SU1174557A1

SU1174557A1 - Устройство дл определени объемных изменений тампонажных смесей

Info

Publication number: SU1174557A1
Application number: SU833581345A
Authority: SU
Inventors: Назиф Ханипович Каримов; Талгат Каспеевич Рахматуллин; Виктор Викторович Иванов; Владимир Васильевич Кудактин
Original assignee: Актюбинское отделение Казахского научно-исследовательского геологоразведочного нефтяного института
Priority date: 1983-04-13
Filing date: 1983-04-13
Publication date: 1985-08-23

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ТАМПОНАЖНЫХ СМЕСЕЙ, содержащее заглушенный сверху стакан с дел щим его на две камеры поршнем со штоком, подпоршне- ва из которых заполнена тампонажной смесью, дифференциально-трансформаторный датчик с сердечником, соединенным со штоком поршн , и регистрирующий узел, включающий усилитель и самописец, отличающеес тем, что, с целью повьш1ени чувствительности и расширени диапазона измерени объемных изменений тампонажных смесей под действием ограничивающих осевых нагрузок, оно снабжено перфорированной перегородкой, установленной на нижней части под§ поршневой камеры, причем штокова (Л камера и полость между дном стакана и перфорированной перегородкой сообс щены с источником давлени .

Description

ff/ .,

I /

к

Л

г сд

D1

|

ю

/

Claims

I 11 I I I I I ГГПТП

/

13

2, Устройство по п. 1, отличающеес тем, что оно снаб жено последовательно соединенными блоками обратной св зи и установки Изобретение относитс к цементиро ванию нефт ных и газовых скважин и предназначено дл исследовани объемных изменений тампонажных растворов в услови х приближенных к услови м реальной скважины. Известно устройство дл определе ни во времени величины контракции в жущих веществ, включающее автЪклав с размещенным в нем стаканом дл исследуемого вещества, заполненным водой, плунжер, передающий через воду.заданную величину сжати веще ства, св занныйиС регистрирующей аппаратурой. П . Однако это устройство определ ет только величину контракции и не позвол ет одновременно определить величину объемногоизменени вещества , необходимую дл подбора тампо смесей с заданными показател ми. Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс устройство дл определени объемных изменений тампонажных смесей, содержащее заглушенный сверху стакан с дел щим его на две камеры поршнем ее штоком, подпоршнева из которых заполнена тампонажной смесью, дифферен циально-трансформаторный датчик с сердечником, соединенным со штоком поршн , и регистрирующий узел, включающий усилитель и самописец. Изменение высоты испытуемой смеси приводит к изменению положени поршн , вызывающего перемещение сердечника в дифференциально-трансформаторной кату1ш ;е, что в свою очередь регистри руетс самописцем Г2. Недостатками известного прибора вл ютс невозможность исследовани процессов объемных изменений тампонажных смесей в устюви х ограничивающих осевух нагрузок, узкий диапазон изменений i-r нелинейность шкапы самоП74557

нул , при этом вход блока обратной св зи подключен к усилителю, а выход блока установки нул -- к самописцу . писца, обусловленна нелинейной характеристикой дифференциально-трансформаторного датчика. Цель изббретени - повьш1ение чувствительности и расширение диапазона измерени объемных изменений тампона:жных смесей под действием ограничивающих осевых нагрузок. Указанна цель достигаетс тем, что устройство дл определени объемных изменений тампонажных смесей, содержащее заглушенный сверху стакан с дел щим его на две камеры поршнем со штоком, подпоршнева из которых заполнена тампонажной смесью, дифференциально-трансформаторный датчик с сердечником, соединенным со штоком поршн , и регистрирующий узел, включающий усилитель и самописец, снабжено перфорированной перегородкой, установленной в нижней части подпоршневой камеры, причем штокова камера и полость между дном стакана и перфорированной перегородкой сообщены с источником давлени . Кроме того, устройство снабжено последовательно соединенными блоками обратной св зи и установки нул , при этом вход блока обратной св зи подключен к усилителю, а выход блока установки нул -г к самописцу . На чертеже изображено предлагаемое устройство. Устройство состоит из стакана 1, заглушки 2, стопорной вилки 3, подвижного поршн 4 с жестко св занным с ним сердечником 5, перемещаюшJiмc в немагнитном кожухе 6 с надетой на него катушкой 7 индуктивности , выполненный по дифференциальнотрансформаторной схеме, вл ющейс частью регистрирующего узла, состо щего из генератора 8 синусоидальных колебаний, пикового детектора 9.

усилител 10, блока 11 обратной св зи , блока 12 установки нул и самописца 13.

В стакан 1 с изолированным поршнем 4 камеры 14 и 15 заливаетс исследуема тампонажна смесь . Стакан закрьшаетс перфорированной заглушкой 2 и стопоритс вилкой 3. В камере 15 создаетс необходимое ;, давление и головка помещаетс в терм стат с заданной температурой. В первоначальный момент, когда исследуема смесь не обладает структурой, давление в камере 15 посредством поршн 4 передаетс в камеру 14, т.е давление в этих камерах будет равно.

По мере образовани структуры давление в камере 14 будет падать. Лини 16 давлени служит дл поддержани заданного услови эксперимента давлени в камере 14.

В качестве источника давлени используют баллон со сжатым воздухом включенный в линию 16 через раз- делитель сред Использование сжатого газа в качестве источника заданного услови эксперимента посто нного . давлени позвол ет исключить колебани давлени в камере 14, которые могли бы возникнуть в результате контракционных эффектов и объемных изменений исследуемой смеси, поскольку объем баллона со сжатым газом, служащий источником давлени , намного больше не только этих изменений , но и самой камеры 14.

Вс кое изменение объема исследуемого образца будет вызывать линейное перемещение поршн и жестко св зан- ного с ним сердечника 5 дифференциально-трансформаторной катушки 7, св занной с электронной схемой, позвл ющей с высокой точностью регистрирвать эти перемещени (до 0,01 мм). Создава различные осевые нагрузки и исследу изменени линейных изменений при этом, можно построить зависимость f (&), что позволит определить величину контакт- ных напр жений, возникающих при наличии ограничивающих объемные изменени св зей. В реальных услови х это напрйжени , возникающие в контакте ресшир ющийс цемент-порода и расшир ющийс цемент-колонна.

Измерительна часть преобразовател линейных перемепщний вл етс

основным элементом бесконтактного измерител линейных перемещений, вхд щего в состав прибора дл регистрации динамики процесса объемных изменений тампонажных смесей. Она содержит дифференциальный трансформатор с сердечником, жестко св занн с поршнем, регистрирующим объемные изменени исследуемой смеси в зависимости от условий твердени . На выход дифференциального трансформатора подаетс синусоидальное напр жение с генератора, выход трансформтора подключен к пиковому детектору св занному с усилителем, который охвачен элементом обратной св зи та что коэффициент усилени усилител зависит от, уровн напр жени его на входе.

Коррекци обратной св зи, позвол ющей получить линейную зависимост показаний самописца от перемещений сердечника, осуществл етс следующим образом.

На вход дифференциально-трансформаторного датчика подаетс синусоидальный сигнал частотой 800 Гц строго определенной амплитуды с внуреннего генератора преобразовател . Сердечник дифференциального трансформатора св зан с микрометрическо передачей, позвол ющей оценивать перемещение с точностью до 0,01 мм. Сердечник устанавливают в положение при котором сигнал на выходе усилител равен нулю. Это положение сердечника вл етс точкой отсчета перемещений .

Введение в электронную схему элемента установки нул независимо от положени сердечника в катушке дифференциально-трансформаторного датчика и обратной св зи, позвол ющей корректировать характеристики датчика и получить линейную завимисоть показаний самописца от перемещени сердечника, обеспечивает высокую чувствительность в широком диапазоне измерений объемных изменений исследуемых тампонажных смесей . ,

П р и м е р. Берут тампонажную смесь, состо щую из портландцемента с добавкой 10% СаО, водосмесевой фактор 0,5. Опыт провод т при 75 С.

Исследуемую смесь помещают в стакан закрывают перфорированной заглушкой 2, стопорной вилкой 3 и подключпют

линий 16-давлени к системе создани давлений. Создают гидростатическое давление в камере 4, которое поддерживают в процессе структурообразовани на посто нном уровне - 10 МПа.

Создава различные перепады давлени от О до 66 МПа в процессе

Характеристика

Показатели характеристики Величина расширени 22 12 9 7 5,6 4,2 Давление, МПаО 5 10 75 . 20 30 Как видно из таблицы на вели6V чину расширени --вли ет величи на ограничивающих это расширение св зей с увеличением осевых нагрузок, т.е. с увеличением контактных напр жений , а величина объемных измен ний исследуемой тампонажной сМеси будет уменьшатьс вплоть до О при 66 МПа. Полученна зависисмость величины объемных изменений от величины огра ничивающих их св зей дл исследоватвердени цементного камн , т.е. создава различные осевые нагрузки на исследуемую тампонажную смесь, 5 получают р д характеристик объемных изменений при твердении смеси.

Результаты исследовани приведены в таблице. 4 2,2 1,6 i 0,50,2 О 35 . 40 45 50 55 60 66 НИИ смеси позвол ет рассчитать суще-, ствзпощие контакты напр жени в скважине . Таким образом, устройство позвол ет получить данные об объемных изменени х тампонажных смесей в услови х , приближенных к скважинам, необходимые дл расчета и прогноёи- ровани напр жений в контактных зонах цемент-колонна и цемент-порода ,, что необходимо дл создайи высокой герметичности заколонного пространства.