Устройство для определения проницаемости контактного слоя

 

Изобретение относится к технике измерения проницаемости, а именно к определению проницаемости сформированного под воздействием внешних условий контактного слоя между образцом и тампонажным раствором. Целью изобретения является расширение области применения, облегчение освобождения цилиндра при многократном его использовании от затвердевшего тампонажного раствора, а также обеспечение нужной температуры тампонажного раствора. Устройство для определения проницаемости контактного слоя содержит корпус с установленным в нем цилиндром, соединенным одним концом при помощи прижимного кольца и накидных струбцин с обоймой, в которой установлен образец, а на противоположном конце цилиндра установлена мембрана, связанная посредством подпружиненного стержня с вибратором, В выполненные в цилиндре отверстия установлены штуцеры, закрепленные на корпусе и снабженные запорными кранами. При этом газофлюидосборная камера цилиндра выполнена клиновидной, расположена между обоймой и цилиндром и заполнена (на период формирования контактного слоя между тампонажным раствором и образцом) съемной эластичной прокладкой, а в осевом канале образца установлена съемная игла, закрепленная одним концом в трехходовом кране. При этом внутренняя поверхность камеры цилиндра выполнена конусной для надежного извлечения из нее затвердевшего тампонажного раствора, а между цилиндром и корпусом выполнена цилиндрическая полость, сообщаемая посредством отверстий и штуцеров с источником теплохладоносителя, а проходные каналы в штуцерах и запорных кранах выполнены конусными с целью свободного извлечения из них затвердевшего раствора. 4 з.п. ф-лы,2 и/ь (Л о VI О Ю SO CJ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з 6 01 N 15/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0 V

M

0 (21) 4714082/25 (22) 03.07.89 (46) 23.09.91. Бюл. ¹ 35 (71) Западно-Сибирский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт технологии глубокого разведочного бурения (72) Ю,С.Кузнецов, Б.M.Áëèíoâ, Н.И.Ковязин, Т,СЛевшин, Н.Е.Щербич и И.В.Вторушин (53) 539,217.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1265551 кл. G 01 N 15/08. 1986.

Авторское свидетельство СССР № 1244571, кл. G 01 N 15/08, 1986, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ пРоницАемости контАктного слоя (57) Изобретение относится к технике измерения проницаемости, а именно к определению проницаемости сформированного под воздействием внешних условий контактного слоя между образцом и тампонажным раствором. Целью изобретения является расширение области применения, облегчение освобождения цилиндра при многократном его использовании от затвердевшего тампонажного раствора, а также обеспечение нужной температуры тампонажного раствора. Устройство для определения проницаемости контактного

Изобретение относится к технике измерения проницаемости и может быть использовано в нефтяной, газовой, геологоразведочной и других отраслях промышленности, в частности, при креплении скважин для определения герметичности составной крепи от условий формирования ее контактных зон на лабораторной установке, „„SU „„1679293 А1 слоя содержит корпус с установленным в нем цилиндром, соединенным одним концом при помощи прижимного кольца и накидных струбцин с обоймой, в которой установлен образец, а на противоположном конце цилиндра установлена мембрана, связанная посредством подпружиненного стержня с вибратором, В выполненные в цилиндре отверстия установлены штуцеры, закрепленные на корпусе и снабженные запорными кранами. При этом газофлюидосборная камера цилиндра выполнена клиновидной, расположена между обоймой и цилиндром и заполнена (на период формирования контактного слоя между тампонажным раствором и образцом) съемной эластичной прокладкой, а в осевом канале образца установлена сьемная игла, закрепленная одним концом в трехходовом кране. При этом внутренняя поверхность камеры цилиндра выполнена конусной для надежного извлечения из нее затвердевшего тампонажного раствора, а между цилиндром и корпусом выполнена цилиндрическая полость, сообщаемая посредством отверстий и штуцеров с источником теплохладоносителя, а проходные каналы в штуцерах и запорных кранах выполнены конусными с целью свободного извлечения из них затвердевшего раствора. 4 з,п. ф-лы,2 ил.

Целью изобретения является расширение области применения путем определения проницаемости контактного слоя между образцом и затвердевшим тампонажным раствором после формирования его под воздействием температуры, давления и волнового поля, облегчение освобождения цилиндра при многократном его использо1679293

30

55 вании от затвердевшего тампонажного раствора, а также обеспечение нужной температуры тампонажного раствора, На фиг.1 изображено устройство для определения проницаемости контактного слоя, вид сверху; на фиг.2 — разрез А-А на фиг,1.

Устройство включает корпус 1 с установленным в нем цилиндром 2, соединенным одним концом при помощи прижимного кольца 3 и накидных струбцин

4 с обоймой 5, в которой установлен образец 6, а-на противоположном конце цилиндра 2 установлена мембрана 7, связанная посредством подпружиненного стержня 8 с вибратором 9, в выполненные в цилиндре 2 отверстия 10 установлены штуцеры 11, закрепленные на корпусе 1 и снабженные запорными кранами 12 и 13, при этом гаэофлюидосборная камера 14 выполнена клиновидной, расположена между обоймой

5 и цилиндром 2 и заполнена на период формирования контактного слоя между тампонажным раствором и образцом съемной эластичной прокладкой 15, в осевом канале

16 образца 6 установлена съемная игла 17, закрепленная одним концом в трехходовом кране 18.

При этом внутренняя поверхность камеры 19 цилиндра 2 выполнена конусной, а между цилиндром 2 и корпусом 1 выполнена цилиндрическая полость 20, сообщаемая посредством отверстий 21 и штуцеров 22 с источником теплоносителя, проходные каналы в штуцерах 11 и запорных кранах 12 и

13 выполнены конусными. Кроме того, запорный кран 12 снабжен штуцером 23 для подачи тампонажного раствора в камеру 19, а запорный кран 13 — штуцером 24 для контроля за наполнением камеры 19 гампонажным раствором. Трехходовой кран 18 имеет винт 25 для закрепления в нем иглы 17, штуцер 26 для соединения его с осевым каналом 16, штуцер 27 для соединения с источником сжатого газа и штуцер 28 для соединения с источником флюида. Прижимное кольцо 3 имеет отверстие 29 и штуцер

30 для соединения газофлюидосборной камеры 14 с гаэофлюидомерным прибором 31, Для центрирования прижимного кольца

3 в корпусе 1 установлены шпильки 32, Вращением регулировочной гайки 33, установленной во фланце 34, создается усилие противодействия давлению в камере 19, что обеспечивает симметричный режим колебаний и надежность работы вибратора 9. Болты 35 обеспечивают крепление фланца 34 к корпусу 1. Между корпусом 1 и прижимным кольцом 3, между корпусом 1 и мембраной

7 и между мембраной 7 и фланцем 34 установлены резиновые прокладки 36, При заполнении камеры 19 цилиндра 2 тампонажным раствором между последним и образцом 6 образуется контактный слой 37, Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы обойму 5 с образцом 6 горной породы, обладающей определен н ы ми свойствами (и ран ицаемостью, типом породы и т,д.), закрепляют в устройстае, Через штуцер 11 и открытый запорный кран 12 тампонажный раствор закачивают в камеру 19, при этом запорный кран 13 открыт. При появлении тампонажного раствора иэ штуцера 24 кран 13 закрывают и продолжают нагнетать давление до величины, при которой происходит формирование контактного слоя 37 между горной породой и тампонажным раствором в реальной нефтегазовой скважине, Одновременно с этим для создания температуры тампонажного раствора, отражающей реальную величину ее в скважине, через цилиндрическую полость 20, образуемую между цилиндром 2 и корпусом 1, посредством отверстий 21 и штуцером 22 прокачивают тепло- или хладоноситель, Таким образом в установке создаются условия, в которых происходит формирование контактного слоя 37 между образцом 6 горной породы и тампонажным раствором, отражающие реальный процесс в скважине.

После установления заданной температуры и давления в камере устройства к контактному слою прилегают виброволновое поле, являющееся в отличие от воздействия окружающей среды (температура, давление) технологическим воздействием, Вибровоздействие наряду с температурой, давлением, типом горной породы с ее свойствами относится к условиям, оказывающим влияние на процесс формирования контактного слоя между образцом горной породы и затвердевшим тампонажным раствором и его проницаемость.

Таким образом, в установке создаются условия, отражающие реальный процесс в скважине, в которых происходит формирование контактного слоя 37 между образцом горной породы и тампонажным раствором.

Вибровоздействие осуществляется следующим образом, После включения вибратора

9 колебания от него через подпружиненный стержень 8 передается мембране 7, которая трансформирует их в волновое поле, прилагаемое через тампонажный раствор к образованному между образцом 6 горной породы и тампонажным раствором контактному слою 37. Продолжительность воздействия и параметры волнового поля могут

1679293

25 варьироваться эа счет изменения продолжительности и параметров колебаний вибратора 9. После окончания вибровоэдействия закрывают кран 12, снимают и промывают вместе с нагнетательной системой штуцеры 23 и 24, а образец 6 горной породы с тампонажным раствором оставляют в устройстве при заданных давлении и температуре, для деформирования контактного слоя на необходимый период времени. По истечении заданного промежутка времени, ослабив струбцины 4, снимают прижимное кольцо 3 и вынимают клиновидную эластичную прокладку 15 из конусного пространства гаэофлюидосборной камеры 14. Затем прижимное кольцо 3 устанавливают на место, прижав его струбцинами 4, и после этого вынимают иглу 17 из осевого канала 16. При этом образуется кольцевая камера и система каналов для подвода газа к контактному слою и отвода его от контактного слоя. Установка готова к определению проницаемости сформированного под воздействием температуры, давления и вибровол нового поля контактного слоя между затвердевшими тампонажным раствором и образцом горной породы.

При определении газопроницаемости контактного слоя 37 сжатый газ подают через штуцер 27, а при определении водопроницаемости — через штуцер 28 и далее через трехходовой кран 18, осевой канал 16 к центру контактного слоя 37. Проходя через контактный слой 37, газ или вода попадают в образованную после выемки эластичной прокладки 15 газофлюидосборную камеру

14 и из нее через отверстие 29 и штуцер 30 отводится в газофлюидомерное устройство

31. На этом процесс определения проницаемости контактного слоя заканчивается.

После этого проводят подготовку устройства к следующему измерению путем отсоединения штуцеров 11 от цилиндра 2 и кранов 12 и 13 и последующей очистки проходных каналов этих щтуцеров и кранов от затвердевшего тампонажного раствора.

Для облегчения этого процесса проходные каналы имеют конусную форму. Внутренняя поверхность цилиндра 2 также выполнена конусной, Это позволяет легко освобождать

его от затвердевшего тампонажного раствора с целью многократного использования при измерениях.

При креплении скважин в нефтегазовой и геологоразведочной отраслях промышленности требуется также определение сформированного под воздействием внешних условий контактного слоя между тампонажным раствором и поверхностью

55 обсадной колонны, что можно осуществить с помощью предлагаемого устройства, заменив образец горной породы на образец со свойствами материала обсадной колонны. Устройство может применяться и в других отраслях промышленности, причем контактируемые тела могут отличаться от указанных.

Формула изобретения

1, Устройство для определения проницаемости контактного слоя, содержащее корпус. обойму для размещения в ней образца и выполненного в обойме осевого канала, сообщенного с источником сжатого газа для подачи его к исследуемому контактному слою, газофлюидосборную камеру, соединенную посредством отверстия и штуцера с газомерным прибором, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения области применения путем определения проницаемости контактного слоя между образцом и затвердевшим тампонажным раствором после формирования его под воздействием температуры, давления и волнового поля, в корпусе установлен цилиндр для исследуемого раствора, соединенный одним концом при помощи прижимного кольца и накидных струбцин с обоймой, а на противоположном конце цилиндра установлена мембрана, связанная посредством подпружиненного стержня с вибратором, а в выполненные в цилиндре отверстия установлены штуцеры, закрепленные на корпусе и снабженные запорными кранами для подачи исследуемого раствора в камеру цилиндра и контроля наполняемости ее, при этом гаэофлюидосборная камера расположена между обоймой и цилиндром со съемной эластичной прокладкой, а в осевом канале обоймы установлена сьемная игла, закрепленная концом в трехходовом кране для подачи сжатого газа или воды, 2. Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью облегчения освобождения цилиндра при многократном его использовании от затвердевшего тампонажного раствора, внутренняя поверхность последнего выполнена конусной.

3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что газофлюидосборная камера выполнена клиновидной

4. Устройство по и 1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью обеспечения нужной температуры тампонажного раствора, между цилиндром и корпусом выполнена цилиндрическая полость, сообщаемая посредством отверстий и штуцеров с источником теплоносителя, а цилиндр изготовлен из теплопроводящего материала.

1679293

5, Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес а тем, что проходные каналы в штуцерах. установленных в цилиндре, и запорных кранах выполнены конусными.

1679293

Составитель Е.Карманова

Редактор И.Шулла Техред М,Моргентал Корректор М.Шароши

Заказ 3205 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

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