Устройство для измерения давления расширения тампонажных материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) О 7о-исследователю скважин и бур ский вым в це; НеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный научнинститут по крепленирастворам(56) Авторское свидетельство СССРЬ 1317100, кл, Е 21 В 33/138, 1985.Видовский А,Л. и др. Напряжениментном камне глубоких скважин. - Мдра, 1977, с. 109-111.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ РАСШИРЕНИЯ ТАЫПОНАЖНЫХ МАТЕРИАЛОВД 4) Изобретение относится к неФтяной и газовой пром-сти и предназначено для оценки)ерметичности зацементированного заколонного пространства. Цель - повышение инФормативности измерений путем определения зависимости давления расширения твердеющего тампонажного материала (ТМ) от величины возможной его деФормации. Устройство состоит из заполненного жидкостью 5 автоклава 4 с измери1615334 телями 2 и 6 давления и регуляторами давления и температуры, Внутри автоклава размещен. бокс 3 из эластичного материала, заполненный ТМ. Автоклав 4 снабжен узлом для изменения объема жидкости в виде мерного сосуда 1 О с регулятором жидкости. При Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к устройствам для оценки герметичности зацементированного заколонного пространства, и может быть использовано для определения величины давления камня из расширяющегося вяжущего на обсадные трубы и стенки скважины при изменении давления в скважине, Цель изобретения - повышение информативности измерений путем определения зависимости давления расширения твердеющего тампонажного материала от величины возможной его деформации.Устройство состоит из автоклава, снабженного измерителем давления и регуляторами давления и температуры. Внутри автоклава размещен выполненный из эластичного материала бокс для расширяющегося тампонажного материала РТМ), Устройство снабжено узлом для изменения объема тампонажного материала в автоклаве, выполненное, например, в виде мерного сосуда с регулятором подачи жидкости.При твердении расширяющегося вяжущего в условиях, исключающих свободное расширение, возникает давление вяжущего на ограничивающие его объем связи(стенки скважины, обсадные трубы, корпус лабораторной установки и др.), т,е. появляется напряженный контакт между вяжущим г ограничивающей его связью, Чем больше напряженность этого контакта, тем больший градиент давления воды он выдерживает, не давая воде прорваться по контакту, тем лучше крепь скважины,Давление расширения зависит от жесткости связей - чем жестче связь, тем больше давление расширения. На практике не бывает абсолютно жестких связей, все они в большей или меньшей степени деформируются, предоставляя вяжущему возможность увеличить свой объем, а следовательно, уменьшить напряженность контакта между вяжущим и ограничивающими его связями,Помещение РТМ в бокс из эластичного материала, не препятствующего расширению вяжущего, позволяет регулировать деформацию РТМ в широких пределах без необходимости учета сопротивляемости бокса. твердении ТМ измеряют давление расширения. Затем выпускают часть жидкости из автоклава 4 и определяют величину давления расширения при деформации ТМ, равной обьему выпущенной жидкости. 1 з.п, ф-лы, 4 ил,В реальной скважине РТМ твердеет взаколонном или межколонном пространстве. После затвердевания РТМ в скважинепроизводятся различные технологические5 операции (опрессовка, замена буровогораствора на воду или на раствор другой.плотности, углубление скважины, нагнетание воды или пара в пласт, добыча нефтиили газа и др.). Все эти операции вызывают1 О деформации труб в скважине, при этом изменяется объем, предоставленный РТМ, т.е,для него появляется возможность деформироваться,Предоставление РТМ возможности де-.15 формироваться осуществляется выпусканием жидкости из автоклава. Выпущенныйобъем жидкости занимается РТМ, расширению которого на величину этого объема эластичный бокс не препятствует. Вследствие2 О этого вытесненный объем жидкости равенобъемной деформации РТ 1 Л, Отношениеобъемной деформации РТМ к первоначальному объему дает относительное изменениеобъема. От величины возможной деформа 25 ции РТМ зависит его давление на трубы истенки скважиньь В устройстве это давлен:.осг ринимается по внутренней поверхности РТ 1 Л измерителем давления, а понаружной - через эластичный бокс водой иЗО корпусом автоклава.Для каждого значения напряженностиконтакта камень - ограничивающая связьсуществует свой градиент гидропрорыва,Измерения давления в боксе и в жидкости35 автоклава измерителями давления позволяют определить зависимость давления расширения РТМ от величины его деформации.Знание зависимости давления расширенияРТМ от возможной его деформации позво 4 О лит рассчитать допустимые пределы изменения технологических параметров,исключающие возможность прорыва водыпо контакту,Ба фиг.1 представлена схема устройст 45 ва; на фиг.2 - рафик Зависимости давлениярасширения от времени твердения расширяющегося вяжущего при неизменном обьеме жидкости в автоклаве; на фиг,3 - графикизменения давления в боксе от объема жид 5 О кости, выпущенной ИЗ автоклава; на фиг.4 -график зависимости давления от величины возможной деформации.Известный обьем твердеющего вяжущего 1 с погруженным в него измерителем 2 давления герметизирован в эластичном 5 боксе 3, который герметиэирован в автоклаве 4, заполненном жидкостью,5. Давление жидкости измеряется вторым измерителем 6 давления. Давления, измеряемые измерителями 2 и 6, регистрируются регистрато ром 7. Давление в автоклаве создается насосом 8. Выпускают жидкость из автоклава через кран 9 в мерный сосуд 10. Требуемый температурный режим, соответствующий скважинным условиям, создается и поддер живается нагревателем 11 с программным устройством 12.П р и м е р. В эластичном боксе герметизировали Чо = 246 см расширяющегосязтампонажного раствОра, приготовленного 20 из смеси, состоящей из 90; портландцемента и 10 О расширяющей добавки с водо- цементным отношением 0,45. В автоклаве создали давление, равное атмосферному (такое же давление получено в эластичном 25 боксе). Твердение расширяющегося тампонажного цемента проходило при 23 С в течение 72 ч, Зависимость давления расширения от времени твердения дана на фиг.2. 30После достижения установившегося . значения давления расширения выпускали жидкость иэ автоклава в сосуд. Выпустив объем жидкости ЛЧ, вычисляли относительную деформацию(Л Ч)ЧО х 1000, фикси ровали установившееся значение давления. Зависимость давления расширения от величины возможной деформации представлена на фиг.4.С помощью устройства для измерения 40 давления можно определять зависимость давления расширения от возможной деформации при различных начальных давлениях и температурах в автоклаве, а также при различных сроках твердения вяжущего, 45Можно эксперимент проводить иначе, а именно: предоставлять РТМ возможность расширяться до окончания схватывания и теердения. Например, можно определить, какова будет величина давления расшире ния РТМ, если в процессе твердения предоставить ему воэможность увеличить свой объем на 2%, В этом случае, как только начнется рост давления расширения, выпускают из автоклава объем жидкости, равный 2 от начального, и затем определяют величину давления расширения РТМ по установившимся показаниям измерителей давления в боксе и автоклаве,Преимущество устройства заключается в том, что знание зависимости давления расширения от возможной величины деформации вяжущих позволит установить целесообразность их применения в зависимости от конкретных условий цементирования; даст возможность установить обоснованные нормы расширения специальных расширяющихся материалов, что ускорит их разработку, производство и внедрение в практику цементирования скважин,Устройство позволяет получить более точные, соответствующие скважинным условиям, значения давления РТМ на обсадные трубы и стенки скважины, что повышает надежность разобщения пластов, позволяет точно установить допустимые давления при гидроразрывах пластов, что исключает прорыв воды по эатрубному пространству,Формула изобретения 1. Устройство для измерения давления расширения тампонажных материалов, включающее автоклав, снабженный измерителем давления и регуляторами температуры и давления, с размещенным внутри боксом для расширяющихся тампонажных материалов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения информативности измерений путем определения зависимости давления расширения твердеющего - .ампонажного материала от величины возможной его деформации, автоклав дополнительно снабжен узлом для изменения объема тампонажного материала, а бокс выполнен иэ эластичного материала.2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что узел для изменения объема тампонажного материала в автоклаве выполнен в виде мерного сосуда с регулятором подачи жидкости.тор Е.Папп Тираж 472 твенного комитета по изоб 113035, Москва, Ж, Рау и ГКНТ СС тениям и кая наб твенно-издательский комбинат "Пат 1 Произ Заказ 3969 ВНИИПИ Госуд Составител Техред М.М Л.Бестургента Корректор М.Самборская ПИСН 06открытиям4/3 г, Ужгород, ул.Гагарин