SU1615334A1 - Устройство дл измерени давлени расширени тампонажных материалов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к нефт ной и газовой промышленности и предназначено дл  оценки герметичности зацементированного заколонного пространства. Цель - повышение информативности измерений путем определени  зависимости давлени  расширени  твердеющего тампонажного материала (ТМ) от величины возможной его деформации Устройство состоит из заполненного жидкостью 5 автоклава 4 с измерител ми 2 и 6 давлени  и регул торами давлени  и температуры. Внутри автоклава размещен бокс 3 из эластичного материала, заполненный ТМ. Автоклав 4 снабжен узлом дл  изменени  объема жидкости в виде мерного сосуда 10 с регул тором жидкости. При твердении ТМ измер ют давление расширени . Затем выпускают часть жидкости из автоклава 4 и определ ют величину давлени  расширени  при деформации ТМ, равной объему выпущенной жидкости. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

Description

(21)4413969/24-03 (22)20.04.88 (46)23.12.90. Бюл.fe 47

(71)Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам

(72)А.Л. Видовский и А.В. Татаринов (53)622.245.42(088.8)

(56) Авторское свидетельство СССР fvfe 1317100, кл. Е 21 В 33/138, 1985.

Видовский А.Л. и др. Напр жени  в цементном камне глубоких скважин. - М.: Недра , 1977, с. 109-111.

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ РАСШИРЕНИЯ ТАМПОНАЖНЫХ МАТЕРИАЛОВ

(54) Изобретение относитс  к нефт ной и газовой пром-сти и предназначено длч оценки 1ерметичности зацементированного заколонного пространства Цель - повышение информативности измерений путем определени  зависимости давлени  расширени  твердеющего тампонажного материала (ТМ) от величины возможной его деформации. Устройство состоит из заполненного жидкостью 5 автоклава 4 с измери

тел мм 2 и 6 давлени  и регул торами давлени  и температуры, Внутри автоклава размещен бокс 3 из эластичного материала, заполненный ТМ. Автоклав 4 снабжен узлом дл  изменени  объема жидкости в виде мерного сосуда 10с регул тором жидкости. При

Изобретение относитс  к нефт ной и газовой промышленности, в частности к устройствам дл  оценки герметичности зацементированного заколонного пространства, и может быть использовано дл  определени  вели.чмны давлени  камн  из расшир ющегос  в жущего на обсадные трубы и стенки скважины при изменении давлени  в скважине . Цель изобретени  - повышение информативности измерений путем определени  зависимости давлени  расширени  твердеющего тампонажного материала от величины возможной его деформации.

Устройство состоит из автоклава, снабженного измерителем давлени  и регул торами давлени  и температуры. Внутри автоклава размещен выполненный из эластичного материала бокс дл  расшир юа1е- гос  тампонажного материала (РТМ). Устройство снабжено узлом дл  изменени  объема тампонажного материала в автоклаве , выполненное, например, в виде мерного сосуда с регул тором подачи жидкости.

При твердении расшир ющегос  в жущего в услови х, исключающих свободное .расширение, возникает давление з жущего из ограничивающие его объем св зи (стенки скважины, обсадные трубы, корпус лабораторной установки и др.), т.е. по вл етс  напр женный контакт между в жущим к ограничивающей его св зью. Meftfl больше напр женность этого контакта, тем больший градиент давлени  воды он выдерживает , ве дава  воде прорватьс  по контакту, тем лучше крепь скважины.

Давление расил рени  зависит от жесткости св зей - чем жестче св зь, тем больи 8 давлен{/ е расширени . На практике не бывает абсолютно жестких св зей, все они в большей или меньшей степени деформируютс , предоставл   в жущему возможность увеличить свой объем, а следовательно, уменьшить напр женность контакта между в жущим м ограничивающими его св з ми. Помещение РТМ в бокс из эластычного материала, не преп тствующего расширению в жущего, позвол ет регулировать деформацию РТМ 3 широких пределах без необходимости учета сопротивл емости бокса.

твердении ТМ измер ют давление расширени . Затем выпускают часть жидкости из автоклава 4 и определ ют величину давлени  расширени  при деформации ТМ, равной объему выпущенной жидкости. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

В реальной скважине РТМ твердеет в заколонном или межколонном пространстве . После затвердевани  РТМ в скважине производ тс  различные технологические операции (опрессовка, замена бурового раствора на воду или на раствор другой, плотности, углубление скважины, нагнетание воды или пара в пласт, добыча нефти или газа и др.). Все эти операции вызывают 0 деформации труб в скважине, при этом измен етс  объем, предоставленный РТМ, т.е. дл  него по вл етс  возможность деформироватьс .

Предоставление РТМ возможности де- 5 формироватьс  осуществл етс  выпусканием жидкости из автоклава. Выпущенный объем жидкости занимаетс  РТМ, расширению которого на величину этого объема эластичный бокс не преп тствует. Вследствие 0 этого вытесненный объем жидкости равен объемной деформации РТМ, Отношение объемной деформации РТМ к первоначальному объему дает относительное изменение объема. От величины возможной деформа- 25 ции РТМ зависит его давление на трубы и стенки скважины. В устройстве это давление с.осприни.маетс  по внутренней поверхности РТМ измерителем давлени , а по наружной - через эластичный бокс водой и 30 корпусом автоклава.

Дл  каждого значени  напр женности контакта камень - ограничивающа  св зь существует свой градиент гидропрорыва. Измерени  давлени  в боксе и в жидкости 35 автоклава измерител ми давлени  позвол ют определить зависимость давлени  расширени  РТМ от величины его деформации. Знание зависимости давлени  расширени  РТМ от возможной его деформации позво- 40 лит рассчитать допустимые пределы изменени  технологических параметров, исключающие возможность прорыва воды

по контакту.

На фиг. 1 представлена схема устройст45 ва; на фиг.2 - график зависимости давлени  расширени  от времени твердени  расшир ющегос  в жущего при неизменном обь- еме жидкости в автоклаве; на фиг.З - графь гк изменени  давлени  е боксе от объема жид50 кости, выпущенной из автоклава; на фиг.4 график зависимости давлени  от величины возможной деформации.

Известный объем твердеющего в жущего 1 с погруженным в него измерителем 2 давлени  герметизирован в эластичном боксе 3, который герметизирован в автоклаве 4, заполненном жидкостькх 5. Давление жидкости измер етс  вторым измерителем 6 давлени . Давлени , измер емые измерител ми 2 и 6, регистрируютс  регистратором 7. Давление в автоклаве создаетс  насосом 8. Выпускают жидкость из автоклава через кран 9 в мерный сосуд 10. Требуемый температурный режим, соответствующий скважинным услови м, создаетс  и -поддерживаетс  нагревателем 11 с программным устройством 12.

П р и м е р. В эластичном боксе герметизировали Vo 246 см расшир ющегос  тампонажного раствора, приготовленного из смеси, состо щей из 90% портландцемента и 10% расшир ющей добавки с водо- цементным отношением 0,45. В автоклаве создали давление, равное атмосферному (такое же давление получено в эластичном боксе). Твердение расшир ющегос  тампонажного цемента проходило при 23°С в течение 72 ч. Зависимость давлени  расширени  от времени твердени  дана на фиг.2.

После достижени  установившегос  значени  давлени  расширени  выпускали жидкость из автоклава в сосуд. Выпустив объем жидкости А V, вычисл ли относительную деформацию (А V/Vo) х 100%, фиксировали установившеес  значение давлени . Зависимость давлени  расширени  от величины возможной деформации представлена на фиг.4,

С помощью устройства дл  измерени  давлени  можно определ ть зависимость давлени  расширени  от возможной деформации при различных начальных давлени х и температурах в автоклаве, а также при различных сроках твердени  в жущего.

Можно эксперимент проводить иначе, а именно: предоставл ть РТМ возможность расшир тьс  до окончани  схватывани  и твердени . Например, можно определить, какова будет величина давлени  расширени  РТМ, если в процессе твердени  предоставить ему возможность увеличить свой объем на 2%, В зтом случае, как только начнетс  рост давлени  расширени , выпуска5 ют из автоклава объем жидкости, равный 2% от начального, и затем определ ют величину давлени  расширени  РТМ по установившимс  показани м измерителей давлени  в боксе и автоклаве.

10 Преимущество устройства заключаетс  в том, что знание зависимости давлени  расширени  от возможной величины деформации в жущих позволит установить целесообразность их применени  в зависимости

15 от конкретных условий цементировани ; даст возможностъ установить обоснованные нормы расширени  специальных расшир ющихс  материалов, что ускорит их разработку, производство и внедрение в

0 практику цементировани  скважин.

Устройство позвол ет получить более точные, соответствующие скважинным услови м , значени  давлени  РТМ на обсадные трубы и стенки скважины, что повышает

5 надежность разобщени  пластов, позвол ет точно установить допустимые давлени  при гидроразрывах пластов, что исключает прорыв воды по затрубному пространству.

Claims (2)

1. Устройство дл  измерени  давлени  расширени  тампонажных материалов, включающее автоклав, снабженный измерителем давлени  и регул торами темпера5 туры и давлени , с размещенным внутри боксом дл  расшир ющихс  тампонажных материалов, отличающеес  тем, что, с целью повышени  информативности измерений путем определени  зависимости

0 давлени  расширени  твердеющего тампонажного материала от величины возможной его деформации, автоклав дополнительно снабжен узлом дл  изменени  объема тампонажного материала, а бокс выполнен из

5 эластичного материала.

2. Устройство поп.1,отличающее- с   тем, что узел дл  изменени  объема тампонажного материала в автоклаве выполнен в виде мерного сосуда с регул тором

0 подачи жидкости.

Фиг. I

О - 0.5 1.0 15 OfnHocumsjikHos увеличение объема