SU1739009A1 - Стенд дл моделировани процесса передачи избыточного давлени на поверхность обсадных труб через цементную оболочку в интервале многолетнемерзлых горных пород - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к экспериментальному оборудованию, а именно к стендам дл  исследовани  процессов передачи Изобретение относитс  к экспериментальному оборудованию, а именно к стендам дл  исследовани  процессов передачи избыточного давлени  замерзающей водо- содержащей жидкости через цементную оболочку на обсадную колонну в интервале залегани  многолетнемерзлых горных пород (ММП). и может быть использовано дл  моделировани  процесса возникновени  сминающего давлени  при замерзании во- досодержащей жидкости в замкнутой каверне . давлени  водосодержащей жидкости через цементную оболочку на обсадную колонну. Цель изобретени  - расширение экспериментальных возможностей стенда. Стенд содержит холодильную камеру, автоклав с крышкой и днищем, теплоизол ционное покрытие , тензодатчики, термоопору, многоканальный регистрирующий прибор, записывающий сигнал от тензодатчиков и термопары. При проведении испытаний автоклав помещают в холодильную камеру, где его полость частично заполн етс  исследуемым цементным раствором, а друга  часть объема - водосодержащей жидкостью . С помощью гидравлического пресса во внутренней полости создают избыточное давление, имитирующее гидростатическое давление водосодержащей жидкости в скважине . Далее с помощью терморегул тора в холодильной камере создаетс  требуемый температурный режим. По мере затвердевани  замерзающей жидкости величина избыточного давлени  замер етс  тензодатчиками. Это позвол ет разработать требовани  к тампонажному материалу , его свойствам дл  цементировани  скважины в интервале многолетнемерзлых горных пород. 1 ил. Известна установка дл  определени  величин давлений, возникающих в результате схватывани  или замораживани  цементного раствора в замкнутом объеме, содержаща  холодильную камеру, автоклав , тензодатчики давлени , размещенные на наружной боковой поверхности автоклава, термопару, источник питани , который соединен с тензодатчиками, и регистрирующий прибор, записывающий показани  тензодатчиков и термопары. сл С vj со ю о о ю

Description

Известен также стенд дл  изучени  процесса затвердевани  жидкости в замкнутом объеме при отрицательной температуре, который содержит холодильную камеру, автоклав с крышкой и днищем, тензодатчики давлени , симметрично нанесенные на боковую поверхность автоклава и соединенные с источником тока и регистрирующим прибором, термопару. Крышка и днище автоклава снабжены колпаком из теплоизолирующего материала.

Недостатком известных исследовательских стендов  вл етс  отсутствие датчиков давлени  на крышке и днище автоклава, что не позвол ет определить величину избыточного давлени  передаваемого через образец цементного камн . Другим недостатком  вл етс  отсутствие теплоизол ции на боковой поверхности автоклава, что приводит к искажению картины распространени  фронта промерзани , а отсутствие в конструкции стендов гидравлического пресса не позвол ет создавать в полости автоклава избыточное давление, соответствующее гидростатическому давлению водосодержа- щей жидкости в интервале залегани  ММП.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  стенд, включающий холодильную камеру, автоклав с крышкой и днищем, датчики давлени , размещенные на крышке автоклава, регистрирующий прибор, гидравлический пресс и напорную линию подачи давлени  в полость автоклава.

Однако отсутствие сло  теплоизол ционного материала на боковой поверхности автоклава приводит к искажению картины распространени  фронта промерзани ,что вли ет на процесс передачи избыточного давлени  вследствие интенсивного льдообразовани  в порах цементного камн , изменени  его проницаемости, а отсутствие датчиков давлени  на днище автоклава не позвол ет определить величину избыточного давлени , передаваемого через цементный камень. Все это ограничивает возможности исследовательского стенда по исследованию процесса передачи избыточного давлени  через цементный камень при отрицательной температуре.

Цель изобретени  - расширение экспериментальных возможностей стенда, что позволит разработать требовани  к тампо- нажному материалу, его свойствам дл  цементировани  скважин в интервале ММП.

Указанна  цель достигаетс  тем, что стенд дл  моделировани  процесса передачи избыточного давлени  на поверхность обсадных труб через цементную оболочку в интервале ММП, включающий в себ  холодильную камеру, автоклав с крышкой и днищем , датчики давлени , размещенные на крышке автоклава, регистрирующий прибор , гидравлический пресс и напорную линию подачи давлени  в полость автоклава, снабжен расположенным на боковой поверхности автоклава слоем теплоизол ционного материала и дополнительными датчиками давлени , установленными на

днище автоклава.

На чертеже представлен автоклав, вертикальное сечение.

Стенд дл  моделировани  процесса передачи избыточного давлени  на поверхность обсадных труб через цементную оболочку в интервале ММП содержит холодильную камеру (не показана), автоклав 1, оснащенный съемными крышкой 2 и днищем 3, слой 4 теплоизол ционного материала , которым снабжена внешн   бокова  поверхность автоклава 1, датчики 5 давлени , размещенные на поверхности днища 3 и крышки 2, источник 6 тока и термопару 7. Источник 6 тока соединен с датчиками давлени . Сигнал от датчиков 5 и термопары 7 записываетс  многоканальным регистриру- . ющим прибором 8. В крышке 2 автоклава выполнен канал 9, который соединен с напорной линией гидравлического пресса

снабженной запорным краном 10, Соедини тельные провода датчиков 5 давлени  выведены из внутренней полости автоклава 1 с помощью гермовводов 11.

Стенд работает следующим образом.

На автоклаве 1 монтируетс  днище 3 с датчиками 5 давлени . Затем автоклав помещаетс  в холодильную камеру. Полость автоклава 1 заполн етс  идследуемым там- понажным раствором на высоту Н, которую,

например, можно определить по формуле

н -5,

где DC средний диаметр скважины, м; Он - диаметр наружной поверхности обсадной трубы, м.

Остальной объем полости автоклава 1 заполн етс  водосодержащей жидкостью, которой может быть заполнена каверна в скважине (например, промывочной жидкостью ). Полость автоклава 1 герметизируетс  крышкой 2. Выводы датчиков 5 давлени , размещенных на крышке 2 и днище 3, соедин ют с источником 6 тока и регистрирующим прибором 8. Термопару 7 также

подключают к одному из каналов регистрирующего прибора 8. Канал 9 соедин етс  с напорной линией гидравлического пресса (кран 10 при этом открыт). С помощью гидравлического пресса во внутренней полости

автоклава создаетс  избыточное давление требуемой величины, которое определ етс  с помощью датчиков 5 давлени , и запорный кран 10 закрывают.

Затем закрывают холодильную камеру. С помощью терморегул тора в холодильной камере создают температурный режим, моделирующий процесс восстановлени  естественной температуры многолетнемерзлых горных пород. По мере отвердевани  водо- содержащей жидкости в полости автоклава 1 с помощью датчиков 5 давлени , размещенных на крышке 2 и днище 3 автоклава, измер етс  соответственно величина избыточного давлени  водосодержащей жидко- сти в полости автоклава и величина избыточного давлени , передаваемого через цементный камень на днище автоклава. После достижени  величины естественной температуры многолетнемерзлых пород внутри холодильной камеры и стабилизации

избыточного давлени  в полости автоклава эксперимент прекращают.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Стенд дл  моделировани  процесса передачи избыточного давлени  на поверхность обсадных труб через цементную оболочку в интервале многолетнемерзлых горных пород, включающий в себ  холодильную камеру, автоклав с крышкой и днищем , датчики давлени , размещенные на крышке автоклава, регистрирующий прибор , гидравлический пресс и напорную линию передачи давлени  в полость автоклава, отличающийс  тем, что, с целью расширени  экспериментальных возможностей стенда, он снабжен расположенным на боковой поверхности автоклава слоем теплоизол ционного материала и дополнительными датчиками давлени , установленными на днище автоклава.