Устройство для определения порового давления и тампонирующей способности тампонажных растворов

 

Изобретение относится к бурению и креплению скважин. Цель - повышение точности определения порового давления и тампонирующей способности. Устройство содержит цилиндрический сосуд с боковым отводом и аксиально расположенной трубкой. Сосуд имеет проницаемый для жидкости фильтр, размещенный в термостате и сообщенный с пьезометрической измерительной трубкой и измерителем давления - блоком U-образных жидкостных манометров. Для определения порового давления и тампонирующей способности рассчитывают необходимое число манометров в блоке, заливают устройство водой, затем заливают в сосуд через аксиальную трубку тампонажную суспензию до стабилизации уровня жидкости в пьезометрической трубке. По изменению уровня судят о величине порового давления и тампонирующей способности. Дана формула для расчета количества U-образных манометров. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

:(51)5 E 21 В 33/138 49/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н д ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

tlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4323568/23-03 (22) 02.11.87 (46) 23.01.90. Бюл. Р 3 (71) Московский институт нефти и газа им. И.М.Губкин (72) К.А.Джабар в

:(53) 622.245.42 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1247497, кл, E 21 В 33/138, 1986.

Авторское свидетельство СССР

N 381738, кл. Е 21 В 47/06, 1970. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОРОВОГО ДАВЛЕНИЯ И ТАМПОНИРУ10ЦЕЙ СПОСОБНОСТИ ТАМПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ (57) Изобретение относится к бурению и креплению скважин. Цель - повышение точности определения порового давления и тампонирующей способности. Устройство содержит цилиндрический сосуд

Изобретение относится к бурению скважин и предназначено для определения порового давления и тампонирующей способности высококонцентрированных глинистых и цементных суспензий, применяемых при бурении и креплении нефтяных и газовых скважин.

Цель изобретения - повышение точности определения порового давления и тампонирующей способности.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит цилиндрический сосуд 1 с аксиально размещенной в нем трубкой 2, открытым нижним концом сообщающейся с полостью сосуда 1, заключенного в термостатированный объем 3. В нижней части сосуда i раз„„SU„„1537796 А1

2 с боковым отводом и аксиально расла" ложенной трубкой. Сосуд имеет проницаемый для жидкости фильтр, размещенный в термостате и сообщенный с пьезометрической измерительной трубкой и измерителем давления - блоком U-об" разных жидкостных манометров. Для определений порового давления и тампонирующей способности рассчитывают необходимое число манометров в блоке, заливают устройство водой, затем заливают в сосуд через аксиальную трубку тампонажную суспензию до стабилизации уровня жидкости в пьезометрической трубке. По изменению уровня судят о величине порового давления и тампонирующей способности. Дана формула для расчета количества U-îáразных манометров. 1 ил. мещен проницаемый для жидкости (и фильтр 4, сообщенный с помощью шлифа ©ф

5 и крана 6 с пьезометрической трубкой 8, которая имеет отвод для спуска воздуха с краном 7. Блок компенсации цр изменения давления в процессе структурообразования выполнен в виде пос- . ледовательно соединенных между собой и с пьезометрической трубкой 8 жидкостных U-образных манометров 9, верхние концы смежных колен которых соединены между собой посредством трехй. ходовых кранов 10. Температуру в обьеме 3 контролируют с помощью термометра 11. В верхней части аксиальная . трубка 2 снабжена воронкой 12 для залива суспензии, а сосуд 1 — боковым отводом 14 для слива излишков суспен1537796

Ъ зии. Патрубками 13 и 15 термостатирующий объем 3 подсоединен к термостату. .Число манометров определяют исходя из условия р P Pi mi

1) — --1 (— -1) (-- + -- ) ()2 g ° () ()2 где и — необходимое число манометров;

fsfi 2

- плотности суспензии, дисперсионной среды и дисперсной фазы, кг/мз;

m u m MBccbl жидкОЙ и тверДОЙ фаз суспензии;

: D u d - -диаметры сосуда и пьезометрической трубки, м;

F - предельно допустимая норма разбавления суспензии, равная отношению допустимого объема жидкости, поступающей из пьезометрической трубки в суспензию, к объему суспензии (принимают, например, Р

=0,01);

el. - максимально возможное умень-. шение объема суспензии вследстВие контракции в период измерения порового давления, мз/кг цемента.

Благодаря такой конструкции достигается повышение точности определения порового давления и тампонирующей способности за счет наличия аксиально .расположенной трубки, с помощью которой и бокового отвода осуществляется прокачка суспензии в сосуде до автоматической установки начального баланса давления между .суспензией и измерительной системой. Наличие блока

U-образных манометров обеспечивает автоматическое поддержание необходимого давления в процессе измерений над жидкостью в пьезометрической трубке, одновременно гарантирует предельно допустимую (заданную) норму разбавления суспензии жидкостью, поступающей в нее из пьезометрической трубки в течение всего времени испытаний суспензии.

Определение порового давления и тампонирующей способности суспензий с помощью предлагаемого устройства осуществляется следующим образом. По формуле (1) рассчитывают необходимое для данного опыта количество U-образ ных манометров,9. Для этого предварительно определяют экспериментально или расчетным путем величину контрак-, ции oL суспензии в начальный период ее твердения. Рассчитывают левый и правый пределы формулы (1) и вычисляют величину и, Блок 9 манометров и пьезометрическую трубку 8 соединяют с сосудом 1 через шлиф 5. С помощью вентилей 10 подсоединяют к пьезомет10

55 рической трубке 8 необходимое количество манометров, перекрывают краны 6 и 7 и заливают сосуд 1 водой. Затем открывают кран 7 и сливают часть воды до полного удаления из системы пузырьков воздуха, открывают кран 6 и доливают сосуд 1 водой до верхнего уровня. При этом в измерительной системе, состоящей из пьезометрической трубки 8 и U-образных манометров 9, устанавливается давление, равное давлению столба воды в сосуде 1. Включают термостат и после установления в объеме 3 необходимой температуры, которую наблюдают по термометру 11, заливают суспензию в воронку 12 с аксиальной трубкой 2. После вытеснения суспензией всей воды из сосуда 1 через боковой отвод 1ч продолжают циркуляцию суспензии до стабилизации жидкости в пьезометрической трубке 8, после чего оставляют систему в покое, наблюдая за изменением уровней жидкости в измерительной системе. О поровом давлении столба суспензии высотой Н судят по изменению уровней жидкости в U-образных манометрах 9 и пьезометрической трубке 8. В любой момент времени оно равно

Р = р, g(h+ht+h +...Ь„), (2) где h - высота жидкости в пьезометрической трубке 8;

h h hë — разности уровней жидкости в U-образных манометрах 9.

Коэффициент тампонирующей способности рассчитывают по минимальному (конечному) значению порового давления. Формула для расчета необходимого числа U-образных манометров определена из условий ограничения объема жидкости, поступающей из пьезометрической трубки в исследуемую суспензию и из условия полной компенсации возможного уменьшения объема суспензии из-за контракции в процессе структурообразования

Пример. Дано-p=1800 кг/мз; (, =1000 кг/мз; f)z— - 3100 кг/мз; m „/п1 =

5 15377

=0,5; 8=0,03 м; d=0,005 м; 3 =0,01;

oL=5 ° 10 мз(кг

Подставив эти числа в (1), получим

2,2 (2п+1 с 3,7 или 0,6< п<1,35.

То есть в данном случае в измерениях необходимо использовать один

U-образный манометр.

Преимуществами устройства, помимо повышения точности, являются также 10 просТота и надежность. в эксплуатации вследствие полной автоматизации установки баланса давлений в системе суспензия - блок компенсации. Эти преимущества позволяют значительно сокра- 15 тить затраты времени на определение коэффициента тампонирующей способности, так как число повторных опытов уменьшается.

Использование устройства позволяет Zg оперативно осуществлять исследование и выбор тампонажного состава для конкретных условий и тем самым повысить качество крепления скважин °

Формула и зобретения

Устройство для определения порового давления и тампонирующей способности тампонажных растворов, включающее 30 цилиндрический сосуд и проницаемым для жидкости фильтром, размещенный в термостате и соединенный с измерителем давления пьезометрической труб96 кой, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения порового давления и тампонирующей способности, цилиндрический сосуд дополнительно снабжен верхним боковым отводом и аксиально размещенной внутри него трубкой с открытым нижним концом, а измеритель давления выполнен в виде последовательно соединенных между собой посредством трехходовых кранов U-образных жидкостных манометров, причем число U-образных манометров определяют из соотношения (p!), -1). (P, p + )

У tD,1Р п+ где п -. количество подключаемых манометров, шт;

1 — соответственно плотность суспензии дисперсионной среды и дисперсной фазы, к-Умз.

m, и щ - массы жидкой и твердой фаз суспензии, кг;

D u d . - диаметры сосуда и пьезометрической трубки, м;

Π— предельно допустимая норма разбавления суспензии;

oL — максимально возможное уменьшение объема суспензим вследствие контрак- ции» мз/кг, 1537796

Составитель Л.Бестужева

Редактор С.Патрушева Техред М.д@ццк Корректор T,Ïàëèé

Тираж 469

Подписное

Заказ 1 1

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, F-35, Раушская наб., д. " /5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, у t. Гагарина,101