RU2637228C1 - Устройство для формирования образцов из тампонажных растворов для прочностных испытаний на сжатие - Google Patents
Устройство для формирования образцов из тампонажных растворов для прочностных испытаний на сжатие Download PDFInfo
- Publication number
- RU2637228C1 RU2637228C1 RU2017101741A RU2017101741A RU2637228C1 RU 2637228 C1 RU2637228 C1 RU 2637228C1 RU 2017101741 A RU2017101741 A RU 2017101741A RU 2017101741 A RU2017101741 A RU 2017101741A RU 2637228 C1 RU2637228 C1 RU 2637228C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- autoclave
- samples
- cover
- container
- lid
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
- B01J3/04—Pressure vessels, e.g. autoclaves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
- G01N1/286—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q involving mechanical work, e.g. chopping, disintegrating, compacting, homogenising
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
Изобретение относится к устройству для формирования образцов из тампонажных растворов, применяемых при цементировании нефтяных и газовых скважин, полученных в условиях, имитирующих скважинные по температуре до 200°C и давлению до 100 МПа, для последующих прочностных испытаний образцов на сжатие и может быть использовано на скважинах, в лабораториях тампонажных контор, управлений буровых работ и нефтедобывающих объединений, в лабораториях научно-исследовательских организаций. Устройство содержит автоклав с полостью для размещения приспособления для размещения образцов, крышкой, накидной гайкой с рукоятками для удерживания крышки, нагревателями и системой охлаждения, блок управления, преобразователь давления и устройство для обеспечения подъема давления. Система охлаждения выполнена в виде соосно установленного на автоклаве корпуса с полостью и патрубками для подачи и отвода воды, внутренняя поверхность которого выполнена волнистой, взаимодействующей волнами с пазами, радиально размещенными с равным шагом по наружной поверхности автоклава. Нагреватели установлены в полостях, радиально выполненных в стенке автоклава. Приспособление для размещения образцов выполнено в виде сборного контейнера, состоящего из крышки, трех разъемных форм квадратного сечения и с днищем в виде круга, имеющих возможности центрирования в горизонтальной плоскости по направляющим для взаимодействия по типу штифт-паз, выполненных на двух противоположных стенках каждой формы. Днища форм и крышка выполнены с отверстиями под шпильки для фиксации форм по высоте контейнера. Наружная поверхность каждого днища и внутренняя поверхность крышки выполнены с пазом. Крышка снабжена ручкой для установки/извлечения контейнера. Обеспечивается возможность выдержки образцов с целью набора ими прочности в необходимых условиях, соответствующих скважинным условиям по температуре и давлению, для силовых испытаний на прочность при сжатии. 6 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к устройству, предназначенному для формирования образцов из тампонажных растворов, применяемых при цементировании нефтяных и газовых скважин, полученных в условиях, имитирующих скважинные по температуре до 200°С и давлению до 100 МПа, для последующих прочностных испытаний образцов на сжатие и может быть использовано как непосредственно на скважинах, так и в лабораториях тампонажных контор, управлений буровых работ и нефтедобывающих объединений, а также в лабораториях научно-исследовательских организаций, занимающихся разработкой рецептур и исследованием тампонажных цементов, смесей и растворов для цементирования скважин.
Для проведения прочностных испытаний на сжатие согласно ГОСТу 26798.2-96 и стандарта ISO 10426-2-2003 образцы должны иметь определенную форму, а именно быть выполнены размером 50×50×50 мм, подвержены выдержке для формирования цементного камня, после чего их испытывают на прочность при сжатии. Согласно ГОСТу 26798.2-96 выдержку образцов производят водном термостате при атмосферном давлении и температуре 38 (60)°C. Образование цементного камня в таких условиях не всегда соответствует цементному камню, образующемуся в скважинах при их цементировании.
Известно устройство, принятое в качестве прототипа, содержащее автоклав с полостью для размещения приспособления с испытываемыми образцами, крышку, накидную гайку с рукоятками для удерживания крышки, нагреватели для подогрева автоклава, систему охлаждения, блок управления, преобразователь давления и устройство для обеспечения подъема давления (в виде масляного насоса) (см. Консистометр высокого давления ZM-1003, выпускаемого ООО НПК «ЗИП - Магнитоника» zmag.ru).
Известное устройство предназначено для определения времени загустевания тампонажных растворов, применяемых для цементирования нефтяных и газовых скважин. Внутри автоклава установлено устройство для измерения, выполненное в виде стакана для размещения измерительной рамки имеющей возможность вращения. В основу принципа действия известного устройства положено измерение крутящего момента, создаваемого на лопастном устройстве.
В известном устройстве нагреватели установлены под кожухом с внешней стороны корпуса автоклава и не обеспечивают достаточного прогрева камеры автоклава.
Конструктивное исполнение системы охлаждения не обеспечивает эффективнее охлаждение камеры автоклава.
Известное устройство не обеспечивает возможность выдержки образцов для набора прочности в необходимых условиях, соответствующих скважинным условиям по температуре и давлению.
Техническая задача предлагаемого устройства заключается в обеспечении возможности выдержки образцов с целью набора ими прочности в необходимых условиях, соответствующих скважинным условиям по температуре и давлению для дальнейших силовых испытаний их на прочность при сжатии.
Техническая задача решается тем, что устройство для формирования образцов из тампонажных растворов для прочностных испытаний на сжатие содержит автоклав с полостью для размещения приспособления для размещения образцов, а также с крышкой, накидной гайкой с рукоятками для удерживания крышки, нагревателями для подогрева автоклава и системой охлаждения, блок управления, преобразователь давления и устройство для обеспечения подъема давления (насос масляный) имеет отличия, а именно система охлаждения выполнена в виде соосно установленного на автоклаве корпуса с полостью и патрубками для подачи и отвода воды, внутренняя поверхность которого выполнена волнистой, взаимодействующей волнами с пазами, радиально размещенными с равным шагом по наружной поверхности автоклава, а нагреватели установлены; в полостях, расположенных радиально в стенке автоклава, а приспособление для размещения образцов выполнено в виде сборного контейнера, состоящего из крышки и трех разъемных форм квадратного сечения и с днищем в виде круга, имеющих возможность центрирования в горизонтальной плоскости по направляющим по для взаимодействия по типу штифт-паз, выполненных на двух противоположных стенках каждой формы, днища форм и крышка выполнены с отверстиями под шпильки для фиксации форм по высотке контейнера, наружная поверхность каждого днища и внутренняя поверхность крышки выполнены с пазом, причем крышка снабжена ручкой для установки/извлечения контейнера.
Предлагаемое устройство отличается простотой в эксплуатации, позволяет обеспечить выдержку образцов с целью набора ими прочности в необходимых условиях и доводить давление и температуру до значении соответствующих условиям конкретной испытуемой скважины.
Предлагаемое устройство иллюстрировано чертежами, где на фиг. 1 изображена схема устройства с продольным сечением автоклава; на фиг. 2 - общий вид контейнера с образцами; на фиг. 3 - вид А на фиг. 2; на фиг 4 - вид Б на фиг. 2; на фиг. 5 - вид В на фиг 2; на фиг. 6 - сечение Г-Г на фиг 2.
Предлагаемое устройство содержит автоклав 1 с полостью для установки приспособления для размещения образцов, выполненного в виде контейнера 2, а также с крышкой 3, удерживаемой на автоклаве 1 накидной гайкой 4 с рукоятками 5 для обеспечения возможности снятия и установки крышки 3 на автоклав 1. Между крышкой 3 и корпусом автоклава 1 установлены фторопластовые уплотнительные кольца 6 для герметизации.
В стенке автоклава 1 радиально выполнены цилиндрические полости 7 для размещения теновых нагревателей мощностью, например 0,5 кВт (теновые нагреватели на чертеже не показаны).
По наружной стенке соосно автоклаву 1 установлена система охлаждения в виде цилиндрического корпуса 8 (металлической рубашки) с полостью для размещения воды и патрубками для подачи и отвода воды (патрубки для подачи и отвода воды на чертеже не показаны). Внутренняя поверхность цилиндрического корпуса 8 выполнена волнистой, взаимодействующей волнами с пазами 9, радиально размещенными с равным шагом по наружной поверхности автоклава 1.
Для подачи масла, обеспечивающего давление внутри автоклава 1, в днище автоклава 1 выполнено отверстие 10. Для стравливания (сбрасывания) давления и выхода воздуха из автоклава при настройке устройства перед эксплуатацией в крышке 3 выполнено отверстие 11 для установки перепускного штуцера (штуцер на чертеже не показан).
Контейнер 2 выполнен разборным и состоит из трех разъемных форм для размещения образцов.
Формы выполнены квадратного сечения. Противоположные стенки имеют направляющие 12 и 13 в виде штифт-паз для центрирования форм относительно друг друга. Стенки форм выполнены с отверстиями под винты 14 для соединения (отверстия на чертеже не показаны).
Днища 15 форм и крышка 16 выполнены в виде круга с отверстиями 17 для установки шпилек 18 для фиксации форм относительно друг друга по высоте контейнера 2.
Наружная поверхность днища 15 каждой формы выполнена с пазом 19 прямоугольного сечения в средней части для поступления масла внутрь форм при создании давления внутри автоклава 1.
Крышка 16 имеет петлю 20 для съема крышки, установки контейнера 2 и его извлечения из автоклава 1 и паз 19 на внутренней поверхности для поступления масла внутрь верхней формы.
На основании 21 посредством кронштейнов закреплены блок 22 управления, насос 23 для подачи масла в автоклав 1 и установленный на насосе 23 преобразователь давления (датчик давления) (преобразователь давления на чертеже не показан).
Предлагаемое устройство для изготовления образцов работает следующим образом.
Предварительно приготовленный тампонажный раствор помещают в формы, которые устанавливают друг на друга в виде штабеля, фиксируя их в штабеле направляющими 12 и 13 по горизонтали, затем устанавливают крышку 16 и фиксируют штабель из форм винтами 18 по вертикали, образуя контейнер 2.
Затем в полость автоклава 1 заливают масло на 1/3 объема полости, после чего устанавливают контейнер 2 и доливают масло до уровня фторопластовых уплотнительных колец 6. Закрывают автоклав 1 крышкой 3 и фиксируют ее с помощью накидной гайки 4 посредством рукояток 5. Затем насосом 23 подают масло внутрь автоклава 1, стравливая воздух через перепускной штуцер, установленный в отверстие 11, и обеспечивая заполнение маслом форм через пазы 19.
Затем производят нагрев автоклава 1 тенами до требуемой температуры. При нагреве давление в автоклаве 1 повышается. Повышение давления до необходимого значения, соответствующего условиям испытуемой скважины, обеспечивают с помощью насоса 23, подавая масло внутрь автоклава 1. Полость автоклава 1 используют в качестве камеры для выдержки образцов в течение требуемого времени для образования тампонажного камня.
Показания температуры и давления при автоматическом режиме работы устройства отображаются на мониторе блока 22 системы управления (компьютера).
При ручной режиме работы температуру регулируют с помощью терморегулятора (температуру устанавливают и, если это необходимо, меняют через компьютер), а давление при необходимости регулируют с помощью масляного насоса.
Масло с помощью насоса поступает внутрь автоклава 1, занимая пространство вокруг контейнера 2 и проникая по пазам 19 на крышке 16 и днищах 15 внутрь форм, создавая давление внутри форм.
После набора камнем прочности автоклав охлаждают до температуры 27°C с помощью воды системы охлаждения, остаточное давление уменьшают до атмосферного с помощью открытия перепускного штуцера и после этого снимают крышку 16 и достают контейнер 2 с образцами.
Последующие испытания по определению предела прочности цементного образца производят с помощью тестера прочности на сжатие.
Claims (1)
- Устройство для формирования образцов из тампонажных растворов для прочностных испытаний на сжатие, содержащее автоклав с полостью для установки приспособления для размещения образцов, крышкой, накидной гайкой с рукоятками для удерживания крышки, нагревателями для подогрева автоклава и системой охлаждения, блок управления, преобразователь давления и устройство для обеспечения подъема давления - насос масляный, отличающееся тем, что система охлаждения выполнена в виде соосно установленного на автоклаве корпуса с полостью и патрубками для подачи и отвода воды, внутренняя поверхность которого выполнена волнистой, взаимодействующей волнами с пазами, радиально размещенными с равным шагом по наружной поверхности автоклава, нагреватели установлены в полостях, радиально выполненных в стенке автоклава, а приспособление для размещения образцов выполнено в виде сборного контейнера, состоящего из крышки и трех разъемных форм квадратного сечения и с днищем в виде круга, имеющих возможность центрирования в горизонтальной плоскости по направляющим для взаимодействия по типу штифт-паз, выполненных на двух противоположных стенках каждой формы, днища форм и крышка выполнены с отверстиями под шпильки для фиксации форм по высоте контейнера, наружная поверхность каждого днища и внутренняя поверхность крышки выполнены с пазом, причем крышка снабжена ручкой для установки/извлечения контейнера.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017101741A RU2637228C1 (ru) | 2017-01-19 | 2017-01-19 | Устройство для формирования образцов из тампонажных растворов для прочностных испытаний на сжатие |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017101741A RU2637228C1 (ru) | 2017-01-19 | 2017-01-19 | Устройство для формирования образцов из тампонажных растворов для прочностных испытаний на сжатие |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2637228C1 true RU2637228C1 (ru) | 2017-12-01 |
Family
ID=60581422
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017101741A RU2637228C1 (ru) | 2017-01-19 | 2017-01-19 | Устройство для формирования образцов из тампонажных растворов для прочностных испытаний на сжатие |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2637228C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108519122A (zh) * | 2018-04-03 | 2018-09-11 | 中国石油大学(北京) | 一种测量密闭环空中流体性质的实验装置 |
RU2680495C1 (ru) * | 2018-02-24 | 2019-02-21 | Акционерное общество ВолгоградНИПИнефть" | Разборный контейнер для устройства формирования образцов из тампонажных растворов для прочностных испытаний |
RU2727371C1 (ru) * | 2019-07-17 | 2020-07-21 | Акционерное общество "ВолгоградНИПИнефть" | Разборный контейнер для устройства формования образцов из тампонажных растворов |
RU2799755C1 (ru) * | 2022-08-17 | 2023-07-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" | Устройство для формирования образцов цементного камня из тампонажных растворов |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU134615A1 (ru) * | 1960-03-05 | 1960-11-30 | А.А. Гайворонский | Устройство дл испытани прочности твердеющего цементного раствора |
SU662706A1 (ru) * | 1976-11-22 | 1979-05-15 | Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам | Устройство дл определени проницаемости тампонажных растворов |
SU976028A1 (ru) * | 1981-07-27 | 1982-11-23 | Сахалинский Государственный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Газовой Промышленности | Устройство дл определени объемных изменений твердеющего тампонажного раствора |
SU1024801A1 (ru) * | 1982-03-12 | 1983-06-23 | Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам | Установка дл исследовани тампонажного камн на термоусталость |
SU1739009A1 (ru) * | 1989-11-09 | 1992-06-07 | Тюменский индустриальный институт им.Ленинского комсомола | Стенд дл моделировани процесса передачи избыточного давлени на поверхность обсадных труб через цементную оболочку в интервале многолетнемерзлых горных пород |
US6561046B1 (en) * | 2000-10-12 | 2003-05-13 | Mclane Research Laboratories | Sampling apparatus for collecting samples from underwater hydrothermal vents and the marine or limnological water column |
-
2017
- 2017-01-19 RU RU2017101741A patent/RU2637228C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU134615A1 (ru) * | 1960-03-05 | 1960-11-30 | А.А. Гайворонский | Устройство дл испытани прочности твердеющего цементного раствора |
SU662706A1 (ru) * | 1976-11-22 | 1979-05-15 | Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам | Устройство дл определени проницаемости тампонажных растворов |
SU976028A1 (ru) * | 1981-07-27 | 1982-11-23 | Сахалинский Государственный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Газовой Промышленности | Устройство дл определени объемных изменений твердеющего тампонажного раствора |
SU1024801A1 (ru) * | 1982-03-12 | 1983-06-23 | Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам | Установка дл исследовани тампонажного камн на термоусталость |
SU1739009A1 (ru) * | 1989-11-09 | 1992-06-07 | Тюменский индустриальный институт им.Ленинского комсомола | Стенд дл моделировани процесса передачи избыточного давлени на поверхность обсадных труб через цементную оболочку в интервале многолетнемерзлых горных пород |
US6561046B1 (en) * | 2000-10-12 | 2003-05-13 | Mclane Research Laboratories | Sampling apparatus for collecting samples from underwater hydrothermal vents and the marine or limnological water column |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2680495C1 (ru) * | 2018-02-24 | 2019-02-21 | Акционерное общество ВолгоградНИПИнефть" | Разборный контейнер для устройства формирования образцов из тампонажных растворов для прочностных испытаний |
CN108519122A (zh) * | 2018-04-03 | 2018-09-11 | 中国石油大学(北京) | 一种测量密闭环空中流体性质的实验装置 |
RU2727371C1 (ru) * | 2019-07-17 | 2020-07-21 | Акционерное общество "ВолгоградНИПИнефть" | Разборный контейнер для устройства формования образцов из тампонажных растворов |
RU2799755C1 (ru) * | 2022-08-17 | 2023-07-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" | Устройство для формирования образцов цементного камня из тампонажных растворов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2637228C1 (ru) | Устройство для формирования образцов из тампонажных растворов для прочностных испытаний на сжатие | |
US7296927B2 (en) | Laboratory apparatus and method for evaluating cement performance for a wellbore | |
CN106991235B (zh) | 固井水泥环完整性分析预测方法及装置 | |
CN105403505A (zh) | 固井界面胶结强度测试装置及方法 | |
NO319269B1 (no) | Apparat for a male permeabilitet i bergfragmenter | |
CN106959270B (zh) | 固井一界面胶结强度测试方法 | |
KR101132249B1 (ko) | 실제 시공되는 콘크리트와 동일한 조건으로 콘크리트 시료를 양생하는 콘크리트 시료 양생기 및 그를 이용한 콘크리트 양생방법 | |
Pang | Effects of curing temperature and pressure on the chemical, physical, and mechanical properties of Portland cement | |
US20130048623A1 (en) | Modular Roller Oven and Associated Methods | |
CN109709278A (zh) | 一种模拟原位环境充填体强度形成过程的试验装置及方法 | |
KR101501110B1 (ko) | 콘크리트 수화열 측정 실험장치 및 이를 이용한 콘크리트 수화열 측정 실험방법 | |
US8531189B2 (en) | Cement expansion measurement apparatus and method | |
CN111380779A (zh) | 钻井液沉降稳定性测试的装置 | |
CN114034808A (zh) | 一种水泥基材料碱骨料反应测量装置及测量方法 | |
CN111058832A (zh) | 一种模拟固井二界面开裂的实验装置及方法 | |
CN107740688B (zh) | 注水诱发微裂缝二维扩展的物理模拟实验方法 | |
CN209911082U (zh) | 混凝土抗渗仪试模 | |
RU2680495C1 (ru) | Разборный контейнер для устройства формирования образцов из тампонажных растворов для прочностных испытаний | |
CN110873665A (zh) | 支撑剂性能测试装置和支撑剂性能测试系统 | |
CN212301280U (zh) | 一种显微可视化高温高压拉曼反应舱 | |
US10197481B2 (en) | Optical measurement system | |
RU2771738C1 (ru) | Ультразвуковой анализатор цемента | |
RU2799755C1 (ru) | Устройство для формирования образцов цементного камня из тампонажных растворов | |
CN206696163U (zh) | 固井一界面胶结强度养护装置及测试装置 | |
CN106525589B (zh) | 一种土工试验用的压力室 |