Стенд для моделирования процесса передачи избыточного давления на поверхность обсадных труб через цементную оболочку в интервале многолетнемерзлых горных пород

(53)5 Е 21 В 36/ 1 ЙЗ/О ИЗОБРЕ ОПИСАН Е нститут ников; спыта- низкоорная и, газо- ВНИИ. х скваород, -м О ммаееюй4 каГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ. ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ .СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1(56).Клюсов А.А, и др, Особенности иния тампонажных материалов длятемпературных скважин: Обинформация, сер. Бурение газовыхконденсатных скважин, вып.2. - М;:Эгаэпром, 1989, с,20 - 21,Грязнов Г.С. Конструкции газовьжин в районах многолетнемерэлых иМ.: Недра, 1978, с 63 - 64.(54) СТЕНД ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПЕРЕДАЧИ ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТЬ ОБСАДНЫХ ТРУБ ЧЕРЕЗ ЦЕМЕНТНУЮ ОБОЛОЧКУ В ИНТЕРВАЛЕ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ГОРНЫХ ПОРОД(57) Изобретение относится к экспериментальному оборудованию, а именно к стендам для исследования процессов передачи Изобретение относится к экспериментальному оборудованию, а именно к стендам для исследования процессов передачи избыточного давления замерзающей водо- содержащей жйдкости через цемейтную оболочку на обсадную колонну в интервале залегания многолетнемерзлых горных пород(ММП), и может быть использовано.для моделирования процесса возникновения сминающего давления при замерзании водосодержащей жидкости в замкнутой верне. 5 Ы, ) 1739009 А 1.2давления водосодержащей жидкости через цементную оболочку.на обсадную колонну. Цель изобретения - расширение экспериментальных возможностей стенда. Стенд содержит холодильную камеру, автоклав с крышкой и днищем, теплоизоляционное покрытие, тенэодатчики, термоопору, многоканальный регистрирующий прибор, записывающий сигнал от тенэодатчиков и термопары, При проведении испытаний автоклав помещают в холодильную камеру, где его полость частично заполняется исследуемым цементным раствором, а другая часть объема - водосодержащей жидкостью, С помощью гидравлического пресса во внутренней полости создают избыточное давление, имитирующее гидростатическое давление водосодержащей жидкости в скважине, Далее с помощью терморегулятора в холодильной камере создается требуемый температурный режим. По мере эатвердевания замерзающей жидкости величина избыточного давления замеряется тензодатчиками, Это позволяет разработать требования к тампонажному материалу, его свойствам для цементирования скважины в интервале многолетнемерэлых горных пород 1 ил. Известна установка для определения величин давлений, возникающих в результате схватывания или замораживания цементного раствора в. замкнутом объеме, .содержащая холодильную камеру, автоклав, тензодатчики давления, размещенные на наружной боковой поверхности автоклава, термопару, источник .питания, который соединен с тензодатчиками, и регистрирующий йрибор, записывающий показания тензодатчиков и термопары.Известен также стенддля изучения процесса затвердевания жидкости в замкнутом объеме при отрицательной температуре, который содержит холодильную камеру, автоклав с крышкой и днищем, тензодэтчики давления, симметрично нанесенные на боковую поверхность автоклава и соединенные с источником тока и регистрирующим прибором, термопару, Крышка и днище автоклава снабжены колпаком из теплоиэолирующего материала.Недостатком известных исследовательских стендов является отсутствие датчиков давления на крышке и днище автоклава, что не позволяет определить величину избыточного давления передаваемого через образец цементного камня. Другим недостатком является отсутствие теплоизоляции на боковой поверхности автоклава, что приводит к искажению картины распространения фронта промерзания, э отсутствие в конструкции стендов гидравлического пресса не позволяет создавать в полости автоклава избыточное давление, соответствующее гидростатическому давлению водосодержащей жидкости в интервале залегания ММП,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является стенд, включающий холодильную камеру, автоклав с крышкой и днищем, датчики давления, размещенные на крышке автоклава, регистрирующий прибор, гидравлический пресс и напорную линию подачи давления в полость автоклава,Однако отсутствие слоя теплоизоляционного материала на боковой поверхности автоклава приводит к искажению картины распространения фронта промерзания, что влияет на процесс передачи избыточного давления вследствие интенсивного льдообразования в порах цементного камня, изменения его проницаемости, а отсутствие датчиков давления на днище автоклава не позволяет определить величину избыточного давления, передаваемого через цементный камень. Все это ограничивает возможности исследовательского стенда по исследованию процесса передачи избыточного давления через цементный камень при отрицательной температуре,Цель изобретения - расширение экспериментальных возможностей стенда, что позволит разработать требования к тампонажному материалу. его свойствам для цементирования скважин в интервале ММП.Укаэанная цель достигается тем, что стенд для моделирования процесса передачи избыточного давления на поверхность обсадных труб через цементную оболочку в интервале ММП, включающий в себя холодильную камеру. автоклав с крышкой и днищем, датчики давления, размещенные накрышке автоклава, регистрирующий прибор, гидравлический пресс и напорную ли 5 нию подачи давления в полость автоклава,снабжен расположенным на боковой поверхности автоклава слоем теплоизоляционного материала и дополнительнымидатчиками давления, установленными на10 днище автоклава.На чертеже представлен автоклав, вертикальное сечение,Стенд для моделирования процесса передачи избыточного давления на поверх 15 ность обсадных труб через цементнуюоболочку в интервале ММП содержит холодильную камеру (не показана), автоклав 1,оснащенный съемными крышкой 2 и днищем 3, слой 4 теплоизоляционного матери 20 ала, которым снабжена внешняя боковаяповерхность автоклава 1, датчики 5 давления, размещенные на поверхности днища 3и крышки 2, источник б тока и термопару 7.Источник б тока соединен с датчиками дав 25 ления. Сигнал от датчиков 5 и термопары 7записывается многоканальным регистриру-,ющим прибором 8, В крышке 2 автоклававыполнен канал 9, который соединен с напорной линией гидравлического пресса,.30 снабженной запорным краном 10, Соединительные провода датчиков 5 давления выведены из внутренней полости автоклава 1 спомощью гермовводов 11.Стенд работает следующим образом.35 На автоклаве 1 монтируется днище 3 сдатчиками 5 давления, Затем автоклав помещается в холодильную камеру. Полостьавтоклава 1 заполняется исследуемым тампонажным раствором на высоту Н, которую,40 например, можно определить по формулеОс - Он2где Ос - средний диаметр скважины, м;Он - диаметр нарукной поверхности об 45 садной трубы, м,Остальной объем полости автоклава 1заполняется водосодержащей жидкостью,которой может быть заполнена каверна вскважине например, промывочной жидко 50 стью). Полость автоклава 1 герметизируетсякрышкой 2. Выводы датчиков 5 давления,размещенных на крышке 2 и днище 3, соединяют с источником б тока и регистрирующим прибором 8. Термопару 7 также55 подключают к одному иэ каналов регистрирующего прибора 8. Канал 9 соединяется снапорной линией гидравлического пресса(кран 10 при этом открыт). С помощью гидравлического пресса во внутренней полости1739009 оставитель В, Смысловехред М,Моргентал Редакто орректор О. Кундри екарь Тираж Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям113035. Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 . Заказ 1985ВНИИ и ГКНТ СС суд водственно-издательский.комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Га йа, 10 автрклава создается избыточное давление требуемой величины, которое определяется с помощью датчиков 5 давления, и запорный кран 10 закрывают,Затем закрывают холодильную камеру. С помощью терморегулятора в холодильной камере создают температурный режим, моделирующий процесс восстановления естественной температуры многолетнемерзлых горных пород. По мере отвердевания водо- содержащей жидкости в полости автоклава 1 с помощью датчиков 5 давления, размещенных на крышке 2 и днище 3 автоклава, измеряется соответственно величина избыточного давления водосодержащей жидкости в полости автоклава и величина избыточного давления, передаваемого через цементный камень на днище автоклава. После достижения. величины естественной температуры многолетнемерзлых пород внутри холодильной камеры и стабилизации избыточного давления в полости автоклаваэксперимент прекращают..Формула изобретения 5 Стенд для моделирования процесса передачи избыточного давления на поверхность обсадных труб через цементную оболочку в интервале многолетнемерзлых горных пород, включающий в себя холо дильную камеру, автоклав с крышкой и днищем, датчики давления, размещенные на крышке автоклава, регистрирующий прибор. гидравлический пресс и напорную линию передачи давления в полость 15 автоклава, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью расширения экспериментальных воэможностей стенда, он снабжен расположенным на боковой поверхности автоклава слоем теплоизоляционнюго материала и до полнительными датчиками давления, установленными на днище автоклава.