Установка для определения кинетики контракции вяжущих материалов

СООЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК И 9) 111) 01 И 33 3 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ тво СССР1972,о.СССР 1, Авторское свид 681, кл. 0 01 В 3 Авторское свидет 548, кл. С 01 Б 3 Булатов А,И. и д сти и тампонажные Техника", 1973, с(протоид ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТ(71) Всесоюзный научно-исследотельский институт по креплениюскважин и буровым растворам(54)(57) УСТАНОВКА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КИНЕТИКИ КОНТРАКЦИИ ВЯЖУЩИХ МАТЕРИАЛОВ, содержащая автоклав с крышкой и осевым отверстием в ней, реакцион. ный.сосуд, размещенный в автоклаве, нагревательный элемент и термопару, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, . с целью повышения точности определения при высоких температурах и давлениях, она снабжена камерой с разделительной перегородкой в виде поршня и измерительным узлом, соединенным с регистрирующим прибором, прЬ этом подпоршневая часть камеры соединена с реакционным сосудом, а надпоршневая - с измерительным уз-. лом и внутренней полостью автоклава. ЕЯИзобретение относится к областиисследований физико-химическихсвойств вяжущих материалов.Известен прибор для определениякинетики контракции цементной смеси,включающий герметизированные сосудыдля исследуемой смеси и ее модели,регистрирующий блок и компенсаторабсолютного давления 1 .Известен прибор для записи процесса .контракции цементов, содержащий контейнер, размещенный в катушке, которая вместе с конденсаторомпеременной емкости образует колебательный контур,2Недостатком этих устройств является невозможность определения кинетики контракции при высоких температуре (250 ОС) и давлении (до100 МПа) .Наиболее близкой к изобретениюявляется установка для определениякинетики контракции вяжущих материалов, содержащая автоклав с крышкойи осевым отверстием в ней, реакционный сосуд, размещенный в автоклаве, нагревательный элемент итермопару 3 .Недостатками известной установкиявляются большая погрешность в измерении величины контракции, происходящая за счет определения объемапоглощенной воды по косвенному показателю - величине снижения давления, необходимость точной калибровки манометра, что весьма затруднено при температуре свыше 100 о С,отсутствие аппаратуры, ведущей за, пись непосредственно кинетики: контракции. Все это не позволяет получать с достаточной степенью достоверности количественную и качественную оценки эффекта контракции вовремени при высоких температурах идавлениях.Цель изобретения " повышениеточности определения при высокихтемпературах и давлениях.Цель достигается тем, что установка для определения кинетикиконтракции вяжущих материалов, содержащая автоклав с крышкой и осевым отверстием в ней, реакционныйсосуд, размещенный в автоклаве, нагревательный элемент и термопару,снабжена камерой с разделительнойперегородкой в виде поршня и измерительным узлом, соединенным срегистрирующим прибором, при этомподпоршневая часть камеры соединена с реакционным сосудом, а надпоршневая - с измерительным узломи внутренней полостью автоклава.На чертеже изображена установка, общий вид,Установка содержит автоклав 1с крышкой 2 и осевым отверстием 3,термопару 4, тройник 5, соединенный, 51015 с вентилем высокого давления 6 и дном камеры 7, внутри которой расположена перегородка в виде поршня 8 с обратным клапаном 9 и жестко прикрепленным к нему штоком 10, проходящим сквозь верхний тройник 11 и входящим в измерительную втулку 12 с иглой 13 для спуска воздуха, и измерительным узлом 14, соединенным с регистрирующим прибором 15, Реакционный сосуд 16 втулкой 17 соединен с подпоршневой частью камеры 7. Вентиль высокого давления 6 и верхний тройник 11 соединены между собой и внутренней полостью автоклава посредством трубок высоко,го давления; Позицией 18 показан нагревательный элемент, позицией19 - испытуемый материал.Установка работает следующим20 обРазомУстанавливают поршень 8 в крайнее верхнее положение. Заливают испытуемый материал в реакционнЬ 1 йсосуд 16, который с целью изоляциииспытуемого материала от внутреннейполости автоклава герметично крепятк втулке 17, также герметично прикрепленной к крышке 2, Затем автоклав 1 герметично закрывают крышкой и, с целью вытеснения воздухаводой из подпоршневой полости, открывают вентиль высокого давления6, а из всей системы в целом - иглу 13,Наличие обратного клапана делаетвозможным прохождение воздуха и водывверх сквозь поршень. После заполнения водой всей системы иглУ 13 закрывают, включают нагревательныйэлемент 18 и автоклав выводят на4 О заданный режим твердения. Вентильвысокого давления б при этом остается открытым с целью предотвращения перемещения поршня вниз поддействием перепада давления, возникающего в случае уменьшения давления в подпоршневой полости (например сжатие воздуха, вовлеченного виспытуемый материал при его затворении, и пр.) . Таким образом,открытый вентиль высокого давления б делает надпоршневую и подноршневуюполости соединяющимися с внутреннейполостью автоклава и, следовательно, давление в них одинаковое.После выхода автоклава на режим(заданные температура и давление)вентиль высокого давления б закры"вают, при этом давление во внутренней полости автоклава передаетсяна твердеющий испытуемый материалбО 9 только через поршень 8, разделяющий на над- и подпоршневую части камеру 7.В процессе твердения испытуемого материала (например, тампонажно 65 го раствора 1 развивается контракция,,ул.Проектная филиал г.ужго засасывается какое-то количество воды иэ подпоршневой части, что ведет к снижению в ней давления. Под действием возникшего перепада давления междунадпоршневой и подпоршневой частями камеры 7 поршень 8сперемещается вниз на какую-то глубину до момента выравнивания давления между обеими частями камеры 7. На эту же глубину опускается шток О, изготовленный из мягкой стали (СТ. 3), внутри измерительной втулки 12, изготовленной иэ немагнитной стали. Такое исполнение деталей. дает возможность использовать шток 10 в качестве сердечника и избежать необходимости размещения измерительного узла катушки или системы катушек 14 внутри автоклава, что связано с большими конструктивными трудностями. Таким образом, опускание поршня 8 в процессе твердения цементного камня фиксируется измерительным узлом 14 и Передается нарегистрирующий прибор 15, которыйведет запись .кинетики контракции,Установка позволяет вести записькинетики контракции при высокихтемпературах и давлениях, фиксируяее непосредственно в единицах объема, что значительно повышает точность измерений по сравнению.с предшествующими установками.10фУстановка для определения кинетики контракции вяжущих материаловпозволяет получить достоверную ийформацию о динамике изменения конт ракции тампонажных растворов вусловиях скважины. Полученные данные дают возможность совершенствовать существующие и разработать новые тампонажные материалы, обладающие пониженной контракцией, применение которых существенно повышаеткачество крепления скважин. ВНИИПИ Заказ 949/38, Тираж 823 Подписно