Разборный контейнер для устройства формования образцов из тампонажных растворов
DEMOUNTABLE CONTAINER FOR MOULDING SAMPLES FROM BACKFILL SOLUTIONS

Предлагаемое изобретение относится к устройству, а именно к контейнеру, предназначенному для формования образцов из  тампонажного раствора, применяемого при цементировании нефтяных и газовых скважин, полученных в условиях, имитирующих скважинные по температуре и давлению,  для определения расширения тампонажных растворов и определения адгезии цементного камня. Предлагаемое устройство может быть использовано как непосредственно на скважинах, так и в лабораториях тампонажных контор, управлений буровых работ и нефтедобывающих объединений, а также в лабораториях научно-исследовательских организаций, занимающихся разработкой рецептур и исследованием тампонажных  растворов для цементирования скважин.
Известен контейнер, входящий в устройство для  формования образцов, принятый  в качестве прототипа,  выполненный разъёмным  и  состоящий из    днища и крышки, снабженных отверстиями под крепёж для фиксации  стенок относительно днища и крышки, а также ручки, закрепленной на крышке для установки и  извлечения контейнера из устройства  (см. описание к патенту Российской Федерации № 2637228, G01N 1/28, B01J 3/0, опубл.  01.12.2017г.).
Известный контейнер предназначен для формования образцов в виде кубиков, используемых  для   проведения прочностных испытаний на сжатие, и включает три разъемные формы квадратного сечения.
Технической задачей и техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение возможности формования  двух образцов из тампонажного раствора одинакового состава, необходимых  для определения его расширения   и определения адгезии получаемого цементного камня, что способствует повышению  точности  результатов при испытаниях,  а также  обеспечение удобства изготовления и обслуживания устройства.
Технический результат  достигается тем, что разборный  контейнер для устройства формирования образцов из  тампонажных растворов,  состоящий из днища и  крышки, снабженных отверстиями под крепёж для фиксации  стенок относительно днища и крышки, и ручки, закрепленной на крышке, для установки и  извлечения контейнера из устройства  имеет отличия, а именно стенки выполнены двойные- наружные и внутренние, в виде соосно установленных полых цилиндров,  при этом наружные   стенки выполнены   с сопрягаемыми ступенчатыми   торцами и соединены через разделитель, верхняя поверхность которого  выполнена с кольцевым выступом для взаимодействия с пазом одной наружной стенки, а нижняя его поверхность снабжена  стенкой, выполненной в виде полого цилиндра со ступенчатым торцом для соединения с другой  наружной стенкой, нижняя поверхность крышки  снабжена стенкой  в виде цилиндра со ступенчатым нижним торцом   для соединения с торцом наружной стенки,  причём стенки разделителя и крышки выполнены равной высоты и снабжены сквозными отверстиями для создания давления внутри контейнера,   при этом на торцах внутренних стенок установлены вставки,   выполненные в виде  цилиндров с днищем, снабженным сквозными отверстиями  для выхода излишков тампонажного раствора, и  центральным цилиндрическим выступом, при этом центральный цилиндрический выступ и стенки каждой вставки  выполнены со сквозными, соосно расположенными отверстиями для обеспечения возможности выемки  вставки  после   формования образцов,   при этом суммарная высота стенки вставки  и внутренней стенки меньше суммарной высоты стенки разделителя  и наружной стенки в нижней части контейнера, а также наружной стенки и  стенки крышки в верхней его части для обеспечения возможности перемещения вставок  относительно наружных стенок  при расширении тампонажного раствора.
Днище,     крышка, стенки,   разделитель и вставки    имеют одинаковую толщину.
Предлагаемое устройство отличается простотой в изготовлении и эксплуатации и позволяет обеспечить   изготовление двух образцов  из тампонажного раствора одинакового состава, необходимых   для определения расширения тампонажного раствора и определения адгезии полученного из него цементного камня.
Предлагаемое устройство иллюстрировано чертежами, где  на фиг.1 изображено  продольное сечение общего вида; на фиг. 2 – вид сверху на фиг. 1.
Устройство выполнено в виде разборного контейнера, в  собранном виде  имеющего две внутренние полости  в форме двух одинаковых цилиндров для размещения тампонажного раствора.
Устройство состоит из днища 1, крышки 2 и двойных стенок в виде полых соосно установленных  цилиндров: наружных стенок 3, 4, выполненных одинаковой высоты, и внутренних стенок 5, разделителя 6 и вставок 7. Крышка 2  и разделитель 6 выполнены со сквозными отверстиями по периметру, а днище 1 - с резьбовыми отверстиями для установки крепежа в виде болтов 8, фиксирующих устройство в собранном виде (отверстия на чертеже не показаны).
Крышка 2 на верхней поверхности имеет ручку 9 в виде кольца  предназначенную  для съёма крышки 2  при  установке и  извлечении   устройства  из автоклава. Нижняя поверхность крышки 2 снабжена стенкой  в виде цилиндра со ступенчатым нижним торцом (в виде выступа и паза) для соединения с торцом наружной стенки 3 (выступ и паз на чертеже не показаны).
Наружная стенка 3 выполнена в виде полого цилиндра, имеющего аналогичные сопрягаемые ступенчатые торцы верхний и нижний. Верхний торец для взаимодействия с крышкой 2, и нижний – с разделителем 6.
Верхняя поверхность разделителя 6  выполнена с кольцевым выступом для взаимодействия с пазом наружной стенки 3, а нижняя его поверхность снабжена  стенкой, выполненной в виде полого цилиндра со ступенчатым торцом для соединения с  наружной стенкой 4, причём высота стенки разделителя 6 равна высоте стенки   крышки 2. Разделитель 6 одновременно является днищем для внутренней стенки 5, расположенной выше него.
Наружная стенка 4 имеет аналогичные ступенчатые торцы, верхний - для взаимодействия с разделителем 6, и нижний – с днищем 1, выполненным с кольцевым выступом на верхней поверхности для взаимодействия с пазом наружной стенки 4 (кольцевой выступ на чертеже не показан).
Внутренние стенки 5 установлены в наружных стенках 3 и 4 с возможностью скольжения и перемещения вдоль оси при расширении тампонажного раствора при формовании образцов, и вокруг оси контейнера при установке фиксирующих болтов 8.
Вставки 7 выполнены в виде цилиндров с днищем, снабженным сквозными отверстиями 10 для выхода излишков тампонажного раствора, и центральным цилиндрическим выступом 11. При этом центральный цилиндрический выступ 11 и стенки вставок 7 выполнены со сквозными, соосно расположенными отверстиями 12 для обеспечения возможности выемки вставок 7 из устройства после осуществления формования образцов, например, с помощью штыря, устанавливаемого в сквозные, соосно расположенные отверстия 12. Наружный диаметр вставок 7 равен наружному диаметру внутренней стенки 5.
Суммарная высота стенки вставки 7 и внутренней стенки 5 меньше суммарной высоты стенки разделителя 6 и наружной стенки 4, образуя зазор для обеспечения возможности перемещения вставки 7 в нижней части контейнера при расширении тампонажного раствора.
Суммарная высота стенки вставки 7 и внутренней стенки 5 меньше суммарной высоты стенки  крышки 2  и наружной стенки  3, образуя зазор для обеспечения возможности перемещения вставки 7 в верхней части контейнера при расширении тампонажного раствора.
Все стенки 3, 4 и 5 устройства, а также днище 1 и крышка 2 имеют одинаковую толщину.  Для создания давления внутри контейнера в стенке крышки 2 и разделителя 6 выполнены сквозные отверстия 13.
Предлагаемое устройство собирают следующим образом.
Сначала на кольцевой выступ днища 1 пазом устанавливают  наружную стенку 4, затем внутри неё размещают внутреннюю стенку 5, заполняют полость тампонажным раствором, после чего на торец внутренней стенки 5 устанавливают вставку 7, обеспечивая их соприкосновение,  и удаляют излишки тампонажного раствора, поступившего через сквозные отверстия внутрь вставки 7. Затем на ступенчатый торец наружной стенки 4 устанавливают разделитель 6, совмещая  выступ с пазом стенки  4. Затем на  выступ разделителя 6 устанавливают  пазом наружную стенку 3 и внутри неё размещают внутреннюю стенку 5 и заполняют полость тампонажным раствором. На торец внутренней стенки 5 устанавливают вставку 7, обеспечивая их соприкосновение, и удаляют излишки тампонажного раствора, поступившего через сквозные отверстия внутрь вставки 7.  Затем  замеряют штангенциркулем суммарную высоту от нижней поверхности днища 1 до верхней поверхности верхней вставки 7,  после чего записывают показания.  Последней устанавливают крышку 2, и, совместив отверстия на днище 1, разделителе 6 и крышке 2 болтами 8 фиксируют устройство в собранном виде и, используя ручку 9, помещают в автоклав, например H&K консистометр модель 218 или его аналоги, создают давление и температуру,  имитируя скважинные условия, и выдерживают образцы необходимое время.
Затем контейнер вынимают  из автоклава и разбирают  в обратном порядке. Сначала вынимают болты 8, снимают крышку 2 и измеряют штангенциркулем высоту от нижней поверхности  днища 1 до верхней поверхности верхней вставки 7. Если расширение происходит, то вставки 7 поднимаются вверх относительно внутренних стенок  5 и между днищем вставок  7  и торцами внутренних стенок  5  возникнет зазор.  Показания измеренной величины расширения записывают и переводят в проценты, определяя, на сколько процентов тампонажный раствор расширился.
Затем снимают наружную стенку 3, после чего снимают вставку 7 и внутреннюю стенку 5 с образцом из цементного камня.
Затем внутреннюю стенку 5 с образцом (тампонажным камнем) устанавливают на опорное кольцо в виде полого цилиндра  и   плунжером пресса выдавливают образец, определяя момент  страгивания образца из внутренней стенки  5.
Адгезию определяют по формуле  (см. В.С. Данюшевский и др. Справочное руководство по тампонажным материалам, 2-е изд., 1987 г. - стр.352).