Способ исследования тампонажного камня и установка для его осуществления

СОЮЗ СОНЕТСНИСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 34 1 19) Е 21 С 49 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН А В 7 ОРСНОМ ИДЕТЕЛЬСТ юл. У 8овский институт н бишевский М.Е 8. СССР982 ЕгосудАРстненнцй комитетПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИПРИ ГННТ СССР(54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ТАМПГО КАМНЯ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГОСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к горному делу. Цель изобретения в , повышение эффективности путем приближения усло вий исследования к реальным условиям в скважине, расширение функциональных возможностей, а также изучение восстановления герметичности контакта тампонажного камня с элементом колонны. Кольцевая форма для образца 9 тампонажного камня образована коаксиально расположенными цилинд.рами, внутренний из .которых выполнен в виде элемента (Э) 10 обсадной колонны, а внешний - разъемного1461951 Изобретение относится к горному делу, в частности к исследованию на термобарическую усталость тампонажного камня в условиях, приближенных к скважинным.Цель изобретения - повышение эффективности путем приближения условий исследования к реальным условиям ,в скважине, расширение Функциональ" 10 ных возможностей и изучение восстановления герметичности контакта тампонажного камня с элементом колонны,На фиг. 1 показана установка для исследования тампонажного камня, об щий вид; на Фиг, 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 - схема установки; на фиг. 4 - форма для исследуемого образца тампонажного камня.Установка содержит основание 1, 20 размещенные на нем кольцевые формы 2, установленные на подвесках 3, гидросистему и.пневмосистему, соединенные с формами 2, средство 4 охлаждения, подсоединенное к гидросистеме, 25 расходомер 5, регистрирующий прибор 6, средство 7 управления и пульт 8 управления.Каждая из форм 2 для образца 9 тампонажного камня выполнена в виде 30 двух коаксиально установленных цилиндров, внутренний из которых является гладкостенным элементом 10 обсадной колонны или элементом 11 колонны с резьбовым соединением, а внешний - разъемным кожухом 12, перфорированных днищ 13, образующих верхнюю и нижнюю камеры 14 со штуцерами 15 и 16 соответственно, торцоК штуцеру 16 формы 2 через вентиль 51 подсоединены разделитель 52 фаз с мерным цйлиндром 53 и расходомер 5. кожуха. К полости Э 10 подсоединеныидросистема с насосом 25 и средством 4 охлаждения и пневмосистема,соединенная с полостью камеры, скоторой связан расходомер 5. На осиЭ 10 и внутренней поверхности кожухаустановлены датчики т-ры, связанныеЬ регистрирующим прибором и средством управления. Формирование образца 9 проводят при заданном давлениигаза в полости Э 10 и возможностиотфильтрования дисперсной среды., Затем проводят циклический нагрев иохлаждение образца 9 путем циркуляции жидкости по гидросистеме черезЭ 10 до достижения заданного перепада т-р между осью Э 10 и наружной поверхностью образца 9 в соответствиис динамикой реальных процессов вскважине. После заданного числа циклов проверяют проницаемость образца9 с Фиксацией воздушного потока расходомером 5. 2 с. и 1 з.п. Ф-лы,4 ил,вых заглушек 17 с присоединительными штуцерами 18 и 19, установленныхна элементе 10 (или 11), нажчмныхвтулок 20, герметизируюших уплотнений 21 и теплоизоляционной оболочки22. Датчики 23 и 24 температуры закреплены соответственно по оси элементов 10 и 11 и внутренней стороне разъемного кожуха 12 и связаны с ре" гистрирующим прибором 6.Гидросистема включает насос 25 с фильтром 26 и дросселем 27, напорный коллектор 28, соединенный через краны 29-33 с полостями элементов 10 и 11, сливной коллектор 34, соединенный через краны 35"39 с полостями элементов 10 и 11, и клапан 40 с электромагнитным управлением, сое" диненный через кран 41 со сливным коллектором 34, со средством 4 охлаждения и связанный электрически со средством 7 управления. Пневмосистема включает источник 42 давления газа, пневмолинию 43, соединенную через вентиль 44 с коллектором 34 и через вентиль 45, влагоотделитель 46, редукционный клапан 47 и вентиль 48 со штуцером 15 Формы 2, реле 49 давления и предохранительный пневмоклапан 5045 314619Гидроцилиндр 54 через вентиль 55 и штуцер 16 подсоединен к полости между разъемным кожухом 12 и элементами 10 и 11.Давление в полостях элементов 10 и 11 регистрируется манометрами 56, а давление в камерах 14 - манометрами 57 и 58.Способ осуществляют следующим об разом.Предварительно проводят сборку форм 2, являющихся моделями участков скважин. Дпя этого соединяют разъемный кожух 12 и вставляют в него глад костенный элемент 10 или элемент 11 с резьбовым соединением. Затем устанавливают перфорированные дниша 13 и герметизируют полость между элементагл 10 (или 11) и кожухам 12, уста навливая уплотнения 21 и нажимные вту" лки 20. Формы 2 (до 5 шт.) устанавливают на подвесках 3 и соединяют штуцеры 15 и 16 с пневмосистемой, а штуцеры 18 и 19 - с гидросистемой. 25Для формирования образца 9 тампонажного камня в полость между элементом 10 (11) и кожухом 12 заливают цементный раствор. Формирование образца 9 происходит пад действием 30 избыточного и гидростатического давления, при этом из цементного раствора отфильтровывается дисперсионная среда, которая проходит через нижнее перфорированное днище 13, ниж- з нюю камеру 14, далее через нижний штуцер 16, вентиль 51 и разделитель 52 фаз и попадает в мерный цилиндр 53. Путем пересчета определяют остаточное вадоцементное отношение цементнога раствора. Раствор твердеет в течение определенного промежутка времени при заданной величине внутреннего давления, которое обеспечивается путем пропуска воздуха из источника 42 па пневмалинии 43 вовнутрь элементов 10 и 11 через вентиль 44 и краны 33-39. Установка также позволяет формировать образец 9 тампонажнага камня и без отфильтровывания дисперсионнай среды, при этом вентиль 51 должен быть закрытым, а на нижнее перфорированное днище 13 должен быть вставлен непроницаемьгй материал.По завершении Формирования образца 9 тампанажнага камня проверяют на проницаемость ега соединение с элементами 10 обсадной колонны, а также 514проницаемость реэьбовога соединенияэлементов 11, Для этого сжатый воздух подают от источника 42 по пневмолинии 43 через влагоотделитель 46,редукционный клапан 47, вентиль 48,1 верхний штуцер 15, верхнее перфорированное днище 13 и верхнюю камеру14. По периметру контактных поверхностей образец 9 - элемент 10 воздухпоступает через нижнее перфорированное днище 13, нижнюю камеру 14, штуцер 16, вентиль 51 и разделитель52 фаэ на расходомер 5. Для проверкигерметичности резьбовых соединенийэлементов 11 создают давление в полостях элементов 11, подавая сжатыйвоздух через вентиль 44 и краны 3539, и регистрируют величину расходарасходомером 5 как и в предыдущемслучае. При этом на верхнее днище13 вставляют непроницаемый материал,Проверка на проницаемость осуществляется последовательно на каждой изформ 2 с образцами 9.Затем осуществляется циклическоетермобарическое нагружение образцов9. Для этого жидкость (минеральноемасло) подают насосом 25 через дроссель 27, коллектор 28 и краны 29-33в полости элементов 10 и 11, сливиз которых осуществляется через краны35-39 и клапан 40, установленный вположение, при котором масло минуетсредство 4 охлаждения. В процессециркуляционнога движения масла поддавлением происходит нагрев системыэлемент 10 (11) - образец 9, являющейся моделью составной крепи скважины,тепловым потоком, распространяющимсяв радиальном направлении от оси модели до наружной поверхности образца9, температура которьис фиксируется.прибором 6. Перекачка масла осуществляется до получения задаг 1 ного перепада температур в режиме, соответствующем динамике реальных термобарических процессов в скважине.После этого по сигналу средства7 управления осуществляется автоматическое переключение клапана 40 имасло начинает проходить через средство 4 охлаждения,Продолжительность процесса охлаждения масла (имитирующего реальныйпроцесс отбора газа в скважине) Ьсуществляется до достижения заданногоперепада температур между осью модели и наружной поверхностью образца 9.После каждого полуцикла нагрева и охлаждения оценивают свойство тампонажного камня путем измерения проницаемости контакта элемент 10 -5 образец 9 и проницаемости резьбового соединения элементов 11.Количество полуциклов, через которое указанный контакт (модель крепи) становится негерметичным, считается критическим для данных материалов.Для изучения восстановления герметичности контакта образца 9 с элементом 10 тампонажный состав подают от гидроцилиндра 54 через вентиль 55, 1 .штуцер 1 б и нижнее днище 13 в трещины и зазоры образца 9 тампонажного камня, образованные в результате его термобароусталости. Давление подачи тампонажного состава регистри" 20 руют по манометру 58. Затем вновь измеряют проницаемость для бценки эффективности восстановления герме - тичности. Визуальная оценка количества и размеров трещин проводится при 25 снятом кежухе 12.Формула изобретения1.Способ исследования тампонажного камня, включающий форьмрование образца тамонажного камня в кольцевой полости модели, циклический нагреьь и охлысдение образца тампонажного камня путем создания радиального теплового потока за счет циркуляции жидкости во внутренней полости модели, измерение температуры на оси и наружной по 1 зерхности модели и оценку свойств тампонажного камня после ряда 40 циклов термовоздействия,о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности путем приближения условий исследования к реальным условиям в скважине, Формирование образца тампонажного камня осуществляют при избыточном давлении и возможности отфильтрования дисперсной среды, нагрев и охлаждение проводят в соответствии с динамикой реальных термобарических процессов в скважине, а оценку свойств тампонажного камня осуществляют путем измерения его проницаемости в модели.2. Установка для исследования тампонажного камня, содержащая кольцевую форму для образца тампонажного камня, образова.нную двумя коаксиально расположенными полыми цилиндрами, гидросистему с насосом, соединенную с полостью внутреннего цилиндра, датчики температуры, один из которых установлен на оси внутреннего цилиндра, и регистрирующии прибор, соединенный с датчиками о т л и ч а ющ а я с я тем, что она снабжена пневмосистемой, соединенной с полостью внутреннего цилиндра и кольцевой полостью между цилиндрами, расходомером, связанным с кольцевой полостью, средством охлаждения, подсоединенным к гидросистеме, и средством управления,связанным с регистрирующим прибором и гидросистемой, при этом внутренний цилиндр кольцевой формы выполнен в виде элемента обсадной колонны,внешний цилиндр - в виде разъемного кожуха, а второй датчик температуры закреплен на внутренней поверхности кожуха.3. Установка по п.2, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью излучения восстановления герметичности контакта такпонажного камня с элементом колонны, она снабжена гидро- цилиндром для подачи тампонажного состава, связанным с полостью между элементом обсадной колонны и разъемным кожухом..Лежнин акт аказ 646/29 Тираж 449 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при Г113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10