Прямоточный полнопроходной пластоиспытатель

Прямоточный полнопроходной пластоиспытатель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для испытания объектов в глубоких скважинах на нефть, газ и воду. Цель изобретения - повышение достоверности отбора пробы. Пластоиспытатель состоит из соединенных друг с другом узлов А и Б шарового клапана с присоединительным переводником и гидравлического привода та

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РОЦИАЛИСТИЧЕОНИХ

РЕСПУБЛИН (!9) (2!2

А1

О1)з Е 21 В 47/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМЪ» СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬ1ТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21): 4494906/ОЗ (22) 17.10.88 (46) 15.01.91. Бил.. М 2 (71) Северокавказский государственный научно-исследовательский H проектньк институт нефтяной промьпцленности (72) 11.C,Варламов и О.В.Пилюцки Ъ (53) 622.24 1(088.8) (56) Патент США У 3856085 кл. 166-264, 8 21, В 47/00, ппублик.

1974 °

{54) ПРЯМОТОЧНЫЙ ПОЛНОПРОХОДНОЙ

ПЛАСТОИСПУТАТЕЛЪ

{57) Изобретение относится к нефтегазодобынанщей промьпиленности и предназначено для испытания объектов в. глубоких. скважинах на нефть, газ и воду. Цель изобретения - повьппение достоверности отбора пробы. Пластоиспытатель состоит иэ соединенных друг с другом узлов А и Б шарового клапана с присоединительным переводником и гидравлического привода яа4"

1620621 5

15 рового.клапана. С узлом Б соединен узел С дожимной газовой камеры (ГК)

,42 с плавающим кольцевым поршнем (КП) 43. С .последним соединен ме ханизм Д временной задержки с узлом для присоединения к пробоотборнику.В .корпусе 46 механизма Д установлен нодi пружиненный полый шток 52 с радиальным отверстием 58 с возможностью сообщения его с радиальным отверсти. ем 49 корпуса 46. На корпусе 46 жестко закреплен фиксатор 47. Шток

52 со стороны фиксатора 47 .выполнен с кольцевой проточкой 67 и с дополнительными сообщенными между собой .радиальными отверстиями 56 и 57 для сообщения полости затрубного прост.Изобретение относится к нефтегазодобывающей промьппленности, в частно.сти к пластоиспытательному оборудованию на трубах, и предназначено для испытания объектов в. глубоких скважинах на нефть, гаэ или воду.

Целью изобретения является повы- 30 шение достоверности отбора пробы.

На фиг. 1 изображен прямоточный полнопраходной пластоиспытатель, раз рез, на фиг. 2 механизм временной задержки в положении "Пакеровка", разрез, на фиг. 3 - то яе, в полоl жении ."Задержка", на фиг. 4 - компоновка пластоиспытателя в скважине.

Пластоиспытатель содержит запор:ный шаровой клапан А, силовой гидравлический привод Б, дожимную га-. зовую камеру С и механизм временной задержки Д.

Запорйый шаровой клапан А включает корпус 1 с конической присоеди- 45 нительной резьбой 2 в верхней части и

Цилиндрической резьбой 3 в нижней части. В верхней части корпус 1 снабжен упорным седлом 4„ установленным и цилиндрической стойке 5 с 50 радиальными отверстиями 6. Внутренняя осевая полость стойки 5 образу" ет начало прямоточного полнопроходного канала 7 пластоиспытателя. В нижней части корпус 1 снабжен.каналами 8, расположенными по окруяности утолщенной нияней части корпуса 1. Во внутренней цилиндрической полости 9 корпуса 1 подвияно устапонранства с полостью КП 43 узла С дожимной ГК 42 через дополнительные радиальные отверстия 48, выполненные в корпусе 46 механизма Д. При создании дополнительной нагрузки на оборудование до взятия: пробы срабатывает фиксатор 47, выходит из проточки 67 штока 52 и перемещается до упора в торец бурильного замка 69.

Отверстия 48 на корпусе 46 совмещаются с отверстием 57 и сообщают полость эатрубного пространства с полостью под КП 43. Давление в ГК 42 компенсируется и поршень 32 узла Б остается в равновесном состоянии, т.е. работа пластоиспытателя блокируется, 4 ил. лена вилка 10, снабженная в верхней части открытыми пазами 11, а в нияней части — цилиндрическим штоком

11а, золотниковым клапаном, образованным радиальными отверстиями 12, уплотнительными элементами 13-15.и цилиндрической осевой расточкой в утолщенной нижней части корпуса 1, выполненной диаметром, равным диаметру штока . 110.

Во внутренней цилиндрической расточке вилки 10 подвияна и герметично (относительно вилки 10) установлен стакан .16 с уплотнением 17. Стакан 16 жестко зафиксирован в проточке 18 корпуса 1. В стакане 16 через пружину 19 установлено нижнее седло 20 с уплотнительными элементами 21 и 22. !ежду верхним 4 и нижним

20 седлами подпружиненно. установлен шар 23 с осевым каналом 24. Параллельно осевому каналу 24 шар 23 снабжен торцами, на которых жестко и противополояно установлены два выступа 25. Начала канала в корпусе 1, осевой канал 24 шара.23 и осевая проточка 26 вилки 10 образуют прямоточный полнопроходной канал запорного шарового -клапана A.

Силовой гидравлический привод Б содержит корпус 27, в верхней части которого имеется резьба для соединения с корпусом 1 шарового запорного клапана А и радиальные отверстия 28, а в нижней утолщенной части - каналы 29, расположенные по окружности, 1á2Î621 6

5 и присоединительная резьба 30. Во внутренней цилиндрической полости 31 ксрпуса 27 установлен силовой поршень 32 с уплотнением 33. Поршень

32 жестко соединен с полым штоком

34, который в верхней части герметично свинчен с вилкой 10, а в нижней части подвижно и герметично установлен в осевой расточке утолщенной 10 части корпуса 27 и снабжен уплотнением 35. В полости 31, которая является частью газовой камеры С, устаночлена силовая пружина 36.

Поршень 32 и шток 34 выполнены так,15 что верхняя и нижняя поверхности поршня 32 имеют. одинаковую рабочую площадь. Осевой проход в штоке 34 образует прямоточный канал в гидроприводе Б.

Дожимная газовая камера С включает В полый корпус 37, в. верхней части снабженный резьбой для соединения с узлом привода Б, а в нижней утолщенной части — каналами 38, расположенными по .окружности, и присоединительную 25 резьбу 39. В нижнюю часть корпуса

37 герметично и соосно ввинчен гладкий полый. шток 40, верхняя часть которого, снабженная уплотнением 41. подвижно входит н осевую расточку .корпу- 0 са 27.привода Б. В кольцевом .пространстве 42, образующем газовую камеру, подвижно установлен плавающий кольцевой раздельный поршень 43, снабженный уплотнительнымн элемента- 35 ми 44 и 45, в нижней части. имеющий кольцевую выточку, образующую полость под кольцевым поршнем 43, Асевой проход в штоке 40 образует пря,моточный канал н дожимной. газовой. 40 камере С.

Механизм временной задержки Д содержит полый корпус 46, в верхней части снабженный резьбой для соединения с корпусом 37 газовой камеры 45

С, а в нижней части — фиксатором 47.

На боковой. поверхности корпуса .46 имеются дополнительные радильные впускные отверстия 48 и отверстия . 49. Внутренняя цилиндрическая рас- щ точка корпуса 46 в нижней части имеет кольцевой уступ 50, который переходит на осевую расточку меньшего диаметра . Во внутренней полости .корпуса 46 подвижно установлен подпружиненный многоканальный золотник ввиде поршня 51 со штоком 52. Для устранения вращения штока 52 относительно корпуса 46 он через продольный

Ф паз 53 подвижно соединен с пальцем

54, жестко закрепленным в корпусе 46.

Поршень 51 золотника снабжен вертикальными каналами 55, соединенными с. радиальными отверстиями 56 и 57. Ниже отверстий 57 расположены.радиальные отверстия 58, которые соединены с, осевым прямоточным каналом 59 в штоке 52. Между радиальными отверстиями 56, 57 и 58 расположены уплотнительные элементы 60-64. Для удержания золотникового переключателя 51 в крайнем нижнем положении внутри корпуса 46 установлена предварительно сжатая пружина 65.

Шток 52 в верхней части снабяен углотнением 66 и подвижно входит в осевую цилиндрическую расточку корпуса 37 газовой камеры .С. Отверстия

48 и 56> каналы 55 и уплотнительные элементы 60 и 61 образуют отключающий клапан, а отверстия 49 и 58, полнопроходной канал 59 в штоке 52 и уплотнительные элементы 63 и 64 — уравни-. тельный клапан. В нижней. части шток

52 снабжен проточкой 67 и концевой трубной резьбой 68, через которую он жестко и герметично .свинчен с замковым ннппелем 69 для присоединения к пробоотборпику П {фиг.4).

Устройство работает следующим образом.

Перед спуском в скважину все секции А, Б, С и Д пластоиспытателя должны быть герметично свинчены между собой и приведены в состояние, показанное на фиг.1. При этом шаровой клапан 23 герметично перекрывает осевой канал 7, каналы 8 и отверстия 12 на штоке вилки 10. разобщены, поршень

32 под .действием предварительно сжатой пружины 36 находится в крайнем верхнем положении.

Газовые камеры 31 и 42 заполняются газом (азотом) при давлении 10157 от ожидаемого гидростатического в скважине на глубине спуска оборудования.. Под действием того начального давления B газовой к .мере С кольцевой поршень 43 находится в крайнем нижнем положении. Золотниковый переключатель 51 механизма временной задержки Д по действием предварительно craxoA пружины 65 находится в крайнем нижнем положении.

При этом боковые отверстия 48 и 49 на корпусе 46 совмещены с отверсти7

1620621 ями 56 и 58 золотникового переключателя 51.

Компоновка пластоиспытательного оборудования, спускаемого в скважи-, .ну на трубах, показана на фиг.4..В

5 колонну обсадных труб (0T). на:бурильных трубах (БТ) спускается. одна из типовых компоновок: утяжеленные бурильные трубы (УБТ), циркуляционный 1п .клапан (К),- узлы пластоиспытателя А, Б, С и Д (фиг,1)., затем пробоотборник (П), вспомогательное оборудование (0) и пакерующее устройство (ПК) с опорой на стенки. колонны ОТ с фильтром (Ф).

По мере спуска оборудования и скважину. проявляется действие все нарастающего гидростатического давления в затрубном пространстве скважины. Это давление через отвер1 стие 28 узла Б воздействует на верхнюю поверхность поршня 32, стремится вывести его из состояния равно- . ,весия и сместить вниз. 25

Однако этого не происходит, поршень 32 остается. уравновешенным благодаря тому, что давление в затруб ном,пространстве через отверстия 48 и 49:узла Д.и отверстия 56, 55 и 38 воздействует на нижнюю пбверхность кольцевого поршня 43 дожимней камеры .42 узла С. Поршень 43 перемещаЕтся вверх, сжимает газ до величины гидростатическог6, давления, Поскольку рабочие площади поршня 32 сверху

35 и снизу равны по величине, поршень 32 остается уравновешенным. Так, на протяжении всего спуска оборудования в . скважину автоматически поддерживается.равновесие поршня 32 силового привода Б. С целью обеспечения замещения жидкости из осевого канала оборудования в затрубное пространство скважины в процессе спуска ис.пользуется уравнительный клапан, расположенный в золотниковом переключателе Д и образованный отверстиями 49 и 58 в позиции, показанной на фиг.1 По достижении заданной глуби..ны спуска пластоиспытательного обору.дования производится пакеровка скважины сжимающей нагрузкой от дейст вия веса УБТ (фиг.4). При этом золотниковь|й переключатель 51 узла Д переходит во вторую осевую позицию, показанную на фиг.2, и удерживается фиксатором 47> в результате чего полость эатрубного пространства скважины отсекается от полости осевого канала 59 (отверстия 49 и- 58 разобщень1), а также от полости под плавающим кольцевым поршнем 43 (отверстия

48, 56 и 57 разобщены), В этом положении давление в газовых камерах 42 и 31 стабилизируется и далее не компенсируется при изменении давления в затрубном пространстве скважины. В этом состоянии пластоиспыгатель готов к работе. Для этого в затрубном пространстве создается давление 1-го уровня, соответствующее рабочему давлению силового привода Б пласто". испытателя. Поскольку теперь давление под поршнем 32 не компенсируется, а над поршнем 32 увеличивается (сообщение с затрубным пространством скважины через отверстия 28 постоянно), поршень 32 выходит из равновесия и движется вниз на величину рабочего хода . В результате движения поршня 32 вниз через шток 34 передается движе ние вилке 10, которая по ходу дви жения совмещает каналы .8 и 12, в реI

:зультате чего. снимается перепад дав ления на.шаровой клапан 23 (жидкость обходит шар через полость 9 и отвер- . стия б), а затем поворачивает шаровой клапан 23,на угол 90, в результате чего канал 24 в шаре 23 совмещается с осевым каналом 7. Пластовый. флюид ,через прямоточные каналы .59, 26, 24 и 7 начинает поступать в бурильные трубы. Это соответствует 1-му откры тому периоду испытания объекта в

1 скважине. Затем давление в затрубном пространстве скважины сжимают до исходного, в результате чего под действием усилия сжатой пружины 36 и газа.в. газовых камерах 31 и 42 поршень 32 возвращается вверх .и через вилку 10 поворачивает клапан 23 на закрытие. Начинается 1-й закрытый период для снятия кривых характеристик пласта (ЕВД).

Путем создания и снятия давления в затрубном пространстве скважины можно выполнить несколько открытых и закрытых периодов испытания.

Однако любое испытание объекта в скважине ставит целью отбор качественной пробы пластового флюида. В пластоиспытательном оборудовании, управляемом затрубным давлением, для этой цели имеются специализированные пробоотборники, приводимые в дейст.вие также давлением, создаваемым в

1620621 затрубном пространстве скважины, но по величине выше уровня давления, необходимого для работы пластоиспытателя. Это обстоятельство снижает качество отбора пробы,так как отбор пробы

5 производится при открытом клапане пластоиспытателя, т.е. в открытом периоде испытания, в результате чего отобрать пробу при давлении, близ-. ком к плястовому, не удается. Это, возможно только в конце закрытого периода испытания. Однако для. этого нужно, чтобы пластоиспытатель в пе риод отбора пробы не реагировал на давление, создаваемое в затрубном пространстве, т..е. был блокирован.

Перед взятием пробы лластового флюида на пластаиспытательное оборудование в конце закрытогО периода испытания создается дополнительная кратковременная сжимающая нагрузка, в результате которой срабатывает фиксатор 47 и золотниковый перекл очатель (механизм временной задержки) переходит в состояние третьей осевой позиции, как показано на фиг.З. При этом цанговый фиксатор 47 выходит из проточки 67 штока 52 и перемещается до упора в торец бурильного замка 69, Отверстия 48 на корпусе 46 совмещаются с отверстиями 57 и сообщают полость затрубного пространства скважины с полостью под плавающим кольцевым поршнем 43, давление в газовой камере вновь компенсируется и, следовательно, поршень 32 силового привода Б остается в состоянии равновесия, т.е. работа пластоис- . пытателя блокирована. После этого в эатрубном пространстве скважины создается давление, равное рабочему давлению пробоотборника, что приводит к

° срабатыванию пробоотборника при за-. крытом клапане пластоиспытателя. Fcли необходимо продол жть. испытания. объекта в скважине, следует приподнять инструмент в скважине и перевести золотниковый переключатель Д во вторую осевую позицию, показанную на фиг.2.

Формула изобретения

Прямоточный полнопроходной пластоиспытатель, содержащий узел шарового клапана с дрисоединительным переводником, узел гидравлического привода шарового клапана, соединенный с узлом шарового клапана, узел дожимной газовой камеры с плавающим

КОЛЬЦЕВЫМ ПОРШНЕМ,: СОЕДИНЕННЫЙ С узлом гидравлического привода, механизм временной задержки с узлом для присоединения к пробоотборнику, соединенный с узлом дожимной газовой камеры и выполненный в виде корпуса с радиальными отверстиями и установленным в нем подпружиненным полым штоком с радиальным отверстием с воэможностью сообщения его с радиальным отверстием корпуса, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения достоверности отбора пробы,, он снабжен жестко закрепленным на корпусе механизма временной задержки фиксатором,в корпусе механизма временной задержки выполнены дополнительные радиальные отверстия, шток механизма временной задержки со стороны фиксатора выполнен с кольцевой проточкой и с дополнительными сообщенными между собой радиальными отверстиями для сообщения полости эатрубного пространства с полостью плавающего кольцевого поршня узла дожимной газовой камеры через допол-. нительные радиальные отверстия в корпусе механизма временной задержки.

1б 20621

1620621

Составитель Г.Маслова

Редактор А.Лепнина Текре т. И.Дидык

Корректор С.Шевкун

Заказ 4227 Тираж Подпис:;ое

ВНИИПИ Государственного комитета па изобретениям и открытиям ири ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101