Циркуляционный клапан для испытания пластов

Циркуляционный клапан для испытания пластов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ((ц76895О

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.02.77 (21) 2454884/22-03 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень № 37 (45) Дата опубликования описания 07.10.80 (51) М. К.

Е 21В 49/00

Государственный йомитет

СССР, по делам изобретений и открытии (53) УДК 622.245.7 (088.8) (72) Авторы изобретения

И. П. Герцен, Н. Ф. Рязанцев и Э. M. Тосунов (71) Заявитель

Северо-Кавказский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (54) ЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ КЛАПАН ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ

ПЛАСТОВ

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности, к циркуляционным клапанам, применяемым при испытании нефтяных и газовых скважин в процессе их бурения, и предназначенным для заполнения труб до заданного уровня и для замещения отобранного при испытании флюида промывочной жидкостью.

Известен циркуляционный клапан для испытания пластов. Он состоит из корпуса с боковыми отверстиями, перекрываемыми полым штоком, центральный канал которого перекрыт обратным клапаном, и фиксатора положения полого штока в виде ступенчатого патрубка, жестко связанного с корпусом с закрепленной в нем при помощи срезных шпилек подвижной втулки (1)

В практике работ с устройством имеют случаи либо неполного закрытия отверстий, либо самопроизвольного преждевременного их открытия.

Для среза тарированных шпилек с целью открытия отверстий необходимо определенное, наперед заданное, давление, которое должно быть заведомо больше давления, при котором отверстия закрывались. В связи с этим и затрудняется управление работой клапана с поверхности. Кроме того, из практики аналогичных устройств известно, что тарированная шпилька является не совсем надежным элементом, давление среза ее обычно колеблется в достаточно широких пределах.

5 Известен также циркуляционный клапан для испытания пластов, включающий корпус с радиальными каналами, размещенный в корпус полый подпружиненный шток, образующий с корпусом кольцевую камеру, 10 обратный клапан и фиксатор положения штока (2).

Этот клапан имеет весьма сложную конструкцию и переключение позиций клапана возможно только в том случае, если забой15 ное давление в трубах выше давления в кольцевом (затрубном) пространстве скважины. Последнее обстоятельство во многих случаях вызывает необходимость создания в трубах высокого давления, особенно, если

20 при испытании глубоких скважин в трубы отобрано большое количество нефти или газа.

Целью изобретения является повышение надежности управления работой клапана

25 путем снижения давления, при котором происходит переключение клапана. Поставленная цель достигается тем, что в кольцевой камере установлен подвижный поршень, причем надпоршневая полость запол3З иена сжатым газом, а подпоршневая сооб1цена с цейтральным каналом штока, причем циркуляционный клапан снабжен дополнительным обратным клапаном, соединяющим при повышении давления центральный канал штока со скважинным пространством.

На фиг. 1 показан продольный разрез общего вида устройства с открытыми боковыми отверстиями; на фиг. 2 — развертка внутренней поверхности втулки с лабиринтным пазом.

Устройство содержит корпус, состоящий из переводников 1, 2, 3 и 4, имеющий радиальные каналы А, перекрываемые полым подпружиненным штоком 5, имеющим центральный канал Б, который перекрыт обратным клапаном 6, выполненным в виде шара. Полый шток 5 размещен концентрично в корпусе, образует с ним камеру 7 и удерживается в заданном положении относительно корпуса при помощи фиксатора, выполненного в виде поворотной втулки 8, имеющей на внутренней поверхности лабиринтный паз «В», по которому скользит выступ 9 полого штока 5, упорной втулки

10 и пружины 11. Между стенками корпуса и полого штока 5 размещен поршень 12, разделяющий кольцевую камеру на две части. Верхняя часть, компенсационная камера, через отверстие Г и запорный вентиль

13 заполняется инертным газом до определенного давления. Нижняя часть камеры при помощи радиального отверстия Д в штоке 5 сообщена с центральным каналом полого штока 5. В переводнике 4 корпуса размещен дополнительный обратный клапан, содержащий клапан 14, пружину 15 и седло 16. На одну сторону клапана 14 через канал E воздействует давление жидкости в затрубном пространстве скважины, а на другую сторону — через канал K давление в центральном канале Б полого штока 5. Для герметизации зазоров служат уплотнительные кольца 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23.

Работает циркуляционный клапан следующим образом.

Во время спуска его в скважину через открытые отверстия А в корпусе, центральный канал Б и открытый обратный клапан

6 происходит заполнение труб. При этом давления в затрубном пространстве и в полости труб всегда примерно равны. Изменение давления при спуске через радиальное отверстие Д передается в нижнюю часть компенсационной камеры 7, и благодаря наличию поршня 12 давление газа в верхней части компенсационной камеры поддерживается примерно равным давлению жидкости в скважине.

Когда уровень жидкости в трубах достигнет величины, на которую необходимо заполнить трубы исходя из технологических соображений, в полости труб над обратным клапаном 6 при помощи насосного агрегата

65 повышают давление. Г1ри этом закрывается обратный клапан 6, и он вместе со штоком

5, преодолевая сопротивление пружины 11, начнет перемещаться вниз относительно корпуса. Шток 5 перекроет отверстия А в корпусе, причем уплотнение 20 будет находиться выше отверстий А, а уплотнение 21 будет находиться ниже этих отверстий. В момент перекрытия уплотнением 20 отверстий А, шток 5 будет входить в замкнутую полость, заполненную жидкостью. При этом в полости труб под обратным клапаном 6 и в центральном канале Б штока 5 начнет повышаться давление. Под действием этого откроется дополнительный обратный клапан 14 и он перепустит дополнительный объем жидкости из подклапанной полости труб в затрубное пространство скважины.

Таким образом шток 5 беспрепятственно дойдет до назначенного места. Местоположение штока 5 определяется положением выступа 9 в лабиринтном пазе В поворотной втулки 8. При закрытии отверстий выступ 9 скользит по этому пазу из положения а в положение б. Затем отключают насосный агрегат, давление в трубах снижается до первоначального, закрывается дополнительный обратный клапан 14. Под действием пружины 11 фиксатора шток 5 поднимется вверх, выступ 9 перемещается по лабиринтному пазу В и попадает в положение в. Однако в этом положении отверстия А остаются перекрытыми уплотнениями 20 и 21 штока 5. Дальнейший спуск испытателя пластов происходит без заполнения бурильных труб.

В процессе проведения испытания переток жидкости в бурильные трубы осуществляется через канал К в переводнике 4, центральный канал Б и открытый обратный клапан 6.

При необходимости создания циркуляции во время подъема инструмента для замещения отобранного флюида буровым раствором, повторно повышают давление в трубах над обратным клапаном 6 и обратный клапан закрывается. Затем в зависимости от разности давления в трубах и затрубном пространстве действие клапана происходит следующим образом.

В глубоких скважинах, особенно при получении из пласта притоков нефти или газа, перепад давления, действующий на трубы, обычно довольно высок и достигает до 250 — 300 кгс/см и выше. В этом случае при повышении давления в трубах сложно открыть дополнительный обратный клапан.

Повышение давления при перемещении обратного клапана 6 совместно со штоком 5 через отверстие Д передается в нижнюю часть компенсационной камеры 7 и воздействует на поршень 12. В результате этого в соответствии с газовыми законами уменьшается объем газа в верхней части компенсационной камеры 7. Благодаря этому

768950

Puz. 2

Г

18

20

17 полый шток 5 получает возможность переместиться вниз до заданного положения таким образом, что выступ 9 скользя по пазу В переместится из положения в в положение б . При отключении насосного агре- 5 гата давление над и под обратным клапаном 6 снизится до первоначального, и под действием пружины 11 шток 5 переместится вверх таким образом, что выступ 9 из положения б снова попадет в положение а. 10

При этом открываются боковые отверстия

А в корпусе, через которые осуществляется замещение пластового флюида на буровой раствор.

Предложенное устройство позволяет по- 15 высить качество работ с испытателями пластов, снизить количество неудачных испытаний по причине отказа циркуляционного клапана или устройства для заполнения труб. 20

Формула изобретения

1. Циркуляционный клапан для испытания пластов, включающий корпус с радиальными каналами, размещенный в Корп 1се полый подпружиненный шток, образующий с корпусом кольцевую камеру, обратный клапан и фиксатор положения штока, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности управления работой клапана путем снижения давления, при котором происходит переключение клапана в кольцевой камере установлен подвижный поршень, причем надпоршневая полость заполнена сжатым газом, а надпоршневая сообщена с центральным каналом штока.

2, Циркуляционный клапан для испытания пластов по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным обратным клапаном, соединяющим при повышенном давлении центральный канал штока со скважинным пространством.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 386128, кл. Е 21В 49/02, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР № 251508, кл. Е 21В 47/06, 1966.