SU810942A1 - Устройство дл определени объемныхизМЕНЕНий ТВЕРдЕющиХ СМЕСЕй - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к оборудованию дл  лабораторных исследований материалов и предназначено дл  изучени  свойств, в частности, расшир ющихс  цементов, примен емых дл  цементировани  буровых скважин.

Большое значение при цементировании скважин имеет способность расшир ющегос  цемента улучшать св зь цементного камн  с породой и обсадными трубами. Эта св зь характеризуетс  как напр жение сдвига цементного камн .

Проблема определени  объемного изменени  расшир ющихс  цементов при твердении под действием гидравлического давлени  мало изучена.

Известен р д приборов дл  определени  объемных изменений смесей, суспензий, грунтов в различных услови х.

Например, дл  измерени  объемной деформации грунтов в нормальных услови х примен ютс  стрелочные показывающие приборы {.

Прибор содержит стакан дл  испытуемой смеси с перфорированным дном, в который помещен перфорированный поршень, св занный посредством штока-головки с ножкой индикатора. Стакан со смесью установлен в ванночку с водой. След  за показани ми индикатора, записывают их через определенные промежутки времени, пока не прекратитс  набухание грунта.

Недостатком такого прибора  вл етс  то, что прибор может работать только в нормальных услови х, так как индикаторы не позвол ют производить замеры при повышенных давлении и температуре, и визуальна  фиксаци  показаний индикатора не дает истинной картины измерени  объемнего изменени  смеси-раствора.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  устройство дл  определени  объемных изменений твердеющих смесей, содержащее установленный в автоклаве стакан дл  испытуемой смеси, в верхней части которого расположен перфорированный поршень, взаимодействующий с сердечником, помещенным в дифференциально-трансформаторной катушке , св занной с регистрирующим прибором .

Изменение высоты испытуемой смеси - твердеющего раствора в зависимости от процесса расширени  или усадки, происход щих в ней, приводит к изменению положени  поршн , вызывающего перемещение сердечника в дифференциально-трансформаторной катушке. Изменение индуктивности фиксируетс  на регистрирующем приборе .

Недостатками известного устройства  вл етс  то, что прибор предназначен только дл  определени  объемных изменений и не позвол ет определить характеристику на пр жени  сдвига цементного камн  (св зь цементного камн  с породой и обсадными трубами).

Кроме того, твердение раствора происходит при доступе воды только в верхней поверхности раствора. Дл  остальной части раствора, не соприкасающейс  с водной средой, мен етс  режим твердени . Следовательно , прибор не даст истинных значений объемного изменени  раствора в процессе твердени .

Дополнительную погрешность в процессе измерени  вносит то, что заливка производитс  до риски, нанесенной на внутренней поверхности стакана, в результате чего при визуальном осмотре затруднительно определить соответствие верхней поверхности раствора относительно риски.

Цель изобретени  - определение напр жени  сдвига цементного камн  и повышение точности измерени  объемного изменени  твердеюш,ей смеси раствора.

Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство снабжено перфорированным поршнем-толкателем с узлом создани  давлени  и измерительным регистрирующим прибором , а стакан выполнен из двух частей, соединенных между собой разъемным соединением , причем поршень-толкатель установлен в нижней части стакана с возможностью осевого перемещени  относительно стакана, а в стенках стакана выполнены каналы, сообщающие надпоршневую полость с полостью под поршнем-толкателем .

Выполнение в устройстве стакана, дополнительно снабженного толкателем, позвол ет получить характеристику напр жени  сдвига цементного камн  как при наличии повышенного давлени , так и при нормальном давлении. Дл  этого к толкателю прикладываетс  усилие от узла задани  давлени , св занного с измерительным регистрирующим устройством.

А выполнение в цилиндрических стенках стакана диаметрально расположенных вертикальных каналов, посредством которых надпоршнева  полость св зана с отверсти ми толкател , дает возможность осуществить подачу воды под одинаковым гидравлическим давлением к двум поверхност м испытуемого раствора (сверху и снизу), что позволит получить истинную картину твердени  раствора в услови х, приближенных к скважинным, и следовательно, повысить точность измерени  объемного расширени  твердеющего раствора.

Кроме того, выполнение стакана сборным дает возможность заливать раствор в каждом последующем опыте до уровн  верхней кромки стакана. Следовательно, объем

испытуемого раствора будет величиной посто нной , что. повышает точность измерени .

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство состоит из автоклава 1, к крышке 2 которого на байонетном замке 3 установлен сборный стакан 4 дл  испытуемого раствора, включающий нижнюю часть

5 с прикрепленным к ней с помощью резьбы дном 6 с отверстием 7 дл  уплотнительного элемента (на чертеже не показан) и верхнюю часть 9, соединенную с нижней 5 с помощью резьбы.

В нижнюю часть 5 стакана 4 дл  испытуемого раствора, заполн емого до верхней кромки 10, помещен толкатель И со сквозными отверсти ми 12 дл  воды. На испытуемый раствор в верхней части

5 стакана 4, соединенной с нижней 5, установлен перфорированный поршень 13, регистрирующий перемещение верхней поверхности твердеющего раствора, взаимодействующий с сердечником дифференциально-трансформаторной катушки 14, св занной с регистрирующим прибором 15.

В цилиндрических стенках сборного стакана 4 выполнены диаметрально расположенные вертикальные каналы 16, которые

сообщаютс  с надпоршневой полостью и сквозными отверсти ми 12 толкател  11 дл  подачи воды к верхней и нижней поверхност м раствора. Толкатель 11 через отверстие 7 в дне 6

стакана 4 посредством пуансона 17 (предназначенного дл  смещени  толкател  вместе с камнем) св зан с узлом задани  давлени  (на чертеже не показан) и св занными с последним измерительным регистрирующим устройством (на чертеже не показано ), фиксирующим сдвиг камн . Прибор работает следующим образом. Дл  определени  объемного расширени  твердеющего раствора и напр жени  сдвига цементного камн  на нижнюю часть 5 сборного стакана 4 навинчиваетс  дно 6, затем в нижнюю часть 5 сборного стакана 4 помещаетс  толкатель 11 со сквозными отверсти ми 12, а в отверстие 7 дна 6 устанавливаетс  уплотнительный элемент (на чертеже не показан). Заливаетс  вода в отверсти  12 толкател  11 до уровн  верхней его поверхости, после чего ставитс  фильтровальный кружок (на чертеже не показан ), заливаетс  испытуемый раствор до верхней кромки 10 нижней части 5 сборного стакана 4, затем кладетс  фильтровальный кружок (на чертеже не показан), навинчиваетс  верхн   часть 9 сборного стакана 4, в нее устанавливаетс  перфорированный поршень 13, в надпоршневую полость которого заливаетс  вода.

Сборный стакан 4 крепитс  на байонетном замке 3 крышки 2 автоклава 1, фиксируетс  нулева  точка отсчета на дифференциально-трансформаторной катушке 14, затем стакан 4 опускаетс  в автоклав 1, герметизируетс , и создаютс  необходимые параметры давлени  и температуры.

Запись расширени  ведетс  автоматически на прот жении всего времени твердени  раствора на диаграмме регистрирующего прибора, предварительно протарированного в единицах объемного расширени .

После затвердевани  раствора пуансоном 17, св занным с узлом задани  давлени  (на чертеже не показан), выдавливают посредством толкател  11 цементный камень, регистриру  при этом на измерительном устройстве (на чертеже не показано) напр жение сдвига.

Создание насто щего устройства имеет большое практическое значение, так как последний позволит получить данные о возможности регулировани  напр жени  сдвига дл  улучшени  св зи цементного камн  с обсадными трубами.

Claims (2)

1.Прибор дл  определени  набухани  грунтов ПНГ, паспорт ПНГ, ООА.ПС. Изготовитель - Окт брьский завод «Нефтес автоматика, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2738117/22-03, кл. Е 21В 33/138, 20.03.79 (прототип).