокачиваемых растворов.

Патрубок 14 для подсоединения к устройству обвязкй насосов соединен с нижним вкладышем 3 с помощью быстросъемной гайки 28, что позволяет быстро удалять остатки растворов после их прокачивания.

Необходимый режим изменения и поддержания давления осуществляется блоком 29 компенсации, который включает в себя воздушный баллон 30. регулирующий клапан 31, механизм

32 управления клапаном 31, редуктор 33, реле 34 времени и разд и итель 35.

Опора (фиг. 2} узел манифольда., состоит из корпуса 36, на которои укреплены штуцеры 37 высокого давления и шкала 38 угла наклона. Корпус 36 опоры-манифольда устанавливается в нижней полувтулке 39, которая укреплена на основании 40. Йа верхней полувтулке 41 установлен указатель 42 угла поворота и фиксатор 43. фигурный поршень (фиг. 4) состоит иэ корпуса, в,котором установлен верхний конец стержня, моделирующий обсадную колонну, и упорный болт 44.

Болты заглушки 45 пробки и упорный болт 44 наворачиваются после удаления излишка тампонажного раствора из верхней части камеры высокого давления поступательным движением поршня из исходного положения в нижнее.

Устройство работает следующим образом (фиг. 1) .

10 К патрубкам 13 и 14 подсоединяется обвяэка насоса и последовательным прокачиванием промывочной жидкости и тампонажного раствора формируется контактная зона между образцом горной породы 7, тампонажным камнем 26 и металлом стержня 8, В процессе формирования контактных зон отбирается фильтрат прокачиваемых растворов в мерный цилиндр 27, После окончания процесса формирования контактных зон необходимый столб тампонажного раствора в нижней части. камеры отсекается отсекателем 9. Остатки его удаляются после отворота гайки 28. Перемещением поршня 10 иэ нижнего положения в исходное удаляются излишки раствора иэ верхней части камеры. Далее происходит затвердевание тампонажного

30 камня на контакте с породой и металлом трубы, Температурный режим и давление поддерживаются равными аналогичным параметрам на глубине отбора образца керна иэ скважины.

З5 Создается необходимый режим изменения давления в процессе формирования зацементированной системы гидравлическим путем механизмом 32 управления через разделитель 35 с помощью клапана 31 и редуктора 33.

Оценка контактных зон осуществляется последовательным сдвигом трубы 8 относительно тампонажного камня 26 и тампонажного камня 26 относительно образца горной породы 7, 45 что. осуществляется линейным перемещением поршня 10.

Устройство позволяет оценивать герметичность контактных зон тампонажного камня величиной перепада

5О давления на единицу контактной зоны эадавливанием жидкости в эту зону по трубопроводам высокого давления.

1059128

1059128

J7

Составитель Е. Молчанова, Редактор П. Коссей Техред М.Костик Корректор A.IIoax

Закаэ 9775/31 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4