RU2766992C1 - Установка для испытаний касательно деформации металлической обсадной трубы в процессе ожидания затвердевания цементного раствора для цементирования скважины - Google Patents
Установка для испытаний касательно деформации металлической обсадной трубы в процессе ожидания затвердевания цементного раствора для цементирования скважины Download PDFInfo
- Publication number
- RU2766992C1 RU2766992C1 RU2021122684A RU2021122684A RU2766992C1 RU 2766992 C1 RU2766992 C1 RU 2766992C1 RU 2021122684 A RU2021122684 A RU 2021122684A RU 2021122684 A RU2021122684 A RU 2021122684A RU 2766992 C1 RU2766992 C1 RU 2766992C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- deformation
- boiler
- casing
- cylinder
- pressure
- Prior art date
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 239000011083 cement mortar Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 45
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 34
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 12
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 238000011161 development Methods 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 5
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 4
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 4
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000009510 drug design Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
- G01N3/18—Performing tests at high or low temperatures
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
- G01B5/30—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. mechanical strain gauge
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/02—Details
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/02—Details
- G01N3/06—Special adaptations of indicating or recording means
- G01N3/062—Special adaptations of indicating or recording means with mechanical indicating or recording means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/0014—Type of force applied
- G01N2203/0016—Tensile or compressive
- G01N2203/0019—Compressive
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/0058—Kind of property studied
- G01N2203/0069—Fatigue, creep, strain-stress relations or elastic constants
- G01N2203/0075—Strain-stress relations or elastic constants
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
- G01N2203/022—Environment of the test
- G01N2203/0222—Temperature
- G01N2203/0226—High temperature; Heating means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
- G01N2203/022—Environment of the test
- G01N2203/023—Pressure
- G01N2203/0232—High pressure
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
- G01N2203/06—Indicating or recording means; Sensing means
- G01N2203/0605—Mechanical indicating, recording or sensing means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
- G01N2203/06—Indicating or recording means; Sensing means
- G01N2203/067—Parameter measured for estimating the property
- G01N2203/0682—Spatial dimension, e.g. length, area, angle
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Изобретение относится к установке для испытаний на деформацию металлической обсадной трубы в процессе ожидания затвердевания цементного раствора для цементирования скважины, которая содержит котел высокой температуры и высокого давления; воздушный компрессорный насос; емкость для перемешивания и накапливания цементного раствора; устройство увеличения давления жидкости; линейки для измерения деформации обсадной трубы и вычислительное устройство с системой отображения данных; котел высокой температуры и высокого давления на левой стороне снабжен масловпускным отверстием для теплопроводного масла и датчиками давления, а на правой стороне снабжен масловозвратным отверстием для теплопроводного масла и нагревательным устройством; в крышке котла выполнены открытые отверстия, в которые вставлены термопары; дно котла снабжено отверстием для закачивания цементного раствора; внутри котла расположен цилиндр для имитации обсадной трубы; нагревательное устройство, термопары и датчики давления связаны с вычислительным устройством с системой отображения данных; линейки для измерения деформации обсадной трубы содержат горизонтальную линейку для измерения деформации и вертикальную линейку для измерения деформации, применяемые для осуществления измерений при моделировании горизонтальной и вертикальной деформации обсадной трубы. Обеспечивается рационализация конструкции, что позволяет проводить испытания на величину деформации обсадной трубы, вызванной тем, что при разных температуре и давлении цементный раствор для цементирования скважины расширяется, при этом процесс испытания является удобным и быстрым, а результаты испытания максимально приближены к реальным рабочим условиям под землей. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Область техники
[0001] Настоящее изобретение относится к испытательной установке для моделирования и измерения деформации металлических обсадных труб, вызванной выделением тепла от реакции гидратации цементного раствора для цементирования скважины в процессе ожидания затвердевания в пласте, в области цементирования нефтяных и газовых скважин.
Предпосылки изобретения
[0002] Основная функция обсадных труб в процессе добычи нефти и природного газа заключается в сдерживании пластового давления и защите нефтепровода, и если произойдет деформация, повреждение или растрескивание обсадных труб, то это будет непосредственно влиять на период рентабельной разработки нефтяных и газовых скважины.
[0003] Одним из ключевых моментов разработки в нефтяной и газовой отраслях является именно поверхность контакта обсадных труб с цементом; реакция гидратации, которую вызывает сам тампонажный цемент для нефтяных и газовых скважин, в процессе ожидания затвердевания после введения тампонажного цемента в пласт является экзотермической реакцией, и выделение большого количества тепла приводит к скачку его температуры и к соответствующему его расширению в объеме. Обсадная труба, которая находится в плотном соприкосновении с тампонажным цементом, также будет подвергаться соответствующей деформации при изменении давления; превышение деформацией нормы приведет к повреждению обсадной трубы, что соответственно усложнит работу по разработке и даже может повлиять на безопасность сооружения.
[0004] Хотя сегодня во многих нефтяных и газовых скважинах уже начинают использовать расширяемые обсадные трубы для нефти, по-прежнему нет единого способа научной оценки для лабораторных испытаний касательно деформации металлических обсадных труб. Кроме того, для определения деформации обсадных труб останавливаются на вычислительной механике с цифровым моделированием, но в отношении параметров, установленных на основании формул для моделирования, применительно к реальной обстановки при проведении строительных работ на площадке всегда будут существовать определенные погрешности, поэтому результаты с самого начала не могут идеально подходить для строительной площадки; формулы, полученные посредством численной аппроксимации, подходят для определенных условий, а изменение места разработки или других условий ставит применимость таких формул под сомнение.
[0005] Кроме того, сегодня способами компенсации (заделывания) компенсируют трещины и щели, возникающие из-за слишком большой деформации обсадных труб, но даже при применении технологий компенсации для гофрированных труб или технологий укрепления с компенсацией для обсадных труб будут возникать заметные недостатки: стенки гофрированной трубы тонкие, легко деформируются, и эффект от ремонта получается крайне ограниченным; эффект укрепления в случае технологий укрепления с компенсацией для обсадных труб тоже является средним.
[0006] Следовательно, испытательные установки для исследований деформации обсадных труб в процессе ожидания затвердевания цементного раствора для цементирования скважин получают первостепенную важность для целей научной оценки и испытаний касательно деформации обсадных труб.
Суть изобретения
[0007] Задача настоящего изобретения заключается в предоставлении установки для испытаний касательно деформации металлической обсадной трубы в процессе ожидания затвердевания цементного раствора для цементирования скважины, при этом установка характеризуется надежными основными принципами и рациональной конструкцией, может соответствовать условиям высокой температуры и высокого давления в пласте и позволяет проводить испытания касательно величины деформации обсадной трубы, вызванной тем, что при разных температуре и давлении цементный раствор для цементирования скважины расширяется, при этом процесс испытания является удобным и быстрым, а результаты испытания больше соответствуют реальным рабочим условиям под землей.
[0008] Для решения вышеуказанной технической задачи в настоящем изобретении используется следующее техническое решение.
[0009] Установка для испытаний касательно деформации металлической обсадной трубы в процессе ожидания затвердевания цементного раствора для цементирования скважины в основном состоит из котла высокой температуры и высокого давления, системы цилиндра для имитации обсадной трубы, системы перемешивания, накапливания и закачивания цементного раствора для нефтяных скважин, датчика давления в цилиндре, приспособлений со шкалой для измерения деформации обсадной трубы, термопар внутри реакционного котла, датчиков давления в реакционном котле, системы регулирования температуры в реакционном котле, системы регулирования давления в реакционном котле, блока сбора данных и блока обработки данных.
[0010] Указанный котел высокой температуры и высокого давления представляет собой емкость клиновидной формы, в которую удобно устанавливать приспособления со шкалой для измерения деформации обсадной трубы с целью выполнения измерений, при этом корпус котла с двух сторон снабжен системой регулирования температуры, точность которой сравнительно высокая.
[0011] Указанная система цилиндра для имитации обсадной трубы в основном состоит из цилиндра (металлический материал, такой же, как и материал обсадных труб для нефтяных скважин), крышки, крепежного болта в крышке цилиндра, прокладки в области болта, резинового кольца, нижней крышки и защелки для нижней крышки. При этом крепежный болт в крышке цилиндра выполнен полым, и в него может быть пропущен вставляемый датчик давления, с помощью которого проверяют изменение давления внутри цилиндра.
[0012] Указанная система перемешивания, накапливания и закачивания цементного раствора для нефтяных скважин в основном состоит из воздушного компрессорного насоса и емкости для перемешивания и накапливания цементного раствора для нефтяных скважин; внутри емкости для перемешивания и накапливания цементного раствора для цементирования скважины предусмотрено устройство перемешивания; после достаточного перемешивания цементного раствора для нефтяных скважин его закачивают в котел высокой температуры и высокого давления посредством воздушного компрессорного насоса.
[0013] Указанный датчик давления в цилиндре сквозь крышку реакционного котла глубоко проходит внутрь цилиндра; эффективное отслеживание давления происходит в области наконечника датчика, который через крепежный болт в крышке цилиндра глубоко проходит внутрь цилиндра и отслеживает изменение давления в цилиндре в процессе ожидания затвердевания.
[0014] Указанные приспособления со шкалой для измерения деформации обсадной трубы расположены внутри корпуса котла и представляют собой соответственно горизонтальное приспособление со шкалой для измерения деформации и вертикальное приспособление со шкалой для измерения деформации, применяемые для осуществления измерений при моделировании горизонтальной деформации и вертикальной деформации обсадной трубы в процессе ожидания затвердевания цементного раствора для цементирования скважины. При этом на приспособлении со шкалой участок с отметкой «0» точно встроен в нижнюю часть котла высокой температуры и высокого давления, и его вспомогательная шкала плотно соприкасается с основной шкалой, то есть показания будут изменяться только в случае деформации металлической обсадной трубы.
[0015] Указанные термопары внутри корпуса котла в целом расположены на двух сторонах крышки котла, всего одна левая и одна правая термопары, и отслеживают температуру в реальном времени цементного раствора в корпусе котла; указанные датчики давления в корпусе котла расположены в корпусе котла парой и в основном отслеживают величину давления в реальном времени цементного раствора в корпусе котла. Основная задача заключается в контроле условий в корпусе котла и в моделировании влияния температуры и давления пласта, а также расширения цементного раствора для цементирования скважины на деформацию обсадных труб.
[0016] Указанная система регулирования температуры в корпусе котла в основном состоит из нагревательной рубашки снаружи корпуса котла для регулирования температуры нагревания внутри корпуса котла.
[0017] Указанная система регулирования давления в корпусе котла в основном состоит из устройства увеличения давления жидкости, предохранительного клапана высокого давления и др. и осуществляет увеличение давления, а также регулирование давления в корпусе котла.
[0018] Блок сбора данных и блок обработки данных на стороне вычислительного устройства в отношении изменения давления в цилиндре и температуры и давления в корпусе котла осуществляют отслеживание, а также сбор и обработку данных.
[0019] По сравнению с аналогами, известными из предшествующего уровня техники, настоящее изобретение характеризуется следующими полезными эффектами:
(1) результаты испытаний являются наглядными, и выявленные изменения непосредственно являются полученными при моделировании величинами деформации металлической обсадной трубы;
(2) можно точно моделировать условия высокой температуры и высокого давления в пласте, при этом теплопроводное масло используют в качестве теплоносителя и среды для увеличения давления; наиболее высокая температура при испытании достигает 300°, а наиболее высокое давление при испытании достигает 200 МПа;
(3) теплоизоляция и воздухонепроницаемость являются хорошими, и результаты испытаний являются точными;
(4) для имитации обсадной трубы используют материал обсадных труб для строительства скважин, и результаты испытаний больше соответствуют реальным рабочим условиям; кроме того, цилиндр для имитации обсадной трубы является разборным, и в испытательное оборудование можно в реальном времени вносить изменения в зависимости от разных условий в скважине, при этом делается это быстро и легко;
(5) проблема деформации обсадной трубы может быть эффективно решена в лаборатории.
[0020] Настоящее изобретение может применяться для исследований с целью определения деформации обсадных труб, вызванной ответным расширением цементного раствора для цементирования скважины в процессе ожидания затвердевания в пласте в процессе разработки нефтяных и газовых скважин, в частности использоваться для испытаний касательно деформации обсадной трубы в пластах с высокой температурой и высоким давлением, чем эффективно предотвращать повреждения от деформации обсадной трубы и влиять на работу по разработке.
Описание прилагаемых графических материалов
[0021] На фиг. 1 представлено схематическое изображение конструкции установки для испытаний касательно деформации металлической обсадной трубы в процессе ожидания затвердевания тампонажного цемента.
[0022] На фиг. 2 представлено схематическое изображение конструкции внутренней части котла высокой температуры и высокого давления.
[0023] На фигурах: 1 - котел высокой температуры и высокого давления; 2 - воздушный компрессорный насос; 3 - емкость для перемешивания и накапливания цементного раствора; 4 - устройство увеличения давления жидкости; 5 - панель регулирования температуры и давления; 6 - система обработки данных; 7 - вычислительное устройство с системой отображения данных; 8 - трубопровод для закачивания цементного раствора; 9 - клапан управления закачиванием цементного раствора; 10 - клапан управления выкачиванием цементного раствора; 11 - клапан сброса высокого давления устройства увеличения давления жидкости; 12 - клапан увеличения давления устройства увеличения давления жидкости; 13 - трубопровод для закачивания теплопроводного масла; 14 - клапан сброса давления в котле; 15 - трубопровод возврата теплопроводного масла; 16 - линия сбора данных о температуре в котле высокой температуры и высокого давления; 17 - линия сбора данных о давлении в цилиндре для имитации обсадной трубы; 18 - линия сбора данных о давлении в котле высокой температуры и высокого давления; 19 - защелка; 20 - датчик давления котла высокой температуры и высокого давления; 21 - масловпускное отверстие для теплопроводного масла из устройства увеличения давления жидкости; 22 - обратный клапан увеличения давления; 23 - термопары в котле высокой температуры и высокого давления; 24 - датчик давления в цилиндре для имитации обсадной трубы; 25 - крышка котла высокой температуры и высокого давления; 26 - отверстие для закачивания цементного раствора; 27 - отверстие для выкачивания цементного раствора; 28 - масловозвратное отверстие для теплопроводного масла из устройства увеличения давления жидкости; 29 - крепежный болт в крышке цилиндра; 30 - крышка цилиндра для имитации обсадной трубы; 31 - нагревательное устройство котла высокой температуры и высокого давления; 32 - уплотнительное резиновое кольцо; 33 - горизонтальная линейка для измерения деформации; 34 - вертикальная линейка для измерения деформации; 35 - цилиндр для имитации обсадной трубы; 36 - нижняя крышка цилиндра для имитации обсадной трубы; 37 - нижняя защелка для цилиндра для имитации обсадной трубы; 38 - нижняя защелка для вертикальной линейки для измерения деформации.
Конкретные способы осуществления
[0024] Чтобы специалистам в данной области техники было легче понять настоящее изобретение, настоящее изобретение дополнительно описано ниже со ссылками на прилагаемые графические материалы. Тем не менее, следует понимать, что объем настоящего изобретения не ограничивается конкретными способами осуществления, и изменения, предложенные специалистами в данной области техники, входят в объем защиты настоящего изобретения, если они находятся в пределах его сущности и объема, определенных и установленных на основании прилагаемой формулы изобретения.
[0025] Со ссылкой на фиг. 1 и фиг. 2.
[0026] Установка для испытаний касательно деформации металлической обсадной трубы в процессе ожидания затвердевания цементного раствора для цементирования скважины содержит котел 1 высокой температуры и высокого давления; воздушный компрессорный насос 2; емкость 3 для перемешивания и накапливания цементного раствора; устройство 4 увеличения давления жидкости; линейки для измерения деформации обсадной трубы; панель 5 регулирования температуры и давления; систему 6 обработки данных; и вычислительное устройство 7 с системой отображения данных.
[0027] Указанный котел 1 высокой температуры и высокого давления на левой стороне снабжен масловпускным отверстием 21 для теплопроводного масла (с обратным клапаном 22 увеличения давления) и датчиками 20 давления котла высокой температуры и высокого давления (установленными и закрепленными посредством защелки 19), а на правой стороне снабжен масловозвратным отверстием 28 для теплопроводного масла и нагревательным устройством 31 котла высокой температуры и высокого давления; котел высокой температуры и высокого давления на левой стороне соединен с устройством 4 увеличения давления жидкости посредством масловпускного отверстия для теплопроводного масла, трубопровода 13 для закачивания теплопроводного масла и клапана 12 увеличения давления, а на правой стороне соединен с устройством увеличения давления жидкости посредством масловозвратного отверстия 28 для теплопроводного масла, клапана 14 сброса давления в котле и трубопровода 15 возврата теплопроводного масла.
[0028] В крышке 25 котла указанного котла высокой температуры и высокого давления выполнены открытые отверстия, в которые вставлены термопары 23; дно котла снабжено отверстием 26 для закачивания цементного раствора и отверстием 27 для выкачивания цементного раствора (отверстие для выкачивания цементного раствора выполнено в сообщении с клапаном 10 управления выкачиванием цементного раствора); котел высокой температуры и высокого давления посредством отверстия для закачивания цементного раствора, трубопровода 8 для закачивания цементного раствора и клапана 9 управления закачиванием цементного раствора последовательно соединен с емкостью 3 для перемешивания и накапливания цементного раствора и воздушным компрессорным насосом 2.
[0029] Указанный котел высокой температуры и высокого давления внутри содержит цилиндр 35 для имитации обсадной трубы; указанный цилиндр для имитации обсадной трубы посредством нижней крышки 36 цилиндра и нижней защелки 37 прочно установлен на дне котла высокой температуры и высокого давления; крышка 30 цилиндра для имитации обсадной трубы надежно установлена и уплотнена посредством крепежного болта 29 и уплотнительного резинового кольца 32; в цилиндр посредством крепежного болта вставлен датчик 24 давления.
[0030] Указанное нагревательное устройство 31 котла высокой температуры и высокого давления, термопары 23 (посредством линии 16 сбора данных о температуре в котле высокой температуры и высокого давления), датчик 24 давления в цилиндре (посредством линии 17 сбора данных о давлении в цилиндре для имитации обсадной трубы), датчики 20 давления котла высокой температуры и высокого давления (посредством линии 18 сбора данных о давлении в котле высокой температуры и высокого давления) последовательно связаны с панелью 5 регулирования температуры и давления, системой 6 обработки данных и вычислительным устройством 7 с системой отображения данных.
[0031] Указанные линейки для измерения деформации обсадной трубы расположены в корпусе котла высокой температуры и высокого давления и содержат горизонтальную линейку 33 для измерения деформации и вертикальную линейку 34 для измерения деформации, применяемые для осуществления измерений при моделировании горизонтальной деформации и вертикальной деформации обсадной трубы в процессе ожидания затвердевания цементного раствора для цементирования скважины.
[0032] Указанная горизонтальная линейка 33 для измерения деформации непосредственно расположена внутри корпуса котла; губка для измерения наружных размеров вспомогательной шкалы горизонтальной линейки сваркой прикреплена к левой стороне цилиндра 35 для имитации обсадной трубы; губка для измерения наружных размеров ее основной шкалы сваркой прикреплена к правой стороне цилиндра для имитации обсадной трубы, при этом сваркой обеспечено то, что отметка «0» расположена точно на одном уровне относительно правой стороны цилиндра 35 для имитации обсадной трубы; горизонтальная деформация цилиндра для имитации обсадной трубы вызывает перемещение вспомогательной шкалы и обеспечивает выполнение испытания касательно величины горизонтальной деформации.
[0033] Указанная вертикальная линейка 34 для измерения деформации расположена внутри корпуса котла с правой стороны (закреплена посредством нижней защелки 38), при этом отметка «0» на ее основной шкале расположена точно на одном уровне относительно нижней крышки 36 цилиндра для имитации обсадной трубы; губка для измерения наружных размеров вспомогательной шкалы сваркой прикреплена к крышке 30 цилиндра для имитации обсадной трубы; вертикальная деформация цилиндра для имитации обсадной трубы вызывает перемещение вспомогательной шкалы и обеспечивает выполнение испытания касательно величины вертикальной деформации.
[0034] Указанный котел 1 высокой температуры и высокого давления представляет собой емкость клиновидной формы.
[0035] Материал указанного цилиндра 35 для имитации обсадной трубы является аналогичным материалу обсадных труб для нефтяных и газовых скважин.
[0036] Указанная система 6 обработки данных выполнена с возможностью обработки в режиме реального времени температуры и давления внутри корпуса котла, а также давления в цилиндре для имитации обсадной трубы; указанное вычислительное устройство 7 с системой отображения данных выполнено с возможностью регистрации данных, предоставленных системой обработки данных, и их отображения в реальном времени.
[0037] Посредством вышеуказанной установки проводят испытания касательно деформации обсадной трубы в процессе ожидания затвердевания цементного раствора для цементирования скважины, при этом конкретный процесс испытания включает следующее:
В начале испытания посредством панели 5 регулирования температуры и давления вводят температуру и давление для испытания; цилиндр 35 для имитации обсадной трубы извлекают из котла 1 высокой температуры и высокого давления; смазывают все места испытательного устройства, снабженные резьбой; и переводят клапан 14 сброса высокого давления в автоматический режим.
[0038] В цилиндр 35 для имитации обсадной трубы заливают дистиллированную воду, пока она не достигнет области рядом с уплотнительным резиновым кольцом 32; последовательно устанавливают резиновое кольцо 32, крышку 30 цилиндра для имитации обсадной трубы и крепежный болт 29 цилиндра для имитации обсадной трубы. Цилиндр 35 устанавливают в котел 1 высокой температуры и высокого давления; прикрепляют к цилиндру 35 линейки; и снимают первоначальные показания. Закрывают крышку 25 котла высокой температуры и высокого давления; ввинчивают в корпус котла термопары 23. В цилиндр ввинчивают датчик 24 давления и ослабляют на половину витка. Включают воздушный компрессорный насос 2 и закачивают в корпус котла тампонажный цемент, пока в него не погрузится прокладка в области крепежного болта 29 в крышке цилиндра для имитации, после чего сразу ввинчивают болт для датчика 24 давления и быстро выключают воздушный компрессорный насос 2, а также закрывают клапан 9. Включают нагревательное устройство и устройство 7 увеличения давления жидкости с обеспечением автоматического регулирования; система сбора данных выполняет сбор данных в реальном времени касательно давления цементного раствора для цементирования скважины, находящегося внутри корпуса.
[0039] После завершения испытания переключают переключатели нагревательного устройства и устройства 4 увеличения давления жидкости на панели 6 регулирования температуры и давления; открывают клапан 14 сброса высокого давления для медленного сброса давления и сбрасывают давление в котле 1 высокой температуры и высокого давления; теплопроводное масло посредством трубопровода 15 возвращают в резервуар хранения масла устройства 4 увеличения давления жидкости. Открывают клапаны 9 и 10 и посредством воздушного компрессорного насоса 2 выводят тампонажный цемент.
Claims (6)
1. Установка для испытаний касательно деформации металлической обсадной трубы в процессе ожидания затвердевания цементного раствора для цементирования скважины, содержащая котел (1) высокой температуры и высокого давления; воздушный компрессорный насос (2); емкость (3) для перемешивания и накапливания цементного раствора; устройство (4) увеличения давления жидкости; линейки для измерения деформации обсадной трубы; панель (5) регулирования температуры и давления; систему (6) обработки данных и вычислительное устройство (7) с системой отображения данных; отличающаяся тем, что указанный котел (1) высокой температуры и высокого давления на левой стороне снабжен масловпускным отверстием (21) для теплопроводного масла и датчиками (20) давления котла высокой температуры и высокого давления, а на правой стороне снабжен масловозвратным отверстием (28) для теплопроводного масла и нагревательным устройством (31) котла высокой температуры и высокого давления; котел высокой температуры и высокого давления на левой стороне посредством масловпускного отверстия для теплопроводного масла и трубопровода (13) для закачивания теплопроводного масла соединен с устройством (4) увеличения давления жидкости, а на правой стороне соединен с устройством увеличения давления жидкости посредством масловозвратного отверстия для теплопроводного масла и трубопровода (15) возврата теплопроводного масла; в крышке (25) указанного котла высокой температуры и высокого давления выполнены открытые отверстия, в которые вставлены термопары (23); дно котла снабжено отверстием (26) для закачивания цементного раствора и отверстием (27) для выкачивания цементного раствора; котел высокой температуры и высокого давления посредством отверстия для закачивания цементного раствора и трубопровода (8) для закачивания цементного раствора последовательно соединен с емкостью (3) для перемешивания и накапливания цементного раствора и воздушным компрессорным насосом (2); указанный котел высокой температуры и высокого давления внутри содержит цилиндр (35) для имитации обсадной трубы; указанный цилиндр для имитации обсадной трубы посредством нижней крышки (36) цилиндра и нижней защелки (37) прочно установлен на дне котла высокой температуры и высокого давления; крышка (30) цилиндра для имитации обсадной трубы надежно установлена и уплотнена посредством крепежного болта (29) и уплотнительного резинового кольца (32); в цилиндр посредством крепежного болта вставлен датчик (24) давления; указанное нагревательное устройство котла высокой температуры и высокого давления, термопары, датчик давления внутри цилиндра, датчики давления котла высокой температуры и высокого давления последовательно связаны с панелью (5) регулирования температуры и давления, системой (6) обработки данных и вычислительным устройством (7) с системой отображения данных; указанные линейки для измерения деформации обсадной трубы расположены в корпусе котла высокой температуры и высокого давления и содержат горизонтальную линейку (33) для измерения деформации и вертикальную линейку (34) для измерения деформации.
2. Установка для испытаний касательно деформации металлической обсадной трубы в процессе ожидания затвердевания цементного раствора для цементирования скважины по п. 1, отличающаяся тем, что указанная горизонтальная линейка (33) для измерения деформации непосредственно расположена внутри корпуса котла; губка для измерения наружных размеров вспомогательной шкалы горизонтальной линейки сваркой прикреплена к левой стороне цилиндра (35) для имитации обсадной трубы; губка для измерения наружных размеров ее основной шкалы сваркой прикреплена к правой стороне цилиндра для имитации обсадной трубы, при этом сваркой обеспечено то, что отметка «0» расположена точно на одном уровне относительно правой стороны цилиндра для имитации обсадной трубы; горизонтальная деформация цилиндра для имитации обсадной трубы вызывает перемещение вспомогательной шкалы и обеспечивает выполнение испытания касательно величины горизонтальной деформации.
3. Установка для испытаний касательно деформации металлической обсадной трубы в процессе ожидания затвердевания цементного раствора для цементирования скважины по п. 1, отличающаяся тем, что указанная вертикальная линейка (34) для измерения деформации расположена внутри корпуса котла с правой стороны, при этом отметка «0» на ее основной шкале расположена точно на одном уровне относительно нижней крышки (36) цилиндра для имитации обсадной трубы; губка для измерения наружных размеров вспомогательной шкалы сваркой прикреплена к крышке (30) цилиндра для имитации обсадной трубы; вертикальная деформация цилиндра для имитации обсадной трубы вызывает перемещение вспомогательной шкалы и обеспечивает выполнение испытания касательно величины вертикальной деформации.
4. Установка для испытаний касательно деформации металлической обсадной трубы в процессе ожидания затвердевания цементного раствора для цементирования скважины по п. 1, отличающаяся тем, что указанный котел высокой температуры и высокого давления представляет собой емкость клиновидной формы.
5. Установка для испытаний касательно деформации металлической обсадной трубы в процессе ожидания затвердевания цементного раствора для цементирования скважины по п. 1, отличающаяся тем, что материал указанного цилиндра для имитации обсадной трубы является аналогичным материалу обсадных труб для нефтяных и газовых скважин.
6. Установка для испытаний касательно деформации металлической обсадной трубы в процессе ожидания затвердевания цементного раствора для цементирования скважины по п. 1, отличающаяся тем, что указанная система обработки данных выполнена с возможностью обработки в режиме реального времени температуры и давления внутри корпуса котла, а также давления в цилиндре для имитации обсадной трубы; указанное вычислительное устройство с системой отображения данных выполнено с возможностью регистрации данных, предоставленных системой обработки данных, и их отображения в реальном времени.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110224439.2 | 2021-03-01 | ||
| CN202110224439.2A CN112782002B (zh) | 2021-03-01 | 2021-03-01 | 一种固井水泥浆侯凝过程中金属套管变形量测试装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2766992C1 true RU2766992C1 (ru) | 2022-03-16 |
Family
ID=75762172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021122684A RU2766992C1 (ru) | 2021-03-01 | 2021-07-29 | Установка для испытаний касательно деформации металлической обсадной трубы в процессе ожидания затвердевания цементного раствора для цементирования скважины |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112782002B (ru) |
| RU (1) | RU2766992C1 (ru) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114994291A (zh) * | 2022-04-21 | 2022-09-02 | 中海石油(中国)有限公司 | 超高温高压窄密度窗口地层的控压固井工艺模拟评价装置及方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU751968A1 (ru) * | 1978-07-21 | 1980-07-30 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Комплексной Автоматизации Нефтяной И Газовой Промышленности | Устройство дл определени предела прочности тампонажных материалов на сжатие |
| SU1739009A1 (ru) * | 1989-11-09 | 1992-06-07 | Тюменский индустриальный институт им.Ленинского комсомола | Стенд дл моделировани процесса передачи избыточного давлени на поверхность обсадных труб через цементную оболочку в интервале многолетнемерзлых горных пород |
| RU2155261C2 (ru) * | 1998-09-09 | 2000-08-27 | Новоуренгойская РГТИ Тюменский округ | Способ испытания обсадных колонн газовых скважин на газогерметичность |
| CN102141365B (zh) * | 2010-01-28 | 2015-04-29 | 上海宝钢工业检测公司 | 钢套筒形变的测量方法 |
| CN106499383A (zh) * | 2016-10-19 | 2017-03-15 | 中海石油(中国)有限公司 | 一种评价固井屏障完整性的方法 |
| CN206868317U (zh) * | 2017-06-07 | 2018-01-12 | 唐山钢铁集团有限责任公司 | 一种烧结机单齿辊循环冷却水*** |
| CN108571313A (zh) * | 2018-05-24 | 2018-09-25 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种井下套管形变模拟装置及方法 |
| CN111504898A (zh) * | 2020-01-10 | 2020-08-07 | 长江大学 | 评价高温高压条件下水泥环界面胶结强度实验装置及方法 |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201191211Y (zh) * | 2008-03-25 | 2009-02-04 | 施晓红 | 油气井固井水泥浆体积变化量测量装置 |
| CN102080514B (zh) * | 2010-12-21 | 2014-01-01 | 中国石油天然气集团公司 | 封隔器井下压缩式封隔器机械参量测试装置及其使用方法 |
| CN103558364B (zh) * | 2013-11-19 | 2015-03-18 | 西南石油大学 | 一种水泥浆塑态体积收缩率的确定方法 |
| CN104121946A (zh) * | 2014-07-21 | 2014-10-29 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于光纤传感技术的智能套管监测*** |
| CN104318032A (zh) * | 2014-11-01 | 2015-01-28 | 西南石油大学 | 流固耦合作用下的油田套损计算方法 |
| CN105241596B (zh) * | 2015-09-23 | 2017-07-21 | 西南石油大学 | 一种热采井注气过程中套管热应力的测试方法及装置 |
| CN106771096B (zh) * | 2016-12-09 | 2019-03-01 | 西南石油大学 | 一种固井水泥环封隔能力动态测试装置及实验方法 |
| CN206554916U (zh) * | 2017-02-13 | 2017-10-13 | 中国石油天然气集团公司 | 水泥环环隙模拟测试*** |
| CN206707694U (zh) * | 2017-05-18 | 2017-12-05 | 西南石油大学 | 一种深水固井中水合物地层固井质量评价实验装置 |
| CN107167396A (zh) * | 2017-07-05 | 2017-09-15 | 西南石油大学 | 工作液温度骤变对井筒力学完整性影响的评价装置及方法 |
| CN107748110B (zh) * | 2017-09-19 | 2020-05-19 | 太原理工大学 | 微机控制电液伺服岩石三轴动态剪切渗流耦合试验方法 |
| CN108533209B (zh) * | 2018-04-02 | 2020-07-10 | 中国石油天然气股份有限公司 | 固井水泥的体积稳定性的确定装置和方法 |
| CN109708595A (zh) * | 2018-11-14 | 2019-05-03 | 中国石油天然气股份有限公司 | 井下套管破损检测方法及装置 |
| CN209432674U (zh) * | 2018-11-27 | 2019-09-24 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种封隔器胶筒的测试装置 |
| CN212428774U (zh) * | 2020-06-04 | 2021-01-29 | 付睿 | 地热井三环压裂缝及循环导热*** |
| CN112253086B (zh) * | 2020-10-15 | 2022-04-12 | 中国石油大学(华东) | 一种固井初始作用力测量装置及方法 |
| CN112414850A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-02-26 | 安徽宇艳智能机械科技有限公司 | 压弯钢构件的实验装置及使用方法 |
-
2021
- 2021-03-01 CN CN202110224439.2A patent/CN112782002B/zh active Active
- 2021-07-29 RU RU2021122684A patent/RU2766992C1/ru active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU751968A1 (ru) * | 1978-07-21 | 1980-07-30 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Комплексной Автоматизации Нефтяной И Газовой Промышленности | Устройство дл определени предела прочности тампонажных материалов на сжатие |
| SU1739009A1 (ru) * | 1989-11-09 | 1992-06-07 | Тюменский индустриальный институт им.Ленинского комсомола | Стенд дл моделировани процесса передачи избыточного давлени на поверхность обсадных труб через цементную оболочку в интервале многолетнемерзлых горных пород |
| RU2155261C2 (ru) * | 1998-09-09 | 2000-08-27 | Новоуренгойская РГТИ Тюменский округ | Способ испытания обсадных колонн газовых скважин на газогерметичность |
| CN102141365B (zh) * | 2010-01-28 | 2015-04-29 | 上海宝钢工业检测公司 | 钢套筒形变的测量方法 |
| CN106499383A (zh) * | 2016-10-19 | 2017-03-15 | 中海石油(中国)有限公司 | 一种评价固井屏障完整性的方法 |
| CN206868317U (zh) * | 2017-06-07 | 2018-01-12 | 唐山钢铁集团有限责任公司 | 一种烧结机单齿辊循环冷却水*** |
| CN108571313A (zh) * | 2018-05-24 | 2018-09-25 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种井下套管形变模拟装置及方法 |
| CN111504898A (zh) * | 2020-01-10 | 2020-08-07 | 长江大学 | 评价高温高压条件下水泥环界面胶结强度实验装置及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112782002A (zh) | 2021-05-11 |
| CN112782002B (zh) | 2022-04-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN206339506U (zh) | 一种测试一维土柱冻胀变形的试验装置 | |
| CN103558136B (zh) | 温度应力环向渗流耦合作用下岩石损伤与渗透测试***和测试方法 | |
| US8794078B2 (en) | Cement testing | |
| US20070056383A1 (en) | Apparatus and method for determining mechanical properties of cement for a well bore | |
| RU2770639C1 (ru) | Установка для испытания влияния теплоты гидратации цементного или бурового раствора на стабильность гидрата природного газа | |
| CN104007135B (zh) | 土工材料体积变化测试方法 | |
| CN107024499A (zh) | 一维土柱冻胀变形测定仪 | |
| CN110108850B (zh) | 一种基于钻孔采样实测的煤层瓦斯压力测试***及方法 | |
| CN107121354B (zh) | 一种测试水下岩溶注浆材料抗分散性质的装置及其使用方法 | |
| RU2766992C1 (ru) | Установка для испытаний касательно деформации металлической обсадной трубы в процессе ожидания затвердевания цементного раствора для цементирования скважины | |
| CN108169462A (zh) | 气窜模拟*** | |
| CN106124741B (zh) | 水泥浆高温沉降稳定性测试装置 | |
| CN101871344A (zh) | 一种称重式气井井筒液面位置的确定方法 | |
| CN109855971B (zh) | 一种模拟深海环境下浮力材料浮力损失的测量方法 | |
| CN115248177B (zh) | 一种基于光纤传感的低渗透岩石突破压力的测量方法及装置 | |
| CN111042801A (zh) | 一种测量环空水泥浆失重的装置及测量方法 | |
| CN105696991A (zh) | 非烃类气体与蒸汽井筒状态的模拟实验装置及实验方法 | |
| CN113720995B (zh) | 旁侧基坑开挖对既有隧道洞周加固影响的离心试验装置 | |
| CN105466833A (zh) | 荷载作用混凝土孔结构演化原位监测方法与试验装置 | |
| CN114136877A (zh) | 一种锚索用水泥浆胶凝强度监测装置及其方法 | |
| CN207751839U (zh) | 一种三联定水头试验仪 | |
| Kong et al. | Thermal pressure due to an ice cap in an elevated water tank | |
| CN114662307B (zh) | 一种高仿真模拟测量固井一界面胶结强度的监测装置 | |
| Mitani et al. | Development of shear-flow test apparatus and determination of coupled properties of rock joint | |
| Bergdahl et al. | New Method of Measuring In-Situ Settlements |