Устройство для определения объемного набухания глинистых пород

3 СОВЕТСНИХ .ссамоийюесйиж СПУБЛИН аю аг,1 цгг е 21 с 39/О О ЕНИ ЫУ ТВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТН ОПИСАНИЕ(72) В,С. Новиков, А.Е. Долгих, В.П. Карпов и Н.Н. Бабошкин ,(71) Волгоградский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности(56) 1. Авторское свидетельство СССР В 365623, кл. С 01 Н 3/02 1970.2. Авторское свидетельство СССР У 909008, кл. Е 02 0 1/00, 1980. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕИНОГО НАБУХАНИЯ ГЛИНИСТЫХ ПОРОД, содержащее корпус с поддоном, размещенную в корпусе эластичную камеру для образца, диск с каналами, установленный на поддоне и предназначенный для контактирования с образцом, источник давления среды, соединенный с полостью корпуса, и средства измерения, о т л и ч а ю.щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения за счет приближения условий исследования к реальным, оно снабжено узлом циркуляции бурового раствора, выполнен ным в виде двух цилиндров с поршнями, в каждом.из которых одна полость заполнена буровым раствором и соединена магистралью с каналами диска, а другая полость сообщена с дополнительным источником давления среды, при этом каналы диска выполнены в виде параллельных пазов и размещены на его внешней, контактирующей с образцом, поверхности,2. Устройство но и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что каждый из дополнительных источником давления выполнен в виде гидроцилиндра с двухступенчатым поршнем и указателем его линейного перемещения.3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что диск вьг полнен с сегментными скосами на тор це, обращенном к поддону.1 113339Изобретение относится к устройствам, служащим для определения используемьж при бурении скважин коэффициентов объемного набухания образцов глинистых пород при взаимодействии с буровым раствором,Известно устройство для определения объемного набухания образцов грунта, содержащее силовую раму, корпус с камерой для образца, нагрузоч ную и опорную решетки и нажимное устройство с гидроцилиндром и поршнем Я .Недостатки устройства заключаются в отсутствии средств циркуляции 15 взаимодействующего с образцом бурового раствора и невозможности нагружения образца боковым давлением, так как камера для образца выполнена жесткой. 20 Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для определения объемного набухания глинистых пород, содержащее корпус с поддоном, размещенную в корпусе эластичную камеру для образца, диск с каналами, установленный на поддоне и предназначенный30 ,для контактирования с образцом, источник давления среды, соединенный с полостью корпуса, и средства измерения, Каналы диска выполнены в виде сквозных отверстий 2.Однако известное устройство не З 5 позволяет исследовать набухание глины в контакте с циркулирующим буровым раствором, чтоснижает точ-. ность определения из-за отличий условий исследования от реальных условий скважины.Цель изобретения - повышение точности определения за счет приближения условий исследования к реальным.45оУказанная цель достигается тем, что устройство для определения объемного набухания глинистых пород, содержащее корпус с поддоном, размещенную в корпусе эластичную 50 камеру для образца, диск с канала- ми, установленный на поддоне и предназначенный для контактирования с образцом, источник давления среды, соединенный с полостью корпуса, 55 и средства измерения, снабжено узлом циркуляции бурового раствора, выполненным в виде двух цилиндров с поршнями, в каждом из которых одна полость заполнена буровым раст- Фвором и соединена магистралью с каналами диска, а другая полость сообщена с дополнительным источником давления среды, при этом каналы диска выполнены в виде параллельных пазов и размещены на его внешней, контактирующей с образцом, поверхности.Причем каждый из дополнительных источников давления выполнен в виде гидроцилиндра с двухступенчатым поршнем и указателем его линейного перемещения.Кроме того, диск выполнен с сегментными скосами на торце, обращенном к поддону.На фиг, 1 показано устройство для определения объемного набухания глинистых пород; на фиг. 2 - диск, общий вид, на фиг. 3 - разрез А-А на Фиг. 2.Устройство содержит корпус 1,с поддоном 2, размещенную в корпусе 1 эластичную камеру 3 для образца 4, установленный на поддоне 2 диск 5 с сегментными скосами 6 на торце, обращенном к поддону 2, и параллельными пазами 7 на, противоположном, обращенном к образцу 4, торце, источник 8 давления среды, сообщенный с полостью 1 корпуса, узел 9 циркуляции бурового раствора, выполненный в виде двух цилиндров 1 О и 11 с порш нями 12 и 13, полости 14 и 15 которых заполнены буровым раствором и соединены магистралями 16 и 17 с пазами 7 диска 5, а полости 18 и 19 сообщены соответственно с источниками. 20 и 21 давления среды, и средства измерения - манометры 22-24, соединенные соответственно с источниками 8, 20 и 21 давления среды. Источники 8, 20 и 21 давления среды выполнены в виде гидроцкпиндров 25-27 с двухступенчатыми поршнями 28-30, указателями 31-33 их линейного перемещения и пневмокамерами 34-36. Устройство работает следующим образом.Испытуемый образец 4 устанавливают на диск 5 и эластичной камерой 3 изолируют от полости корпуса 1. В полость корпуса 1 подают жидкость и создают необходимое давление с помощью источника 8, которое поддер3 1 живается неизменным в течение всего времени набухания образца 4 за счет упругой энергии воздуха в пневмокамере 34 источника 8. В пневмокамере 35 источника 20 создается давление, под действием которого происходит перемещение поршня 29 и передавливание бурового раствора из полости 14 цилиндра 10 через магистраль 1 б, пазы 7 диска 5 и магистраль 17 в полость 15 цилиндра 11, вызывая перемещение поршня 30 источника 21. При подаче избыточного давления в пневмокамеру Зб происходит обратное передавливание бурового раствора из полости 1.5 в полость 14 и, соответственно, обратное перемещение поршней 30 и 29.Величина давления в пневмокамерах 35 и Зб выбирается такой, чтобы давление бурового раствора под образцом 4 быпо на 0,1-0,2 ИПа мень" ше, чем давление в полости корпуса 1, что необходимо для обжатия образца 4 и исключения помех при измерении объема набухания. Попеременно изменяя давление в пневмокамерах 35 и Зб, осуществляют циркуляцию бурового раствора под образцом 4. При этом фиксируют с помощью указателей 32 и 33 крайние положения 133396 4поршней 29 и 30 и по разности показаний определяют объем поглощеннойобразцом 4 жидкости (бурового раствора).При взаимодействии образца 4глинистой породы с буровым раствором происходит набухание глинистыхчастиц. Объем образца 4 увеличивается, вызывая увеличение давления в 1 О полости корпуса 1 и перемещениепоршня 28 источника 8, Величина перемещения поршня 28, фиксируемая поуказателю 31, показывает значениеобъемного набухания глинистого об разца 4 при данном давлении. Конецнабухания определяется по отсутствию перемещений поршня 28.Знание величины объемного набуха"ния и объема поглощения позволяет 20 учесть объем порового пространстваобразца и оценить набухание самихглинистых материалов.Изобретение позволяет, благодаря имитации реальных условий взаи модействия глинистых пород с циркулирующим буровым раствором, получать оптимальные проектные решения,способствующие исключению аварийных ситуаций из-за осыпей и обваловнеустойчивых глин и повышению ско"рости бурения.)33396 и Составитель В. ТальвойшТехред А.КикемезейКорректор Л. Лилипен Буг еда Заказ 9935/ВН Подписное Тираж 482 ИИПИ Государственного коо делам изобретений и Москва, Ж, Раушска тета СС открытий наб д. 1303