ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАБУХАНИЯ ОБРАЗЦОВ ГОРНОЙ ПОРОДЫ

Устройство относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к технике контроля набухания разбуриваемых пород при взаимодействии с буровым раствором.
Известен прибор по определению набухания материалов [Городнов В.Д. Физико-химические методы предупреждения осложнений в бурении. М Недра, 1977, с.21, рис.2] принятый за прототип, включающий стакан с крышкой, в которой посредством винтов закреплены узел измерения, центрирующее устройство в виде скобы, цилиндр с отверстиями в днище, цилиндрический поршень, шток которого взаимодействует со штоком узла измерения, на днище цилиндра размещены фильтры и навеска исследуемого материала. Цилиндр устанавливается между наконечниками центрирующего устройства и узла измерения, стакан заполняется раствором химического реагента.
Недостатком прибора является низкая надежность центрирующего устройства. Это обусловлено возможностью отклонения скобы от вертикали под воздействием как внешних факторов, например при установке цилиндра в скобу, так и усилия, возникающего при набухании исследуемого образца породы. Следствием является перекос систем цилиндр - поршень и шток поршня - шток узла измерения, увеличение сопротивления перемещению поршня и штока узла измерения, что приводит к искажению результата измерения, увеличению затрат времени на производство измерений.
Технический результат состоит в повышении надежности центрования элементов прибора.
Поставленный технический результат достигается тем, что в приборе для измерения набухания образцов горной породы, содержащем стакан с крышкой, узел измерения, центрирующее устройство, цилиндр с крышкой с отверстиями в днище и крышке, цилиндрический поршень, шток которого взаимодействует со штоком узла измерения, в отличии от прототипа, центрирующее устройство выполнено в виде П-образной дуги, в центре которой закреплен наконечник, в центре днища цилиндра и в центре штока цилиндрического поршня выполнены конические углубления, а торец наконечника узла измерения выполнен в виде цилиндра с сферическим окончанием.
На фиг.1 изображен продольный разрез прибора, на фигуре 2 - в увеличенном масштабе выноска А, на фиг.3 - выноска Б. Прибор состоит из стакана 1 с крышкой 2. Крышка 2 служит основанием для крепления узла измерения 3 и центрирующего устройства 4. Центрирующее устройство 4 выполнено в виде П-образной дуги, в центре которой закреплен наконечник 5. В центрирующем устройстве размещена ячейка набухания, представляющая собой цилиндр 6. с цилиндрическим поршнем 1. Днище и крышка цилиндра
6 и цилиндрический поршень 7 перфорированы, отверстия служат для доступа бурового раствора к навеске исследуемого образца горной породы. С внешней стороны цилиндра 6 в центре днища и в центре штока цилиндрического поршня 7 выполнены конические углубления 8. Торец 9 наконечника штока узла измерения 3 выполнен в виде цилиндра с сферическим окончанием.
Прибор работает следующим образом. На дно цилиндра 6 укладывают кружок фильтра, на него засыпают навеску исследуемого, сверху также укладывают кружок фильтра. Затем цилиндр 6 помещают в специальное устройство для уплотнения навески исследуемого образца. После уплотнения в цилиндр 6 устанавливают поршень 7.
В стакан 1 заливают буровой раствор 10, в котором будет происходить процесс набухания.
Цилиндр устанавливают на наконечник 5 центрирующего устройства 4 и в торец 9 наконечника штока узла измерения 3. Прибор в сборе опускают в стакан 1. По мере набухания исследуемого образца горной породы происходит увеличение его объема, поршень 7 перемещается вверх, что фиксируется стрелкой узла измерения 3, при этом торец 9 наконечника штока узла измерения 3 за счет контакта поверхностей сфера-конус обеспечивает надежное центрирование взаимодействующих между собой штока цилиндрического поршня 7 и штока узла измерения 3, а П-образная форма центрирующего устройства 4 предотвращает несоосность элементов прибора. Оценка степени набухания горной породы производится по специальной методике.