Способ исследования тампонажного камня и установка для его осуществления

Способ исследования тампонажного камня и установка для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к горному делус Цель изобретения т повьшение эффективности путем приближения условий исследования к реальным условиям в скважине, расширение функциональных возможностей, а также изучение восстановления герметичности контакта тампонажного камня с элементом колонны. Кольцевая форма для образ - ца 9 тампонажного камня образована коаксиально расположенными щшинд- .рами, внутренний из . которых выполнен в виде элемента (Э) 10 обсадной колонны, а внешний - разъемного

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Е 21 С 49/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 42877 j 8/23-03 (22) 21. 07. 87 (46} 28.02.89. Бюл. М 8 (?1) Ивано"Франковский институт нефти и газа (72) Б.И.Навроцкий, М.Е.Пшебишевский и И.Б.Медвидь (53) 622.23.05 (088.8)

i (56) Авторское свидетельство СССР

N- 1024801, кл. С 01 N 3/60, 1982. (54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ТАИПОНАЖНОГО КАМНЯ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к горному делу. Цель изобретения вЂ, повышение эффективности путем приближения условий исследования к реальным условиям в скважине, расширение функциональных возможностей, а также изучение восстановления герметичности контакта тампонажного камня с элементом колонны. Кольцевая форма для образца 9 тампонажного камня образована коаксиально расположенными цилиндрами, внутренний из .которых выполнен в виде элемента (Э) 10 обсадной колонны, а внешний — разъемного

1461951

Изобретение относится к горному делу, в частности к исследованию на термобарическую усталость тампонажного камня в условиях, приближенных к скважинным.

Цель изобретения — повышение эффективности путем приближения условий исследования к реальным условиям ,в скважине, расширение функциональ- 10 ных возможностей и изучение восстановления герметичности контакта тампонажного камня с элементом колонны.

На фиг. 1 показана установка для исследования тампонажного камня, об- 15 щий вид; на фиг. 2 — то же, вид сбоку; на фиг. 3 — схема установки; на фиг. 4 - форма для исследуемого образца тампонажного камня.

Установка содержит основание 1, 20 размещенные на нем кольцевые формы

2, установленные на подвесках 3, гидросистему и.пневмосистему, соединенные с формами 2, средство 4 охлаждения, подсоединенное к гидросистеме, 25 расходомер 5, регистрирующий прибор

6, средство 7 управления и пульт 8 управления.

Каждая из форм 2 для образца 9 тампонажного камня выполнена в виде 30 двух коаксиально установленных цилиндров, внутренний из которых является гладкостенным элементом 10 обсадной колонны или элементом 11 колонны с резьбовым соединением, а 35 внешний - разъемным кожухом 12, перфорированных днищ 13, образующих верхнюю и нижнюю камеры 14 со штуцерами 15 и 16 соответственно, торцоK штуцеру 16 формы 2 через вентиль 51 подсоединены разделитель 52 фаз с мерным цйлиндром 53 и расходомер 5. кожуха. К полости Э 10 подсоединены идросистема с насосом 25 и средством 4 охлаждения и пневмосистема, соединенная с полостью камеры, с которой связан расходомер 5. На оси

Э 10 и внутренней поверхности кожуха установлены датчики т-ры, связанные

Ь регистрирующим прибором и средством управления. Формирование образца 9 проводят при заданном давлении газа s полости Э 10 и возможности отфильтрования дисперсной среды., Затем проводят циклический нагрев и охлаждение образца 9 путем циркуляции жидкости по гидросистеме через

Э 10 до достижения заданного перепада т-р между осью Э 10 и наружной поверхностью образца 9 в соответствии с динамикой реальных процессов в скважине. После заданного числа циклов проверяют проницаемость образца

9 с фиксацией воздушного потока расходомером 5. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил. вых заглушек 17 с присоединительными штуцерами 18 и 19, установленных на элементе 10 (или 11), нажчмных втулок 20, герметизируюших уплотнений 21 и теплоизоляционной оболочки

22.

Датчики 23 и 24 температуры закреплены соответственно по оси элементов 10 и 11 и внутренней стороне разъемного кожуха 12 и связаны с ре" гистрирующим прибором 6.

Гидросистема включает насос 25 с фильтром 26 и дросселем 27, напорный коллектор 28, соединенный через краны 29-33 с полостями элементов

i0 u ii сливной коллектор 34, соединенный через краны 35"39 с полостями элементов 10 и 11, и клапан 40 с электромагнитным управлением, coe" диненный через кран 41 со сливным коллектором 34, со средством 4 охлаждения и связанный электрически со средством 7 управления.

Пневмосистема включает источник

42 давления газа, пневмолинию 43, соединенную через вентиль 44 с коллектором 34 и через вентиль 45, влагоотделитель 46, редукционный клапан

47 и вентиль 48 со штуцером 15 формы 2, реле 49 давления и предохранительный пневмоклапан 50 °

3

14619

Гидроцилиндр 54 через вентиль 55 и штуцер 16 подсоединен к полости между разъемным кожухом 12 и элементами !0 и 11.

Давление в полостях элементов 10 и 11 регистрируется манометрами 56, а давление в камерах 14 — манометрами 57 и 58.

Способ осуществляют следующим об- 10 разом.

Предварительно проводят сборку форм 2, являющихся моделями участков скважин. Дггя этого соединяют разъемный кожух 12 и вставляют в него глад- 15 костенный элемент 10 или элемент 11 с резьбовым соединением. Затем устанавливают перфорированные дниша 13 и герметизируют полость между элементагл 10 (или 11) и кожухам 12, уста- 20 навливая уплотнения 21 и нажимные вту" лки 20. Формы 2 (до 5 шт.) устанавливают на подвесках 3 и соединяют штуцеры 15 и 16 с пневмосистемой, а штуцеры 18 и 19 — с гидросистемой. 25

Для формирования образца 9 тампонажного камня в полость между элементом 10 (11) и кожухом 12 заливают цементный раствор. Формирование образца 9 происходит пад действием 30 избыточного и гидростатического давления, при этом из цементного раствора отфильтровывается дисперсионная среда, которая проходит через нижнее перфорированное днище 13, нижнюю камеру 14, далее через нижний штуцер 16, вентиль 51 и разделитель

52 фаз и попадает в мерный цилиндр

53. Путем пересчета определяют остаточное вадоцементное отношение цементнога раствора. Раствор твердеет в течение определенного промежутка времени при заданной величине внутреннего давления, которое обеспечивается путем пропуска воздуха из источника 42 па пневмалинии 43 вовнутрь элементов 10 и 11 через вентиль 44 и краны 33-39. Установка также позволяет формировать образец 9 тампонажнага камня и без отфильтровывания дисперсионнай среды, при этом вентиль 51 должен быть закрытым, а на нижнее перфорированное днище

13 должен быть вставлен непроницаемый материал.

По завершении формирования образца 9 тампанажнага камня проверяют на проницаемость ега соединение с элементами 10 обсадной колонны, а также

51

4 проницаемость реэьбовога соединения элементов 11. Для этого сжатый воздух подают от источника 42 по пневмолинии 43 через влагоотделитель 46, редукционный клапан 47, вентиль 48, 1верхний штуцер 15, верхнее перфорированное днище 13 и верхнюю камеру

14. 1 о периметру контактных поверхностей образец 9 — элемент 10 воздух поступает через нижнее перфорированное днище 13, нижнюю камеру 14, штуцер 16, вентиль 51 и разделитель

52 фаэ на расходомер 5. Для проверки герметичности резьбовых соединений элементов 11 создают давление в полостях элементов 11, подавая сжатый воздух через вентиль 44 и краны 3539, и регистрируют величину расхода расходомером 5 как и в предыдущем случае. При этом на верхнее днище

13 вставляют непроницаемый материал, Проверка на проницаемость осуществляется последовательно на каждой из форм 2 с образцами 9.

Затем осуществляется циклическое термобарическое нагружение образцов

9. Для этого жидкость (минеральное масло) подают насосом 25 через дроссель 27, коллектор 28 и краны 29-33 в полости элементов 10 и 11 слив из которых осуществляется через краны

35-39 и клапан 40, установленный в положение, при котором масло минует средство 4 охлаждения. В процессе циркуляционнога движения масла под давлением происходит нагрев системы элемент 10 (11) — образец 9, являющейся моделью составной крепи скважины, тепловым потоком, распространяющимся в радиальном направлении от оси модели до наружной поверхности образца

9, температура которьвг фиксируется. прибором 6. Перекачка масла осуществляется до получения задаг1ного перепада температур в режиме, соответствующем динамике реальных термобарических процессов в скважине.

После этого по сигналу средства

7 управления осуществляется автоматическое переключение клапана 40 и масло начинает проходить через средство 4 охлаждения.

Продолжительность процесса охлаждения масла (имитирующего реальный процесс отбора газа в скважине) Ьсуществляется до достижения заданного перепада температур между осью модели и наружной поверхностью образца 9.

14б1951

После каждого полуцикла нагрева и охлаждения оценивают свойство тампонажного камня путем измерения проницаемости контакта элемент 10—

5 образец 9 и проницаемости резьбового соединения элементов 11.Количество полуциклов, через которое указанный контакт (модель крепи) становится негерметичным, считается критическим для данных материалов.

Для изучения восстановления герметичности контакта образца 9 с элементом 10 тампонажный состав подают от гидроцилиндра 54 через вентиль 55, .штуцер 1б и нижнее днище 13 в трещины и зазоры образца 9 тампонажного камня, образованные в результате его термобароусталости. Давление подачи тампонажного состава регистри- 2р руют по манометру 58. Затем вновь . измеряют проницаемость для бценки эффективности восстановления герме— тичности. Визуальная оценка количества и размеров трещин проводится при 25 снятом кежухе 12.

Фcрмулaиз обретения

1. Способ исследования тампонажного к:- .мня, включающий форьмрование образца тампонажного камня в кольцевой полости модели, циклический нагреь. ь и охлаждение образца тампонажного камня путем создания радиального теплового пото à за счет циркуляции жидкости во внутренней полости модели, измерение температуры на оси и наружной по1зерхности модели и оценку свойств тампонажного камня после ряда 40 циклов термовоздействия,о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффективности путем приближения условий исследования к реальным условиям в скважине, формирование образца тампонажного камня осуществляют при избыточном давлении и возможности отфильтрования дисперсной среды, нагрев и охлаждение проводят в соответствии с динамикой реальных термобарических процессов в скважине, а оценку свойств тампонажного камня осуществляют путем измерения его проницаемости в модели.

2. Установка для исследования тампонажного камня, содержащая кольцевую форму для образца тампонажного камня, образова.нную двумя коаксиально расположенными полыми цилиндрами, гидросистему с насосом, соединенную с полостью внутреннего цилиндра, датчики температуры, один из которых установлен на оси внутреннего цилиндра, и регистрирующии прибор, соединенный с датчиками, о т л и ч а îщ а я с я тем, что она снабжена пневмосистемой, соединенной с полостью внутреннего цилиндра и кольцевой полостью между цилиндрами, расходомером, связанным с кольцевой полостью, средством охлаждения, подсоединенным к гидросистеме, и средством управления,связанным с регистрирующим прибором и гидросистемой, при этом внутренний цилиндр кольцевой формы выI * полнен в виде элемента обсадной колонны,внешний цилиндр — в виде разъемного кожуха, а второй датчик температуры закреплен на внутренней

TIoHppxIIoc TH кожуха .

3. Установка по п 2, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью излучения восстановления герметичности контакта такпонажного камня с элементом колонны, она снабжена гидроцилиндром для подачи тампонажного состава, связанным с полостью между элементом обсадной колонны и разъемным кожухом.

1461 95 !

1461951

Составитель В.Тальвойш

Техред N. Ходанич Корректор Е.Гедеон.

Редактор А.Лежнина

Заказ 646/29 Тираж 449 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета о изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

133035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101