Запорный клапан для испытателя пластов

Запорный клапан для испытателя пластов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к горной промышленности , в частности к оборудованию для испытания пластов в скважинах. Цель - повышение надежности работы клапана за счет исключения разрушения диафрагмы при спуске в скважину, возможности необходимой записи КВД и отбора герметизировэнных проб пластового флюида при испытании глубоких и наклонно направленных скважин. Запорный клапан для испытания пластов включает корпус 1. концы которого соединены с переводниками (П) 2. 3. диафрагму 4, втулку 5. Последняя выполнена с наружными кольцевыми выступами 6, 7 с перегородкой 8 в осевом канале. В верхнем П 2 установлен с возможностью перекрытия его радиальных каналов и радиальных каналов втулки 5 под перегородкой стакан (С) 22. При этом С 22 выполнен на боковой поверхности в нижней частот с диаметрально расположенными окнами. Другой С 28 установлен в нижнем П 3, жестко связан с ним и выполнен на наружной поверхности с кольцевым выступом 29, имеющим осевые каналы с уплотнением на внутренней поверхности под шток 12. Нижний конец штока 12 размещен в С 28. а верхний - жестко связан с дном С 22. Выступ 13, жестко связанный с плунжером 15. верхним торцом взаимодействует с нижней стороной перегородки 8. Диафрагма 4 утолщенной частью поворачивает отверстие Б, которое обеспечивает прямую или обратную циркуляцию жидкости. 1 з.п.ф-лы, 4 ил. О СП ю о со ч

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 В 49/ОО

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР, « i ?!i 3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

В (21) 4689521/03 (22) 10.05,89 (46) 30.06,91. Бюл, f4. 24 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофизики (72) Е.К. Поздеев и О.B. Смороденков (53) 622.245.7(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР йг 1574808, кл. Е 21 В 49/00, 1987. (54) ЗАПОРНЫЙ КЛАПАН ДЛЯ ИСПЫТАТЕЛЯ ПЛАСТОВ (57) Изобретение относится к горной промышленности, в частности к оборудованию для испытания пластов в скважинах. Цель— повышение надежности работы клапана за . счет исключения разрушения диафрагмы при спуске в скважину, воэможности необходимой записи КВД и отбора герметизированных проб пластового флюида при испытании глубоких и наклонно направленных скважин, Запорный клапан для испытания пластов включает корпус 1, концы которого соединены с переводниками (П) 2, .М. „, 1659639 Al

3, диафрагму 4, втулку 5. Последняя выполнена с наружными кольцевыми выступами

6, 7 с перегородкой 8 в осевом канале. В верхнем П 2 установлен с воэможностью перекрытия его радиальных каналов и радиальных каналов втулки 5 под перегородкой стакан (С) 22. При этом С 22 выполнен на боковой поверхности в нижней частот с диаметрально расположенными окнами. Другой С 28 установлен в нижнем П 3, жестко связан с ним и выполнен на наружной поверхности с кольцевым выступом 29, имеющим осевые каналы с уплотнением на внутренней поверхности под шток 12. Нижний конец штока 12 размещен в С 28, а верхний — жестко связан с дном С 22. Выступ 13, жестко связанный с плунжером 15. верхним торцом взаимодействует с нижней стороной перегородки 8. Диафрагма 4 утолщенной частью поворачивает отверстие Б. которое обеспечивает прямую или обратную циркуляцию жидкости, 1 s.n.ô-лы, 4 ил, 3

1659639

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к оборудованию для испытания пластов в бурящихся и законченных бурением как вертикальных, так и наклонно направленных скважинах.

Целью изобретения является повышение надежности работы клапана за счет исключения разрушения диафрагмы при спуске клапана в скважину, возможности необходимой записи кривой восстановления давления (КВД) и отбора герметизированных проб пластового флюида при испытании глубоких и наклонно-направленных скважин.

На фиг. 1 показан клапан в открытом положении, общий вид; на фиг, 2 — та же, в закрытом положении; на фиг, 3 — схема компоновки испытательного оборудования в скважине; на фиг. 4 — вид клапана, поднятого из скважины при переводе пробы флюида в контейнер.

Клапан содержит корпус 1, концы которого соединены с переводниками 2 и 3, в которых выполнены кольцевые проточки А, At и радиальный канал Б в переводнике 2, диафрагму 4, втулку 5 с наружными кольцевыми выступами 6, 7 с перегородкой 8 в осевом канале, с полостью В над перегородкой, с полостью Г пад перегородкой, с радиальными каналами Д над перегородкой, каналами Е, выполненными ниже полости Г с уплотнениями 9, 10 на наружной поверхности обоих концов втулки, раЗмещенных в кольцевых канавках, с отверстием Ж в перегородке 8. На внутренней поверхности от верстия Ж размещено уплотнительное кольцо 11. Шток 12 с резьбой на верхнем конце выполнен со сквозным осевым каналом 3 и радиальным каналом И жестко связан с выступом 13.

Втулка 5 концентрично установлена в корпусе 1. Наружный кольцевой выступ (диск) 13 выполнен с отверстиями К, расположенными вокруг штока 12. Кольцо 14, размещенное в полости В, выполнено из мягкого металла. Плунжер 15 с двумя уплатнительными кольцами 16, 17 размещен в полости Г под выступом 13 и жестко связан с ним, выполнен в виде гладкой втулки.

Фиксатор выполнен из двух колец: верхнее кольцо 18, взаимодействующее с нижним торцом плунжера 15, выполнена с двумя пазами Л на внутренней поверхности с радиальными отверстиями М в пазах, а второе кольцо 19 выполнено с выступами Н на внутренней поверхности и двумя упорами 20 на выступах, концы которых размещены в пазах Л кольца 18. и на концах упоров

20 выполнены радиальные каналы О под

10 С на нижних полках 27 окон П П, подвижно размещен в осевом канале переводника 2 и жестко связан дном 23 с верхним концом

30

35 атмосферным давлением. Полость Ч стака40 на 28 гидравлически связана с полостями В и Х каналами 3, И, С

55 срезные элементы 21, вторые концы которых размещены в радиальных каналах М.

Стакан 22, выполненный с массивным дном 23, с двумя окнами П П1, расположенными одно против другого, с уплотнительными кольцами 24, 25, 26, размещенными в кольцевых канавках на наружной поверхности, с глухим отверстием Р под сочленение с верхним концом штока 12, с отверстиями штока 12.

Стакан 28 (нижний), выполненный с наружным кольцевым выступом 29; с отверстиями (или пазами) 7 вокруг стакана, с уплотнительным кольцом 30 на внутренней поверхности со стороны открытого конца, размещенного в кольцевой проточке, концентрична размещен в осевом канале переводника 3, а кольцевой выступ 29 размещен неподвижна на торце кольцевой проточки

А1 переводника 3. Нижний конец штока 12 размещен в открытом конце стакана 28 с возможностью осевого и кругового перемещения.

Прокладки 31 выполнены по форме "полок" окон П, П> стакана 22, размещены на указанных "полках" над отверстиями С

Кольцевая полость У, образованная внутренней поверхностью корпуса 1, наружной поверхностью втулки 5, торцами кольцевой проточки сообщается с полостью Ф каналами Т и с полостью Х каналами Д, Полость Ц (при установке диафрагмы). образованная внутренней поверхностью радиального канала Б, торцом диафрагмы 4, наружной поверхностью стакана 22, находится под

Компоновка испытательного оборудования„представленная на фиг, 3, содержит запорный клапан 32, пакер 33, испытатель пластов 34, трубы 35, 36, 37, манометры 38, 39, груз-шток 40 (фиг. 2), устройство для разгерметизации полостей компоновок испытательного оборудования.

Клапан работает следующим образом.

В открытом положении (фиг. 1) плунжер

15 жестко связан с диском 13, верхний стакан 22 жестко связан со штоком 12. находится в крайнем верхнем положении, окна П. fit размещены против радиальных каналов Д. прокладки 31 размещены на "полках" окон

П, П1, перекрывая отверстия С, исключают попадание осадка под дно 23 стакана 22. радиальные каналы Д, Е втулки 5 открыты.

Выступ 13, жестко связанный с плунжером .,15, верхним торцом взаимодействует с ниж1659639

Диафрагма 4 (îðãñòåêëo), зафиксированная гайкой, утолщенной частью пере- ЗО

Клапан устанавливается в компоновке испытательного оборудования .через 3-5:35 клапана в процессе испытания пласта, и 40

50 ней стороной перегородки 8, Верхний конец штока 12 с радиальными каналами И размещен в полости B втулки 5 над перего родкой, второй конец (нижний} штока 12 размещен в верхней части полости Ч стакана 28. Осевой канал 3 в штоке 12 гидравлически связывает внутреннюю полость Ч стакана 28 с полостью В, Х втулки 5 над перегородкой через каналы И, С, Уплотнительные кольца 24, 25 стакана

22 находятся в осевом канале корпуса: одно выше радиального канала Б, второе 25 ниже канала Б, кольцо 26 находится в осевом канале втулки 5 выше радиального канала

Д.

Уплотнительные кольца 16, 17, размещенные в кольцевых канавках плунжера 15, находятся выше радиальных каналов F втулки ".

Упоры 20 кольца 19 =. àôèксированы кольцом среэными элементами 21. а кольцо

18 жестко зафиксировано торцом нижнего конца вгуГки 5 и верхним торцом кольцевого выступа 29 стакана 28, нижний торец выступа 29 размещен на торце кольцевой проточки А; переводника 3. Кольцо 14 находится в полости В втулки 5 на верхней поверхности перегородки 8. крывает отверстие Б, которое обеспечивает прямую или обратнчю циркуляцию жидкости. труб выше испытателя пластов (фиг. 3), Количество труб от испытателя до клапана выбирается из условия. обеспечивающего исключение подьема шлама до зависит от конкретных условий (чистоты труб. забоя скважины, промывочной жидкости и др.)

При создании заданной депрессии на пласт полость труб выше испытателя пластов предварительно заполняется до определенного уровня жидкостью. Клапан опускается в скважину на насосно-компрессорных трубах.

При достижении заданной глубины устанавливают пакер 33 (фиг, 3), открывается впускной клапан испытателя пластов 34, жидкость или гаэ из исследуемого пласта поступает в полость труб 35, 36, проходит через клапан 32 в трубы 37. Манометры 38 и 39 регистрируют кривую притока. Для записи кривой восстановления давления клапан 32 закрывают путем сброса в полость труб груз-штока 40 (фиг. 2), который, достиг5

25 нув глубины установки клапана, ударяется о массивное дно 23 стакана 22 (фиг. 2).

Отударагруз-штока стакан 22,шток12 с выступом 13 и плунжер 15 перемещаются вниз, воздействуя на верхний торец кольца

18, которое передает усилие на срезные элементы (штифты) 21. Штифты 21 срезаются, и плунжер 15, кольцо 18, шток 12 синхронно со стаканом 22 перемещаются в крайнее нижнее положение.

Нижний торец стакана 22 опирается на кольцо 14 в полости В (см, фиг. 2), кольцо 18 опирается на выступы Н кольца 19. Упоры

20 размещаются в кольцевой полости Г, образованной внутренней поверхностью плунжера 15 и наружной поверхностью штока 12. Нижний конец штока 12, размещенный в полости Ч стакана 28, перемещается вниз, ажидкость,,находящуюся под торцом шток=. 12, вытесняет в полости B и Х по осевому и радиальному каналам 3 и И в штоке.

Уплатнительные кольца 16, 17 на плунжере 5 размещаются одно ниже, а второе выше канала Е.

Окна П, П1 стакана 22 размещаются в полости В втулки 5 ниже каналов Д. Уплотни-,ельные кольца 25, 26 на стакане 22 размещ-:þòñÿ одно ниже, второе выше радиальных каналов Д.

Уплотнительное кольцо 24 стакана 22 размещается ниже радиального отверстия

Б в переводнике 2. Кольцевая полость У, образованная внутренней поверхностью корпуса 1, наружной поверхностью втулки

5, верхними и нижними торцами переводников 3 и 2, с этого момента с пробой пластового флюида изолирована от полости Ф осевого канала переводника 3 плунжером

15, а от полости Х осевого канала переводника 2 уплотнительными кольцами 25, 26 стакана 22, Радиальные канал И в штоке 12 находится над перегородкой 8 втулки 5, что исключает сообщение полости Г с полостью В и Х после закрытия клапана.

Жидкость, находящаяся во внутренней полости плунжера 15 под выступом 13, во время движения плунжера вниз перетекает по отверстиям К в полость Г над выступом

13, что исключает гидравлический удар под плунжером 15 при движении его вниз при закрытии клапана, С момента закрытия клапана 32 (см. фиг.

3) полость труб 35, 36, находящихся между, испытателем пластов 34 и клапаном 32, находится под давлением, величина которого равна пластовому давлению и изолирована от полости труб 37, размещенных над клапаном 32, Кольцевая полость У в клапане 32

1659639

20

50 (см. фиг. 2) изолирована от полости труб 37 и 35, 36 стаканом 22 и плунжером 15 и заполнена флюидом под давлением, величина которого раВна ддВпению столба жидкости в полости труб 37 в конце притока. Полость

Ц радиального канала Б в корпусе сооГ щается с полостью труб 37 (при установленной диафрагме см. фиг. 2), но остается изолированной От затрубного пространстВВ диафрагмой 4. Если диафрагма 4 не установлена в клапане, при закрытии клапана 32 одновременно открывается радиальный канал,Б, и в процессе регистрации КВД осуществляется обратная циркуляция и вытеснение пластового флюида. 8 этом случает обеспечивается совмещение двух операций: регистрац . КВД и вытеснение пластового флюида. Сигналом на поверхности о том, что груз-шток закрыл клапан 32 и открыл радиальный клапан Д является поло>кение статического уровня на устье в скважине, который начинает снижаться при перетоке скважинной жидкости в полость труб 37 через радиальный канал Б за счет разности уд. Весов. После перемещения в крайнее нижнее положение стакан 22, шток 12 и ппунжер 15 остаются в нижнем положении, так как гидравпически уравноВешены и на них отсутствует выталкиВаю щее усилив от наличия перепада давления под клапаном 32 и в полости труб 37.

Манометры 38,39 регистрируют кривую восстановления давления.

После записи КВД (фиг. 3) пакер 33 снимают, впускной клапан испытателя пластов

34 закрывается, производят подъем инструмента, полость труб 35. 38 находится под избыточным давлением, равным ппастовому, а кольцевая полос гь У клапана 32 находится под избыточным давлением, величина которого равна весу столба жидкости в трубах 37 над клапаном В конце притока В момент закрытия клапана, Для освобождения полости труб 37 от пластового флюида срезается диафрагма 4 (фиг. 2) избыточным давлением в трубах и обратной циркуляцией вытесняют нефть или пластовую Воду в специальную емкость, Полость труб 35, 36 под клапаном 32 выше испытателя пластов 34 остается под избыточным давлением.

Устройство 41 для разгерметизации полостей в компоновках испытательного оЬОрудования, установленное под запорным клапаном 32, закрыто. При подъеме инструмента иэ скважины давление в трубах 35, 36 под клапаном сохраняется избыточное. По-. сле подъема клапана на скважины из него удаляют груз-шток 40, на устье скважины к устройству 41 подсоединяют трубку высокоm давления с манометром и, раэгерметизируя замкнутую полость труб 35. 36, переводят пробу пластового флюида в контейнеры или канистры, После того, как в полости труб 35, 36 давление будет равно атмосферному, отвинчивают от устройства 41 клапан 32 (фиг.

3) с герметизированной пробой в полости У (фиг. 2). Открытые концы верхнего и нижнего клапанов промывают водой. В муфту верхнего конца клапана 32 (фиг. 4) навинчивают заглушку 42 с устройством

43 для перевода проб, а на нижний конец навинчивают заглушку 44 с краном 45 высокого „цавления, На гладкий конец штока 46 устройства 43 устанавливают муфту 47 с уплотнительными кольцами 48, 49 на внутренней поверхности. К штуцеру 50 и крану 45 подсоединяют трубки 51, 52 высокого давпения, к трубкам 51 подсоединяют ручной насос, к трубке 52 подсоединяют контейнер для проб флюида, С помощью насоса через трубку 51 заполняют полость Ф жидкостью (соленой водой). За маховик 53 вращают шток 46, сочлененный с винтом 54 поршня

55.

Поршень 55 с винтом 54 перемещаются вверх отйоситепьно корпуса переводчика 2 совместно со стаканом 22, штоком 12 и ппунжером 15, так как защелки 56 эа торцы окна П, П1 зафиксированы со стаканом 22.

Радиальные каналы Д, Е втулки 5 приоткрываются. При подаче жидкости в полость Ф калана 32 при открытых каналах Е и Д втулки 5 пластовый флюид Вытесняется из коль- цевой полости У в контейнер через окна П, П стакана 22, осевые каналы в поршне 55, штоке 46, штуцер 50 и трубке 52.

После освобождения полости У от пластового флюида клапан 32 промывают, производят полную разборку, визуально проверяют состояние уплотнительных колец и состояние сопрягаемых поверхностей всех деталей, негодные детали заменяют.

Сборка клапана производится в обратной последовательности. Подготовленный к работе клапан проверяется на герметичность созданием избыточного давления в полости

Ф при открытом верхнем конце клапана, затем в полости Х при открытом нижнем конце клапана.

Формула изобретения

1. Запорный клапан для испытателя пластов, содержащий полый корпус, связанный с нижним и верхним имеющим радиальный канал i переводниками i, жестко установленную в корпусе втулку с осевым ч аналом, перегородкой и радиальными ка10

1659639

9 налами над и под последней, и образующую с корпусом кольцевую полость, размещенный в отверстии перегородки шток с наружным кольцевым перфорированным выступом и осевым и радиальным каналами, установ- 5 ленный под кольцевым выступом штока полый плунжер с фиксатором и размещенную в радиальном канале верхнего переводника диафрагму, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы кла- 10 пана за счет исключения разрушения диафрагмы при спуске клапана в скважину, возможности необходимой записи кривой восстановления давления и отбора герметизированных проб пластового флюида при 15 испытании глубоких и наклонно направленных скважин, он снабжен стаканами,. один иэ которых установлен в верхнем переводнике с возможностью перекрытия его радипо альных каналов и радиальных каналов втулки над перегородкой и выполнен на боковой поверхности в нижней части с диаметрально расположенными окнами, а другой стакан установлен в нижнем переводнике, жестко связан с ним и выполнен на наружной поверхности с кольцевым выступом, имеющим осевые каналы с уплотнением на внутренней поверхности под шток, нижний конец которого размещен в стакане, а верхний жестко связан с дном стакана, установленного в верхнем переводнике, причем осевой канал в штоке выполнен сквозным, в его кольцевой выступ жестко соединен с плун жером.

2. Клапан по и. 1, отличающийся тем, что площади сечений обоих концов штока выполнены равными.

1659639

Составитель А.Симецкая

Редактор М.Бандура Техред M.Mîðãeíòàë Корректор Н.Король

Заказ 1829 Тираж Збб Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, >К 35, Рэушская наб., 4/5

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