Установка для определения кинетики контракции вяжущих материалов

 

УСТАНОВКА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КИНЕТИКИ КОНТРАКЦИИ ВЯЖУЩИХ МАТЕРИАЛОВ , содержащая автоклав с крышкой и осевым отверстием в ней, реакционный , сосуд, размещенный в автоклаве, нагревательный элемент и термопару, отличающаясятем, что, . с целью повышения точности определения при высоких температурах и давлениях , она снабжена камерой с разделительной перегородкой в виде поршня и измерительным узлом, соединенным с регистрирующим прибором, ftpfe этом подпоршневая часть камеры соединена с реакционным сосудом, а надпоршневая - с измерительным узлом и внутренней полостью автоклава, ig

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) 6 01 И 33/38

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3519853/23-33 (22) 10.12.82 (46) 07.03.84. Бюл. 9 9 (72) A.A.Аракелян (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (53) 620.1.05(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 393681, кл. G 01 N 33/38, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 511548, кл. G 01 N 33/38, 1974.

3. Булатов A.È. и др. Промывочные жидкости и тампонажные растворы.

K., "Техника", 1973, с. 273 (прототип). (54) (57) УСТАНОВКА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

КИНЕТИКИ KOHTPAKIJHH ВЯЖУЩИХ NATEPHAЛОВ, содержащая автоклав с крышкой и осевым отверстием в ней, реакционный.сосуд, размещенный в автоклаве, нагревательный элемент и термопару, отличающаяся тем, что, . с целью повышения точности определения при высоких температурах и давлениях, она снабжена камерой с разделительной перегородкой в виде поршня и измерительным узлом, соединенным с регистрирующим прибором, прЬ этом подпоршневая часть камеры соединена с реакционным сосудом, а надпоршневая — с измерительным уз-. лом и внутренней полостью автоклава. Е

1078333

Изобретение относится к области исследований физико-химических свойств вяжущих материалов.

Известен прибор для определения кинетики контракции цементной смеси, включающий герметизированные сосуды для исследуемой смеси и ее модели, регистрирующий блок и компенсатор абсолютного давления (1) .

Известен прибор для записи процесса .контракции цементов, содержащий контейнер, размещенный в катушке, которая вместе с конденсатором переменной емкости образует колебательный контур,(2) .

Недостатком этих устройств является невозможность определения кинетики контракции при высоких температуре (250 ОС) и давлении (до

100 МПа) .

Наиболее близкой к изобретению является установка для определения кинетики контракции вяжущих материалов, содержащая автоклав с крышкой и осевым отверстием в ней, реакционный сосуд, размещенный в автоклаве, нагревательный элемент и термопару (3) .

Недостатками известной установки являются большая погрешность в измерении величины контракции, происходящая за счет определения объема поглощенной воды по косвенному показателю — величине снижения давления, необходимость точной калибровки манометра, что весьма затруднено при температуре свыше 100 о С, отсутствие аппаратуры, ведущей за, пись непосредственно кинетики: контракции. Все это не позволяет получать с достаточной степенью достоверности количественную и качественную оценки эффекта контракции во времени при высоких температурах и давлениях.

Цель изобретения - повышение точности определения при высоких температурах и давлениях.

Цель достигается тем, что установка для определения кинетики контракции вяжущих материалов, содержащая автоклав с крышкой и осевым отверстием в ней, реакционный сосуд, размещенный в автоклаве, нагревательный элемент и термопару, снабжена камерой с разделительной перегородкой в виде поршня и измерительным узлом, соединенным с регистрирующим прибором, при этом подпоршневая часть камеры соединена с реакционным сосудом, а надпоршневая — с измерительным узлом и внутренней полостью автоклава.

На чертеже изображена установка, общий вид, Установка содержит автоклав 1 с крышкой 2 и осевым отверстием 3, термопару 4, тройник 5, соединенный, 5

15 с. вентилем высокого давления 6 и дном камеры 7, внутри которой расположена перегородка в виде поршня

8 с обратным клапаном 9 и жестко прикрепленным к нему штоком 10, проходящим сквозь верхний тройник

11 и входящим в измерительную втулку 12 с иглой 13 для спуска воздуха, и измерительным узлом 14, соединенным с регистрирующим прибором

15. Реакционный сосуд 16 втулкой 17 соединен с подпоршневой частью камеры 7. Вентиль высокого давления

6 и верхний тройник 11 соединены между собой и внутренней полостью автоклава посредством трубок высоко,ro давления . Позицией 18 показан нагревательный элемент, позицией

19 — испытуемый материал.

Установка работает следующим

20 обр

Устанавливают поршень 8 в крайнее верхнее положение. Заливают испытуемый материал в реакционнЬ1й сосуд 16, который с целью изоляции испытуемого материала от внутренней полости автоклава герметично крепят к втулке 17, также герметично прикрепленной к крышке 2. Затем автоклав 1 герметично закрывают крышкой и, с целью вытеснения воздуха водой из подпоршневой полости, открывают вентиль высокого давления

6, а из всей системы в целом — иглу 13.

Наличие обратного клапана делает возможным прохождение воздуха и воды вверх сквозь поршень. После заполнения водой всей системы игл 13 закрывают, включают нагревательный элемент 18 и автоклав выводят на

4ц заданный режим твердения. Вентиль высокого давления б при этом остается открытым с целью предотвращения перемещения поршня вниз под действием перепада давления, возникающего в случае уменьшения давления в подпоршневой полости (например сжатие воздуха, вовлеченного в испытуемый материал при его затворении, и пр.) . Таким образом,откры тый вентиль высокого давления б делает надпоршневую и подноршневую полости соединяющимися -с внутренней полостью автоклава и, следовательно, давление в них одинаковое.

После выхода автоклава на режим

{заданные температура и давление) вентиль высокого давления б закрывают, при этом давление во внутренней полости автоклава передается на твердеющий испытуемый материал бО 9 только через поршень 8, разделяющий на над- и подпоршневую части камеру 7.

В процессе твердения испытуемого материала (например, тампонажного раствора) развивается контракция, 1078333

Ю

18 засасывается какое-то количество воды иэ подпоршневой части, что ведет к снижению в ней давления. Под действием возникшего перепада давления между надпоршневой и подпоршневой частями камеры 7 поршень 8 с перемещается вниз на какую-то глубину до момента выравнивания давления между обеими частями камеры 7.

На эту же глубину опускается шток

О, изготовленный из мягкой стали (СТ. 3), внутри измерительной втулки 12, изготовленной иэ немагнитной стали. Такое исполнение деталей. дает возможность использовать шток

10 в качестве сердечника и избежать необходимости размещения измерительного узла (катушки или системы катушек) 14 внутри автоклава, что связано с большими конструктивными трудностями. Таким образом, опускание поршня 8 в процессе твердения цементного камня фиксируется измерительным узлом 14 и Передается на регистрирующий прибор 15, который ведет запись .кинетики контракции.

Установка позволяет вести запись кинетики контракции при высоких температурах и давлениях, фиксируя ее непосредственно в единицах объема, что значительно повышает точ ность измерений по сравнению.с предшествующими установками.

Установка для определения кинетики контракции вяжущих материалов позволяет получить достоверную ийформацию о динамике изменения конт15 ракции тампонажных растворов в условиях скважины. Полученные данные дают возможность совершенствовать существующие и разработать новые тампонажные материалы, обладающие пониженной контракцией, применение которых существенно повышает качество крепления скважин.

ВНИИПИ Заказ 949/38 .. Тираж 823 Подписное филиал ППП "Патент", r.Ужгород,ул.Проектная,4