Устройство для определения сроков схватывания тампонажных растворов

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сева Советскик Сеци мистических Респблии(088.8)Дата опубликования списанию 10. 10.79 В. И. Бедный и А. Б. Перенглиев Туркменский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРОКОВ СХВАТЫВАНИЯТАИПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ Из- бретение касается бурения сква" жин и относится к установкам для изучения свойств тампонажных растворов,Известны устройства для определения времени начала и конца схватывания тампонажного раствора, например прибор Вика (1. Этот прибор имеет металлический стержень, свободно перемещающийся в обойме станины, зажимной винт для установки стержня на определенной высоте, шкалу для отсчета величины перемещения стержня, емкость для исследуемого тампонажного раствора, Стержень заканчивается иглой определенных размеров, которая под действием веса стержня внедряется в исследуемый раствор.Прибор Вика позволяет определять сроки схватывания тампонажного раствора в статических условиях, т. е. беэ перемешивания раствора в процессе проведения опыта. Иэ известных устройств наиболее близко к изобретению по технической сущности устройство для определения сроков схватывания тампонажного раствора в условиях высоких давлений и температур, имеющее термостатированный автоклав с установленным в нем поворотным стаканом для исследуемого раствора, груз с иглой Вика свыступом и механизмом ее сброса иподъема, катушку с сердечником, фиксатором и регистрирующий прибор 2.Однако в этом устройстве тампонажный раствор в процессе определенияего сроков схватывания также находится в статических условиях, т. е. немоделируются условия перемешиванияраствора, которые фактически существуют при цементировании скважин и которые влияют на скорость структурообразования тампонажного раствора.15Целью изобретения является повьюдение точности определения сроков схватывания тампонажных растворов за счетмоделирования условий перемешиванияраствора.Укаэанная цель достигается тем,что в известной установке, имеющейтермостатированный автоклав с расположенным внутри него поворотным стаканом для исследуемого раствора, иглой Вика с выступом и механизмом еесброса и подъема, и катушку с сердечником, связанную с регистрирующим прибором, автоклав снабжен смонтированной в нем мешалкой, с узлом замерастепени загустевания раствора, выполненным в виде зубчатой пары, одна из шестеренок которой связана с сердечником катушки, а механизм сброса и подъема иглы Вика снабжен опорным кулачком со ступенчатой поверхностью для опирания выступа иглы Вика.Введение в установку мешалки позволяетсоздать условия испытания раствора, приближенные к существующим в процессе цементирования скважины,Узел замера степени загустевания раствора позволяет производить перемешивание раствора в пределах времени его загустевания.Ступенчатая поверхность кулачка механизма сброса и подъема иглы Вика обеспечивают вывод иглы Вика за пределы узла замера степени загустевания раствора на время определения степени загустевания раствора и вывод иглы Вика на измерительную высоту при определении сроков схватывания тампонажного раствора.Иа Фиг. 1 изображена предложенная установка, общий вид; на фиг, 2 - разрез А - А Фиг. 1; на Фиг. 3 - кулачок в трех проекциях. Установка имеет корпус 1 автоклава, в реэьбу которого ввернут затвор 2, через который пропущен полый вал 3, на внутренний конец которого насажена полумуфта 4, несущая шестерню 5, составляющая зубчатую пару с внутренним зацеплением с зубчатым колесом б, наружная цилиндрическая поверхность 35 которого свободно вращается относительно втулки 7 только в одном направленик. Вращению зубчатого колеса б относительно втулки 7 в обратном направлении препятствует защелка 8, взаимо- фо действующая с пружиной 9, К втулке 7 посредством стопоров 10 присоединяется стакан 11 для исследуемого раствора, ребро 12 которого входит в зацепление с кольцами 13 полумуфты 14 ведущего нала 15. От осевого смещения втулка 7 удерживается стопорным кольцом 16 которое замыкается на верхнюю втулку 17, присоединяемую к затвору 2. В верхней втулке 17 закреплен ку О лачок 18, на торцовую поверхность 19 которого опирается выступ 20 иглы Вика 21, Торцовая поверхность 19 кулачка 18 имеет площадки: верхнюю 22, среднюю 23, нижнюю 24, Замыкание выступа 20 на верхнюю площадку 22 соответствует нейтральному положению иглы Вика 21, когда игла Вика выведена эа пределы узла замера степени загустевания раствора, замыкание выступа 20 на среднюю площадку 23 соответствует 6 О крайнев% верхнему рабочему положейию иглы Вика 21,а замыкание выступа 20 на нижнюю площадку 24 соответствует крайнему нижнему положению иглы Вика 21. 65 К полому валику 3 прикреплена вилка 25, входящая в зацепление с иглой Вика 21, Полумуфта 26 связана с полу- муфтой 4 посредством ленточной пружины 27. Вал 28 мешалки 29 зафиксирован относительно полумуфты 26 штифтом 30 Фланец 31, насаженный на вал 28, ограничивает высоту образца для определения сроков схватывания исследуемого раствора, Ползун 32 связан с полумуФ- той 26 посредством резьбового соединения, а вращение ползуна 32 относи"- тельно полумуфты 4 предотвращается профильной, наприте.:ер квадратной фар" мой и сопряженных поверхностей, Ползун 32 при помощи стержня 33 соедкнен с сердечником 3 катушки 35. Игла Вика 21 с сердечником 36 катушки 37 соединена при помощи полого стержня 38. К штуцеру 39 присоединяется вентиль игольчатый ,на чертеже не пс казан) для сброса излишнего давления Отверстие 40 предназначено для подключения манометра на ертеже не пс.казан, для контроля в: в ,инины цавп=-. = в полости автоклава. Термогилэа 4 служит для ввода термопары в полос:.ь автоклава.Установка работ=ет следующим образом,Вращение вала 15 в напр влении часовой стрелки через полумуфту д.,пальцы 13, ребро 12 передается ст: - . -кану 11 для исследуемого раствора через стопоры 10 втулке 7. Зубчатое колесо б не вращается так как зацепка8 не препятствует этому. Испытуемыйтампонажный раствор, находящийся вовращающемся стакане 11 перемешивается мешалкой 29, которая поворачивается на угол, пропорциональный величине сопротивления, оказываемого тампонажным раствором перемешиванию, накоторый соответственно поворачиваетсяполумуфта 26 и закручивается ленточная пружина 27. Угол поворота голумуфты 26 с помощью полэуна 32 преобразуется в линейное перемещение сердечника 34 внутри катушки 35 сигналкоторой передается на регистрирующийприбор, например, дифференцкальнотрансформаторный самописец, Во времяопределения времени загустевания раствора игла Вика 21 находится ь нейтральном положении.Когда загустевание раствора достигает величины, соответствующей преде"лу его прокачиваемостк, переходят копределению начала и конца схватывания раствора.Перед началом определения сроковсхватывания раствора игла Вика нахсдится в нейтральном положении, талкак выступ 20 замыкается с площадкой22 торцовой поверхности 19 кулачка18. Поворачивая валик 3 против часовой стрелки, переводят выступ 20 наплощадку 23, что соответствче-, кр. -нему верхнему рабочему положению иглы Вика 21. дальнейший поворот валика 3 выводит выступ 20 иэ замыкания с площадкой 23 и игла 21, увлекаемая силой собственного веса, движется вниз. Если начало схватывания раствора еще не наступило, то движение иглы Вика 21 ограничивается выступом 20, который в крайнем нижнем положении иглы Вика 21 входит в зацепление с площадкой 24 торцовой поверхности 19, Ксли же начало схватывания раствора не наступило, то движение иглы Вика 21 затормаживается в каком-то промежуточном положении. После каждого замера состояния раствора иглу Вика 21 поднимают в верхнее рабочее15 положение поворотом валика 3 протин часовой стрелки, подготавливая ее к очередному замеру. Днижение иглы Вика 21 стержнем 38 передается сердечнику 36 катушки 37, сигнал с которой 20 поступает на регистрирующий прибор.Так как шестерня 5 и колесо зубчатсз 6 составляют зубчатую пару с внутоенним зацеплением, что на каждый оборот шестерни колесо отстает на вели чину, равную(2 -Е ) где- шаг зацепления,Е 1- число зубьев шестерни 5,30Е - число зубьен колеса б.Зубчатое колесо б через защелку 8проворачивает втулку 7 и стакан 11 сисследуемым раствором, подготавливаятем са;ым новое место испытуемого раствора для внедрения иглы Вика 21.Последовательное определение времени загустевания и сроков схватывания тампонажного раствора позволяетповысить достоверность получаемых характеристик раствора, так как срокисхватывания раствора н этом случае определяются с учетом предшестнующего перемещени я раст вора, и сократи ть количество лабораторного оборудования.Определение сроков схватывания тампонажного раствора с учетом предшествующего его перемешинания позноляет приблизить лабораторные услония испытания раствора к реально существующим в скважине, что повысит качество разобщения пластов и позволит сократить затраты на нторичное цементиронание скважин,формула изобретенияустройство для определения сроков схватывания тампонажных растворов, включающее термостатированный ав-,оклав с расположенным внутри него поворотным стаканом для исследуемого растнора, иглой Вика с выступом и механизмом ее сброса и подъема, и катушку с сердечником, связанную с регистрирующим приборам, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения за счет модели - рования условий перемешивания раствора, автоклав снабжен смонтированной в нем мешалкой с узлом замера степени загустевания растнора, выполненным в виде зубчатой пары, одна иэ шестеренок которой связана с сердечником катушки, а механизм сброса и подъема иглы Вика снабжен опорным кулачком со ступенчатой поверхностью для опирания выступа иглы Вика.Источники информации, принятые но внимание при экспертизе1, Данюшевский В, С. Справочное руководство по тампонажным материалам, недра, М., 1973, с. 218-222,2. Авторское свидетельство СССР Р 376693, кл 1 "И 11/10, 1971