Устройство для формирования образцов из увлажненной глинистой породы

 

.Союз Советскик

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е 941884

ИЗОБРЕТЕНИЯ к лвтовскомю свидналвстаю (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 24. 11. 80 (21) 3210550/22-26 с присоединением заявки М (23) Приоритет (51)М. Кл.

G 01 N 1/28

3Ьеудеретеенкы6 каинтет

СССР де деми изебретеиий и открытий

Опубликовано 07. 07. 82. Бюллетень М 25

Дата опубликования описания 07. 07. 82 (53) УД 543.053 (088.8) (72) Автор изобретения

В.С. Новиков

Г

Волгоградский государственный научно-исследовательско и проектный институт нефтяной промышленности (7l ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ОБРАЗЦОВ

ИЗ УВЛАЖНЕННОЙ ГЛИНИСТОЙ ПОРОДЫ

Изобретение относится к области исследования химических и физических свойств веществ, в частности для формирования образцов, и может быть использовано в горнодобывающей промышленности и инженерной геологии.

Известно устройство для изготовления образцов, содержащее корпус, фильтрующую систему.

Корпус выполнен с конической внутренней поверхностью, в которую входит разъемная по образующей пробка со сквозным цилиндрическим отверстием. С торцовых сторон корпуса с пробкой установлены перфорированные фильтрующие элементы, которые поджимаются крышками, имеющими полость, и сквозные осевые отверстия, служащие для подвода или истечения раствора 1.1).

Это устройство может быть применено для формирования глинистых образцов с использованием загружающего устройства. Полученные образцы имели

2 бы структуру, отличную от структуры природных кернов, так как фильтрую. щие элементы расположены перпендикулярно оси устройства, при котором отжатие флюида происходит перпендикулярно слоистости с разрушением структуры образца.

Формирование образцов со свойствами, близкими к естественным кернам, необходимо для проведения экспериментальных работ при определении физико-механических свойств глинистых грунтов, а также для прогнозирования состояния глинистых грунтов в процессе бурения скважин. Поэтому необходимо устройство, способное формировать из увлажненной глинистой массы образцы, близкие к естественным кернам.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для формирования образца, содержащее корпус, поршни для осево941884 го сжатия с центральными каналами и фильтрующую систему.

Устройство оснащено фильтрующими элементами в виде дисковых решеток с отверстиями; установленными между 5 образцом и поршнями, которые имеют на торцовых поверхностях радиальные риски, служащие для собирания и продвижения раствора к центральным каналам истечения (2).

Однако известное устройство не позволяет формировать образцы со свойствами, близкими к естественным кернам, так как фильтрующие решетки расположены перпендикулярно оси при- 15 ложения нагрузки с отжатием флюида ,вдоль оси приложения нагрузки, ведущей к защемлению флюида в образце и нарушению его структуры. 8 этом случае при выходе из грунта флюид: 20 преодолевает фронтальное сопротивле.ние частиц и, разрывая межчастичные связи и сами частицы, образует микроканалы..В результате этого грунт недоуплотняется,внутри него возникают изолированные линзы с водой, прочность грунта уменьшается. В природе отжатие раствора под действием силы тяжести вышележащих пород происходит в основном вдоль слоистости и наплас- 30 тования грунта.

Цель изобретения - повышение представительности образца.

Укаэанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем корпус, поршни для осевого сжатия и фильтрующую систему, фильтрующая система выполнена в виде двух коаксиально рас-, положенных втулок, одна из которых выпол- нена с осевым и радиальными каналами и установлена внутри поршней, а другая выполнена с радиальными каналами и установлена в корпусе.

Коаксиальное расположение двух проницаемых втулок вдоль оси приложе- 45 ния нагрузки создает условия для формирования слоев глинистых частиц,перпендикулярных приложению нагрузки, т.е. истечение флюида происходит вдоль их слоистости. Втулки установ- 50 лены с технологическим зазором, что позволяет получить поверхностный слой, выполняющий роль слабопроницаемой перегородки и герметизирующий фильтрующую систему от попадания в 55 нее глинистых частиц.

На.чертеже изображено устройство, общий вид.

Устройство для формирования образцов из увлажненной глинистой породы содержит корпус 1 с крышкой 2,поршни

3 и 4 для осевого сжатия с центральными каналами. фильтрующая система выполнена в виде проницаемых втулок

5 и 6, коаксиально расположенных по оси приложения нагрузки и установленных с технологическим зазором между поверхностями соответствующих втулок и поршней. Втулка 5 расположена в корпусе 1, а втулка 6 - внутри поршней 3 и 4.

Устройство работает следующим образом, 8 корпус 1 вставляют втулку 5, которую закрепляют крышкой 2. В осевом отверстии поршня 3 фиксируют втулку 6.

В корпус 1 помещают увлажненный грунт 7 и слегка уплотняют, затем на него устанавливают поршень 4 с осевым отверстием, в которое входит втулка 5.

К поршням 3 и 4 прикладывают нагрузку, которая уплотняет увлажненную глину. При этом в первую очередь формируется слой вдоль фильтрующих поверхностей втулок 5 и 6, Это происходит потому, что давление, созданное в увлажненной массе, распространяется равномерно во все стороны, и слой, прилежащий к фильтрующей по,верхности втулок 5 и 6, уплотняется под действием внутреннего давления, направленного в сторону фильтрующих поверхностей втулок 5 и 6. Глинистые частицы плотно прижимаются к фильтрующим поверхностям втулок 5 и 6, образуя слой в 2-3 мм. Этот слой, не являясь препятствием для прохождения флюида, выполняет раль слабопроницаемой перегородки, которая препятствует проникновению глинистых частиц через фильтрующие поверхности втулок

5 и 6. Так как флюид имеет возможность перемещаться только к фильтрующим поверхностям втулок 5 и 6, глинистые частицы в образце ориентируются горизонтально, а в слоеперпендикулярно движению жидкости.

Этот слой удаляют при извлечении образца. Готовый образец имеет однородную структуру, близкую к природным кернам.

Предлагаемое устройство позволяет получить образец со свойствами, близкими к природным кернам, за счет соз5 94 дания условий для формирования слоев глинистых частиц без образований микро- и макролинз воды и газа, что в конечном счете позволяет определить физико-механические свойства глинистых грунтов, используемые в дальнейшем для прогнозирования coc . таяния их в процессе бурения скважин.

Технико-экономические преимущества обусловлены тем, что использование предлагаемого технического решения сокращает время консолидации (выравнивание свойств) образца в 2-3 раза по сравнению с применяемыми методами формирования образцов. Трудоемкость изготовления искусственного образца со свойствами, близкими к природным кернам, в 5 раз ниже трудоемкости получения естественного керна. Использование таких образцов при лабораторных исследованиях для оценки окружающей среды позволяет в 2-3 раза сократит объем и время проведения экспериментальных работ.

1884 В формула изобретения

Устройство "для формирования образцов из увлажненной глинистой поро5 ды, содержащее корпус, поршни для

:,осевого сжатия .с центральными каналами, фильтрующую систему, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью

I повышения представительности образца, фильтрующая система выполнена в виде двух коаксиально расположенных втулок, одна из которых выполнена с осевым и радиальными каналами и установлена внутри поршней, а другая выполнена с радиальными каналами и ус тановлена в корпусе °

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР и 375518, кл. 6 01 N 1/28, 1970.

2. Крюков П.А. Горные, почвенные и иловые растворы. Новосибирск, "Наука", 1971, с. 28.

ВНИИПИ Заказ 4828/33

Тираж 887 Подписное.филиал IlllIl "Патент", г.Ужгород,ул.Проектная,4.