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), включающий основание, в котором 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 и помещается в заполненную раствором химического реагента емкость.
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.
Известен прибор для измерения набухания образцов горной породы (патент РФ №57006), принятый за прототип, содержащий основание, узел измерения, центрирующее устройство, цилиндр с крышкой с отверстиями в днище и крышке, цилиндрический поршень, шток которого взаимодействует со штоком узла измерения. 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 штока узла измерения выполнен в виде цилиндра с сферическим окончанием.
Недостатком прибора является низкая надежность, связанная с недостаточной жесткостью центрирующего устройства, а также сложностью регулирования узла измерения (микрометра) в его первоначальном положении.
Технический результат состоит в повышении надежности прибора при повышении
удобства регулировки узла измерения в его первоначальном положении.
Технический результат достигается тем, что в приборе для измерения набухания образцов горной породы, содержащем основание, центрирующее устройство, ячейку набухания и узел измерения, в отличие от прототипа, основание снабжено резьбовой проточкой, центрирующее устройство выполнено в виде стакана, снабженного в верхней части внутренней резьбой, на боковой поверхности центрирующего устройства прорезаны окна, на дне его выполнен центрирующий поясок, в дне центрирующего устройства по оси выполнено резьбовое отверстие, в котором с возможностью осевого перемещения установлен винт с сферическим концом, взаимодействующий с нижним торцом ячейки набухания, внутри центрирующего устройства размещена ступенчатая втулка, в ее утолщенной части выполнены радиальные отверстия.
На фиг. изображен продольный разрез прибора для измерения набухания образцов горной породы.
Прибор состоит из основания 1, снабженного резьбовой проточкой 2, центрирующего устройства 3, выполненного в виде стакана, снабженного в верхней части внутренней резьбой. На боковой поверхности центрирующего устройства 3 прорезаны окна 4, на дне выполнен центрирующий поясок 5, а в дне центрирующего устройства по оси выполнено резьбовое отверстие, в котором размещен винт 6 с сферическим концом.
На дне центрического устройства 3 установлена ступенчатая втулка 7, которая внутренней поверхностью меньшего диаметра взаимодействует с наружной поверхностью центрирующего пояска 5. В утолщенной части ступенчатой втулки 7 выполнены радиальные отверстия 8, которые служат для доступа бурового раствора к навеске исследуемого образца горной породы.
Прибор включает в себя ячейку набухания, представляющую собой цилиндр 9 с поршнем 10. Днище и крышка цилиндра 9 и поршень 10 перфорированы, отверстия служат для доступа бурового раствора к навеске исследуемого образца горной породы.
Прибор снабжен узлом измерения 11, в качестве которого используется микрометр. Торец штока узла измерения 11 выполнен сферическим.
Прибор работает следующим образом.
На дно цилиндра 9 укладывают кружок фильтра, на него засыпают навеску исследуемого образца горной породы, сверху также укладывают кружок фильтра. Затем цилиндр 9 помещают в специальное устройство для уплотнения навески исследуемого образца горной породы. После уплотнения в цилиндр 9 устанавливают поршень 10, таким образом, ячейка набухания собрана. Затем ячейку набухания размещают внутри ступенчатой втулки 7. Вращением винта 6 выставляется первоначальное положение узла измерения 11. Затем
предварительно собранный прибор помещают в емкость 12, заполненную буровым раствором 13.
По мере набухания исследуемого образца горной породы происходит увеличение его объема, поршень 10 перемещается вверх, что фиксируется стрелкой узла измерения 11.
При подготовке прибора к работе и в процессе работы конструктивные особенности центрирующего устройства 3 за счет большей жесткости позволяют повысить точность измерения, а размещение в нем винта 6, выполняющего функцию регулировочного узла, позволяет с большей точностью регулировать первоначальное положение узла измерения 11, что также приводит к повышению точности прибора в целом. Кроме того, поскольку концы штока узла измерения 11 и винта 6 выполнены сферическими, исключено заклинивание, что тоже повышает надежность работы прибора.