ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СТАТИЧЕСКОЙ ВОДООТДАЧИ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ

Полезная модель относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к оценке параметров буровых растворов.
Прибор для измерения статической водоотдачи предназначен для определения одного из основных параметров буровых жидкостей и водных растворов химических реагентов - величины объема фильтрата (водной фазы), выделяемого из бурового раствора под заданным давлением и используется для оценки фильтруемости - водоотдачи приготавливаемых буровых растворов, как в лабораторных условиях, так и непосредственно на буровых.
Известен прибор для измерения фильтрации бурового раствора при низком давлении, называемый также фильтр-пресс низкого давления американской фирмы Бароид, состоящий из камеры в нижней части которой расположен плоский сетчатый фильтр, поверх которого устанавливается фильтровальная бумага, а на буровой раствор через верхнюю часть камеры прилагается давление 0,7 МПа либо от баллона со сжатым газом, либо от патрона с углекислотой с использованием редуктора давления См. Дж. Р. Грей, Г.С.Г. Дарпи «Состав и свойства буровых агентов/ промывочных жидкостей. М: Недра-1985 г. С.-ЮЗ.
Недостатком этого прибора для измерения фильтрации бурового раствора является необходимость использования внешних источников давления, приводящая к удорожанию и усложнению конструкции прибора, а также опасность проникновения сжатого газа в испытываемый раствор, что приводит к газированию последнего и тем самым изменению его физических свойств.
Известен прибор на основе вакуумного способа определения статической водоотдачи, состоящий из вакуумного насоса, вакз много манометра и колбы Бунзена, внутри которой помещена градуированная пробирка для сбора фильтрата См. Я.А. Рязанов «Справочник по буровым растворам. М: Недра - 1979г. С.-24.
Недостатком этого прибора является то, что для измерений требуется использование специального вакуум-насоса с соответствующим расходом электроэнергии.
Наиболее близким по технической сущности и принятый авторами за прототип, является широко используемый на практике прибор ВМ-6 для определения водоотдачи буровых растворов, состоящий из фильтрационного стакана с бумажным фильтром на решетке, куда заливается испытуемый буровой раствор, цилиндра, навинчиваемого сверху и заполняемого маслом, а также груза-шкалы с плунжером, входящего в цилиндр сверху и создающего давление в 0,1 МПа См. Ю.В. Вадецкий «Бурение нефтяных и газовых скважин. М: Недра- 1973г. С.-159.
Недостатком этого прибора является недостаточная точность показаний, вследствие ненадежной работы плунжерной пары. Детали плунжерной пары должны иметь очень высокое качество поверхности и точность изготовления. Практически эти требования не достигаются. В результате или отсутствует необходимая герметичность или же перемещение плунжера происходит с большим трением, что значительно влияет на точность измерений. Существенным недостатком этого прибора является расход высококачественного масла.
Технический результат, который может быть получен при использовании предлагаемой полезной модели сводится к повышению точности и стабильности измерений прибора.
Технический результат достигается с помощью известного прибора для измерения статической водоотдачи буровых растворов, состоящий из поддона с проницаемой решеткой - фильтром, фильтрационной камеры, на боковой поверхности которой, расположен игольчатый клапан, при этом он дополнительно снабжен центрирующей втулкой, внутри которой расположен эластичный сильфон с крышкой, последняя снабжена упорным гнездом, в которое устанавливается шток с закрепленным на нем грузом.
Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области позволило выявить в них признаки, отличаюшие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию существенные отличия.
Сопоставимый анализ показывает, что заявляемый прибор отличается тем, что фильтрационная камера его изолирована от напорного узла эластичным сильфоном, который, деформируясь под действием веса груза играет роль поршня. Это исключает использование сложной в изготовлении и ненадежной в работе плунжерной пары и необходимость использования масла при эксплуатации прибора, в результате чего повышается точность и стабильность измерений.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором представлено продольное сечение прибора для измерения статической водоотдачи буровых растворов.
Прибор для измерения статической водоотдачи буровых растворов состоит из поддона 1 с проницаемой решеткой - фильтром 2, фильтрационной камеры 3, верхняя часть которой выполнена ступенчатой. Одна из ступеней является ниппелем, куда надевается эластичный сильфон 4. Другая ступень предназначена для крепления на фильтрационной камере 3 центрирующей втулки 5. Центрируюшая втулка 5 имеет такой внутренний диаметр, чтобы гофры эластичного сильфона 4 при движении не соприкасались со стенками. С целью исключения осевых изгибов и деформаций стенок эластичного сильфона 4 под действием давления жидкости, действующего изнутри, снаружи каждого гофра меньшего сечения, надеты шайбы 6. Они имеют небольшую толщину и внешний диаметр, который обеспечивает их свободное перемещение внутри центрирующей втулки 5. Для уменьшения трения втулка 5 И шайбы 6 изготавливаются из мало фрикционных материалов (пластмасс), а для уменьшения поверхности соприкосновения на теле втулки 5 прорезаны продольные окна 12. На боковой стенке фильтрационной камеры 3 предусмотрен игольчатый клапан 7, предназначенный для выставления перед началом измерений по шкале 8 груза 9 в нулевое положение. Груз 9 служит для создания нагрузки на эластичный сильфон 4, внутри него с помощью резьбы закреплен шток 10. Груз 9 с помош,ью штока 10 устанавливается в упорное гнездо 13 на крышке 11 сильфона 4. Крышка 11 эластичного сильфона 4 надевается сверху на верхнюю цилиндрическую закрытую часть сильфона 4. Неплотно соприкасаясь с гладкой внутренней стенкой втулки 5 крышка 11 эластичного сильфона 4 центрирует верхний конец сильфона 4, а также обеспечивает вертикальное положение штока 8 и груза 9.
Нрибор для измерения статической водоотдачи буровых растворов работает следующим образом.
Перед началом проведения измерений груз 9 со штоком 10, крышка 11 эластичного сильфона 4 и поддон 1 должны быть сняты с прибора. На проницаемую решетку - фильтр 2 в поддоне 1 кладется фильтровальная бумага. В фильтрационную камеру 3, находящуюся в перевернутом состоянии до краев заливается испытываемый буровой раствор, плотно завинчивается поддон 1 с фильтром 2. Затем прибор переворачивается и ставится на стол. Далее на эластичный сильфон 4 надевается крышка 11, а в гнездо 13 вставляется щток 10с грузом 9.
Установленные во внутреннем пространстве между центрирующей втулкой 5 и эластичным сильфоном 4 шайбы 6 обеспечивают ровное соосное перемещение эластичного сильфона 4 вверх-вниз. Крышка 11 эластичного сильфона 4 центрирует его внутри центрирующей втулки 5, благодаря чему шток 10 и верхний конец эластичного сильфона 4 находятся в осевом вертикальном положении. Во избежание трения крышка 11 эластичного сильфона 4 неплотно прилегает к стенкам центрирующей втулки 5, т.к. между ними имеется зазор.
Основание груза 9 должно опуститься до отметки О на шкале 8 прибора. В случае несоответствия, нулевое положение шкалы 8 выставляется с помощью открытия игольчатого клапана 7, который позволяет выпуском некоторого объема испытуемого раствора отрегулировать положение (опустить) основание груза 9 до нулевой отметки на шкале 8.
Масса фуза 9, отнесенная к сечению эластичного сильфона 4 обеспечивает создание гидравлического давления в камере 3 равного 0,1 МПа, что соответствует стандартным условиям измерений на приборе ВМ-6.
Под воздействием давления, создаваемого грузом 9, испытываемая жидкость фильтруется через фильтровальную бумагу на фильтре 2. По мере уменьшения объема фильтруемой жидкости шток 10, посаженный в гнездо 13 на крышке 11 эластичного сильфона 4, под действием груза 9 перемещается вниз, постепенно сжимая эластичный сильфон 4.
.
Величиной водоотдачи будет являться объем выделившегося фильтрата за период 30 минут, т.е. аналогично методике, принятой в повсеместно используемой практике.
Предлагаемая полезная модель по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:
-повышение точности и стабильности измерений прибора;
-экономия материалов, используемых при измерениях;
-экологическая чистота окружающей среды при использовании прибора.
Акопов
Г.П. Шелудько Р.В. Карапетов А.С. Акопов У.Д. Мамаджанов Э.У. Мамаджанов
У.А. Арсланов