УСТАНОВКА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ РАСШИРЕНИЯ ТАМПОНАЖНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике для исследования тампонажных растворов и камня во времени, и конкретно для определения давления при расширении тампонажных материалов, а также может использоваться в любой отрасли промышленности, где необходимо контролировать давление при расширении жидкостей.
Известны установки для исследования расширяющихся тампонажных материалов. В частности, известно устройство для измерения давления расширения тампонажных материалов [А.С. РФ №1615334, Е21В 33/138, G 01 L 7/18 Устройство для измерения расширения тампонажных материалов. Видовский А.Л., Татаринов А.В., опубл. 23.12.90. бюл. №47], состоящее из автоклава, измерительного устройства, бокса для тампонажного материала, выполненного из эластичного материала, и узла для измерения объема тампонажного материала.
Недостатком указанного прибора является сложность конструкции и сложность проведения измерения.
Задачей полезной модели является создание установки, позволяющей определить давление расширяющихся тампонажных материалов при твердении, с достижением следующего технического результата - определение изменения давления в любой момент твердения тампонажного материала.
Поставленная задача достигается тем, что в установке для определения давления расширения тампонажных материалов, содержащей измерительное устройство и боксы для тампонажного раствора и воды, согласно полезной модели боксы выполнены в виде цилиндров, соединенных муфтой, внутри которой размещается диафрагма, отделяющая тампонажный раствор от воды, при этом на бокс для воды установлена крышка, имеющая отверстия для соединения с измерительным устройством и для заполнения бокса водой, при этом на дне бокса для тампонажного раствора размещен перфорированный выпрессовывающий поршень для удаления затвердевшего тампонажного материала, перемещаемый с помощью болта, вворачиваемого в днище бокса, причем в процессе измерения отверстие для болта остается открытым.
На фигуре представлен общий вид установки для определения давления расширения тампонажных материалов.
Установка для определения давления расширения тампонажных материалов состоит из: измерительного устройства 1, в качестве которого использован датчик давления МЕТРАН eX-100-ДИ, бокса 2 для воды и бокса 3 для тампонажного раствора, соединенных муфтой 4, при этом бокс 2 оборудован навинчивающейся крышкой 5, имеющей отверстие 6, для соединения с измерительным устройством 1, отверстия 7, 8, герметично закрытые болтами 9, 10. В муфте 4 между боксами 2 и 3 установлена резиновая диафрагма 11, прижатая шайбами 12 и 13. Под диафрагмой 11 в боксе 3 размещается тампонажный раствор 14, а над диафрагмой 11 в бокс 2 заливается вода 15. Кроме того на дне бокса 3 размещен перфорированный выпрессовывающий поршень 16, перемещающийся с помощью болта 17, вворачиваемого в днище бокса 3, причем в процессе измерения болт 17 удаляется, и отверстие 18 в днище бокса 3 оставляется открытым.
Установка для определения давления расширения тампонажных материалов работает следующим образом.
До начала измерения внутренняя поверхность бокса 3 смазывают консистентной смазкой, затем поршень 16 устанавливают на дно бокса 3 и отверстие 17 герметизируют пробкой (на фигуре не показано). В бокс 3 над поршнем 16 заливают расчетное количество тампонажного раствора 14. Над тампонажным раствором 14 устанавливают диафрагму 11, которую прижимают шайбами 12 и 13, которые, в свою очередь, зажимаются боксом 2, который ввинчивается в муфту 4. В бокс 2 в пространство над диафрагмой 11 заливают воду 15, и бокс 2 закрывают крышкой 5, с которой соединено измерительное устройство 1. Избыточную воду из бокса 2 при навинчивании крышки 5 удаляют через отверстия 7 и 8. Затем отверстия 7 и 8 герметично закрывают болтами 9 и 10. При недостатке воды в боксе или неполном его наполнении воду доливают через отверстия 7 и 8. Затем установку оставляют на затвердевание тампонажного раствора. Замер давления, возникающего при твердении тампонажного раствора, производят через каждые 2 часа с помощью измерительного устройства 1.
При необходимости установка может быть помещена в водяную баню, в которой поддерживается заданная температура.
После окончания эксперимента, крышку 5 отворачивают с бокса 2, который выворачивается из муфты 4. Затем из муфты 4 извлекают шайбы 12, 13 и диафрагму 11. В отверстие 18 заворачивают болт 17, с помощью которого затвердевший тампонажный раствор 14 выпрессовывается из бокса 3.
После этого установка готова для проведения новых исследований.
Таким образом, установка позволяет:
- определить давление расширения при твердении тампонажных растворов;
- изучить кинетику возникновения давления во времени для любых типов тампонажных материалов;
- оценить эффективность различных расширяющих добавок к тампо-нажным материалам;
- проектировать составы расширяющихся тампонажных материалов.
Экспериментальная установка изготовлена в Уфимском государственном нефтяном техническом университете на кафедре бурения нефтяных и газовых скважин. При этом ее размеры составляют в длину 300 мм, при диаметре 150 мм.
В частности, установка была использована для определения давления при твердении тампонажного материала с 10% расширяющей добавки. Водоцементное отношение тампонажного раствора - 0,5; растекаемость 24 см; начало схватывания - 4 час 15 мин.
Результаты экспериментов приведены в таблице. Твердение тампонажного раствора происходило при температуре 22°С. Водяная баня не использовалась.
Из таблицы видно, что давление при расширении тампонажного раствора достигает значительных величин и изменяется во времени, что позволяет оценить эффективность тампонажных материалов.