Устройство для определения предела прочности тампонажных материалов на сжатие

Союз Советских Сациалнстнческнх Республикцсоедццецием заявки сударственный коми(43) Опубликовано 3 по делам нзобретеннн н открытнй(088,8) 7.80. Бюллетень2 5) Дата опуоликовация описания 30.07.8 72) Авторы изобретения Баженов, А. В. С, Разуваев и А. А. Антоно аль Всесоюзный научно-исследовательс нструкторский институт комплекснонефтяной и газовой промыш(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ ТАМПОНАЖНЫХ МАТЕРИАЛО НА СЖАТИЕ2 устройствам ности тампов частности и давлений может быть промышлецИзобретение для определени нажных матери в условиях высо в ранние сроки использовано в ности. относится к предела проч лов на сжатие ких температутвердения, и нефтегазовой в, выыми с метра ти авИзвестны устроиства для определения прочностных свойств калия тампонажных материалов в ранние сроки твердения 11.Однако они не позволяют получить количественное значение прочности и имеют большую погрешность измерений.Наиболее 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, смонтированные в корпусе автоклава механизмы создания нагрузки, регистраторы температуры, давления, нагрузки и датчики прогиба,Это устроиство имеет механизм ния нагрузки в виде гидроцилиндр полненных с поршнями, сна бженн двух сторон штоками равного диа один из которых расположен в поло токлава, а другой - в сообщающейся с автоклавом полости 2.При такой конструкции прп измерениималых усилий разрушения образцов суще 5 ственно сказывается трение в уплотненияхштоков. Усилие холостого перемещения штока соизмеримо с усилием разрушения образца, поэтому точность измерений прочности сильно снижается,0 Целью изобретенпч является устройстао для определения прочности тампонажных материалов на сжатие с повышеннойточностью измерений.Поставленная цель достигается тем, что5 гидроцилпндр механизма создания нагрузкц выполнен с поршнем, снабженным сдвух сторон штоками разного диаметра,меньший пз которых расположен в полостиавтоклава, а больший - в сообщающейся0 с автоклавом через регулятор давления полости. Устройство позволяет определять свысокой точностью прочность образцовтампонажцых материалов на сжатие прцдавленш; до 1000 кгс/слР ц температуре до5 250 С, т. е. в условиях, имитирующих условия скважин глубиной до 8 тыс. лх.Предлагаемое устройство показано начертеже.Устройство состоит из автоклава 1 с приЗ 0 способленцем 2 для формования и высвобождения образцов, гидр оцилиндра д, включающего в себя поршень 4 со штоком б 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 гпдроцилиндров устройство снабжено прессом 14, манометрами 15 и 1 б 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 1 ус 1:.лий разрушения достигается путем создания на штоке усилия, компенсирующего силу трения в уплотнениях, и поддержания этого усилия во время пере: гещения поршня,Устройство работает следующ 1 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 1 б. По мере движения поршня 4 со штоками б, б жидкость из автоклава 1 перетекает в полость со штоком б через регулятор давления 9. При этом сохраняется перепад давления, необходимый для компенсации силы трен 1 ия в уплотнениях. Вентили 21 - 28 служат для возвратапоршня 4 в верхнее положение. Затем, переместив приспособление 2 для формования и высвобождения образцов, совмещают следующий образец с ось 1 о гидроцилиндра 8, и через заданное время повторяют цикл измерен 1 ия. Сопоставляя прочность последовательно разрушаемых образцов, получают характеристику динамики процесса затвер О 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.20Фор мула изобретения Устройство для определения пределапрочности тампонажных материалов на 25 сжатие, содержащее соединенный с источником давления автоклав, приспособление для формования,и высвобождение образцов, механизм создан 1 ия нагрузки, выполненный в виде гидроцилиндра с поршнем, снабжен- ЗО ным штоками, и смонтированный в корпусеавтоклаза, связанные с автоклавом измерители и регистраторы температуры давления и нагрузки, отл и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности определений для 35 ранних сроков т 1 зердения, штоки имеют разный диаметр, меньший из которых расположен в подпоршневой полости, а больший - з надпоршневой полости, сообщающейся с автоклавом через регулятор давления.40Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:1. Данюшевский В. С. Проектированиесптпмальных составов тампонажных цемен 45 топ. М Недра, 1978, с. 37.2. Авторское свидетельство СССР31 б 9 б 5, кл. б 01 Х 3/20, 1970.Редактор Д. Павлова Корректор С. файн Тип, Харьк. фил. пред. Патент Заказ 842/1012 Изд. Мо 369 Тираж 626 Подписное НПО сПоискэ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5