Устройство для определения предела прочности тампонажных материалов на сжатие

Устройство для определения предела прочности тампонажных материалов на сжатие

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик >75!968

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 21.07.78 (21) 2647914/22-03 (51) Ч.1д.- Е 21 В 33/138

Ci 01 N3/20 с присоединением заявки —(23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.07.80. Бюллетень № 28 (45) Дата опубликования описания ЗХ07.80

Государственный комитет по делам изобретений и открытий (53) УДК 622.245.44 (088.8) (72) Авторы изобретения В. С. Баженов, А. В. Мальцев, И. С. Разуваев и А. А. Антонов

Всесоюзный научно-исследовательский и проектноконструкторский институт комплексной автоматизации нефтяной и газовой промышленности (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ ТАМПОНАЖНЫХ МАТЕРИАЛОВ

НА СЖАТИЕ

Изобретение относится к устройствам для определения предела прочности тампонажных материалов на сжатие, в частности в условиях высоких температур и давлений в ранние сроки твердения, и может быть использовано в нефтегазовой промышленности.

Известны устройства для определения прочностных свойств калия тампонажных материалов в ранние сроки твердения (1).

Однако они не позволяют получить количественное значение прочности и имеют большую погрешность измерений.

На иболее близким по технической сущности из уже известных является устройст во для определения прочности тампонажных материалов при изгибе, включающее автоклав высокого давления, полость которого соединена с источником давления и оснащена приспособлением для формования и высвобождения образцов, смoнтiиpованные в корпусе автоклава механизмы создания нагрузки, регистраторы температуры, давления, нагрузки и датчики прогиба.

Это устройство имеет механизм создания нагрузки в виде гидроцилиндров, выполненных с поршнями, снабженными с двух сторон штоками равного диаметра, один из которых расположен в полости автоклава, а другой — в сообщающейся с автоклавом полости (2).

При такой конструкции прп измерении малых усилий разрушения образцов суще5 ственно сказывается трение в уплотнениях штоков. Усилие холостого перемещения штока соизмеримо с усилием разрушения образца, поэтому точность измерений прочности сильно снижается.

10 Целью изобретенпч является устройстао для определения прочности тампонажных материалов на сжатие с повышенной точностью измерений.

Поставленная цель достигается тем, что

15 гидроцилпндр механизма создания нагруз кп выполнен с поршнем, снабженным с двух сторон штоками разного диаметра, меньший пз которых расположен в полости автоклава, а больший — в сообщающейся

20 с автоклавом через регулятор давления полости. Устройство позволяет определять с высокой точностью прочность образцов та:японажных материалов на сжатие при давленш. до 1000 кгс/слР и температуре до

25 250 С, т. е. в условиях, имитирующих условия скважин глубиной до 8 тыс. лю.

Предлагаемое устройство показано на чертеже.

Устройство состоит из автоклава I с приЗ0 способлением 2 для формования и вы,3

751968 свобождения образцов, гидр оцилиндра 8, включающего в себя поршень 4 со штоком

5 малого диаметра, штоком б большого диаметра, и уплотнений 7. В гидравлической линии, соединяющей полость автоклава 1 с полостью 8, размещен регулятор давления

9, состоящий из шарика 10 с пружиной 11, усилие .которой регулируется штоком 12 с уплотнением 18. Для создания и измерения давления в системе и работы гпдроцилинд)oB устройство снабжено прессом 14, манометрами 15 и 1б и вентилями 17 — 28.

Принцип действия устройства основан на измерении с большой точностью проч ности на сжатие образцов тампонажного материала. Измерение прочности отдельных образцов производится через заданные промежутки времени. Высокая точность измерений малых усилий разрушения достигается путем создания на штоке усилия, компенсирующего силу трения в уплотнениях, и поддержания этого усилия во время пере:мещения поршня.

Устройство работает следующ|им образом.

Давление в автоклаве 1 создают прессом 14 через открытый вентиль 17 и контролируют по манометру 15, при этом вентили

20, 21 и 28 открыты, а вентили 18, 19, 22 закрыты, поршень 4 находится в верхнем положении, пружина 11 сжата, шарик 10 полностью перекрывает канал. Перед началом измерений закрывают вентили 17, 21 и 28, открывают вентили,18, 19 и вращением штока 12 уменьшают силу сжатия пружины

11 до тех пор, пока давление из автоклава, поступая в камеру со штоком б большего диаметра, не сдвинет шток, преодолев силу трения в уплотнениях. Затем прессом 14 перемещают поршень 4 вниз до разрушения образца. Усилие разрушения контролируют по манометру 1б. По мере движения поршня 4 со штоками 5, б жидкость из автоклава 1 перетекает в полость со штоком б через регулятор давления 9. При этом сохраняется перепад давления, необходимый для компенсации силы трения в уплотнениях.

Вентили 21 — 28 служат для возврата поршня 4 в верхнее положение. Затем, переместив приспособление 2 для формования и высвобождения образцов, совмещают следующий образец с осью гидроцилиндра 8, и через заданное время повторяют цикл измерен ия. Сопоставляя прочность последовательно разрушаемых образцов, получают характеристику динамики процесса затвер10 девания тампонажного материала.

Использование устройства позволяет устанавливать оптимальное время простоя скважины на ОЗЦ (ожидание затвердевания цемента). При этом время простоя скважины .на ОЗЦ может сократиться .в среднем на

30, а также исключается возможность аварий из-за преждевременного возобновления работ в скважине после цементирования.

Формула изобретения

Устройство для определения предела прочности тампонажных материалов на

25 сжатие, содержащее соединенный с источником давления автоклав, приспособление для формования,и высвобождение образцов, механизм создан ия нагрузки, выполненный в виде гидроцилиндра с поршнем, снабженЗО ным штоками, и смонтированный в корпусе автоклава, связанные с автоклавом измерители и регистраторы температуры давления и нагрузки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью ilOBbllllåíèÿ точности определений для

35 ранних сроков взердения, штоки имеют разный диаметр, меньший из которых расположен в подпоршневой полости, а больший— з надпоршневой полости, сообщающейся с автоклавом через регулятор давления, 40

Источники информаци и, принятые во внимание при экспертизе:

1. Данюшевский В. С. Проектирование сптимальных составов тампонажных цемен45 топ. М., «Недра», 1978, с. 37.

2. Авторское свидетельство СССР № 31б9б5, кл. G 01 N 3/20, 1970.

751968 гп

Составитель В. Бакшутов

Техред В. Серякова

Редактор Д. Павлова

Корректор С. Файн

Тип. Харьк. фил. пред. <Патент»

Заказ 842/1012 Изд. Ха 369 Тираж 626 Подписное

НПО сПоиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3(-35, Раушская наб., д. 4/5