Устройство для испытания пластов

Устройство для испытания пластов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОУСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Социалистическими

Республик (i>) 791965 (6!) Дополнительное к авт. свмд-ау (22) Заявлено 12. 12. 77 (21) 2553197/22-03

Р1)м. кл. с присоединением заявкн М

Е 21 В 49/00

Государственный комнтет

СССР но делам мзобретенмй н открытмй (23) Приоритет

Опубликовано 3Q128Q Бюллетень М48

Дата опубликования описания 30 ° 12 ° 80 (53) УДК 822. 245. ,1(088, 8) (72) Авторы изобретения

В. В. Пустов и Э. И. Аракелян

Калининское отделение Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-конструкторского института геофизических исследований геологоразведочных скважин (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПЛАСТОВ

Изобретение относится к геологоразведочным работам при поисках на нефть и гаэ, а именно к проведению прямых гидродинамических исследований испытаний и опробований пластов, осуществляемых с помощью испытательного инструмента на трубах.в процессе бурения или пробной эксплуатации скважин.

Основное назначение устройстваобеспечение возможности испытания пластов любой интенсивности притока в условиях, идентичных условиям эксплуатации, иэ которых наиболее важным и существенным является ограничение !5 и сохранение постоянства депрессии на пласт °

Известно устройство для испытания пластов, имеющее дроссель притока, затвор которого выполнен в виде диффе- 20 ренциального поршня," гидравлически связанного с эатрубным пространством, и стакан, жестко связанный с корпусом и образующий с затвором дросселя буферную камеру, 25

Устройство снабжено винтовой парой; связанной с верхней частью колонны труб и обеспечивающей регулировку депрессии по командам с поверхности, и, кроме того, оно имеет запорный клапан, позволяющий в конце испытания производить запись кривой восстановления давления (1).

К недостаткам данного устройства следует отнести следующее.

Регулировка усилий дроссельной пружины осуществляется с помощью вращения верхней части колонны труб, связанных с винтовой парой. Таким образом, вращение оказывается задействованным, в связи с чем его нельзя использовать с целью борьбы с прихватом колонны труб в скважине, в то время как именно такой способ борьбы с прихватом получил, наибольшее распространение.

Вторым существенным недостатком описываемого устройства является отсутствие в его составе клапана для заливки, например, водой нижней части колонны труб в процессе спуска испытательного инструмента в скважину, в связи с чем существенно снижаются допустимые глубины установки испытателя пластов по условию прочности труб на смятие от воздействия перепара внешнего давления.

Кроме того, использование в качестве затвора дросселя дифференциальнот д поршня, гидравлически связанного с

791965 затрубным пространством, усложняет процесс регулировки депрессии на пласт, т.к. ставит последнюю в зависимость от давления в эатрубном пространстве на глубине установки прибора. Это давление часто не удает(ся точно прогонозировать и, кроме то5 го, оно может меняться в процессе ис" пытания.

Известно устройство для испытания пластов, включающее корпус, жестко связанный с нижней частью колонны труб и стаканом, подпружиненный затвор дросселя притока, образующий со стаканом герметичную камеру, винтовую кару, состоящую иэ ходового винта и гайки, установленной в корпусе. с возможностью осевого перемещения, затвор запорного клапана и эаливочный клапан (2) .

Недостатком устройства является необходимость вращения верхней части колонны труб для регулировки пружины дросселя притока, что исключает воз можность использования одного из наиболее эффективных методов борьбы с прихватом инструмента в скважине. 25

Целью настоящего изобретения:. является обеспечение возможности регулировки и управления с поверхности депрессией, передаваемой на пласт, без вращения колонны труб, что позво- 3О ,лит использовать предлагаемое устройство в составе комплекта испытательного инструмента совместно с устройством для раздельного вращения колонны и, таким образом, повысит безопасность, а также качество и информативность процесса испытания.

На фиг. 1 показано устройство в сборке с комплектом испытателя пластов на бурильных трубах с .первым вариантом исполнена средства, преоб- 4О раэующего возвратно-поступательное движение винта во вращательное; на фиг. 2 показан второй вариант исполнения средства, преобразующего возвратно-поступательное движение винта 45 во вращательное; на фиг. 3 представлен.разрез по A-A на фиг. 2., Устройство содержит корпус 1 со стаканом 2, полый ходовой винт 3 и шлицевую гайку 4, образующие винтовую пару, плунжер 5, являющийся затвором дросселя притока, пружину 6, передающую осевое усилие через винтовфо пару и толкатель 7 на плунжер 5.

Ходовой винт 3 эагерметизирован относительно корпуса 1 с помощью уплотнеиия 8. Кроме того, на наружной поверхности ходового винта 3 выполнена замкнутая фигурная канавка Б,взаимо,действующая со штифтом 9 корпуса 1.

Выступ может быть выполнен на наруж- 40 ной поверхности винта 3, а фигурная канавка на внутренней поверхности корпуса 1.

В зависимости от намеченной технологии испытания и формы фигурной 6S канавки Б ходового винта 3 устройство может быть оснащено винтовой парой право:о или левого вращения. Причем, в том случае, если винтовая пара работает на вывинчивание (переход

or больших депрессий к меньшим), запорный клапан должен быть перевернутого типа, т.е. обеспечивать перекрытие притока при полностью вывернутом ходовом винте 3, Верхняя часть ходового винта 3 имеет специальную головку для сцепления с каким-либо устройством 10, типа.ловильного спускаемого в полость труб на кабеле или тросе 11.

Гайка 4, постоянно находящаяся в шлицевом зацеплении с кОрпусом 1, снабжена поршнем 12, выполняющим роль затвора запорного клапана. B корпусе

1 размещен подпружиненный заливочный клапан. 13 с каналами для заполнения нижележащей полости труб жидкостью при спусКе пластоиспытателя в скважину, В корпусе 1 выполнен центральный осевой канал В, снабженный уплотнением для герметизации плунжера 5, верхний. конец которого также снаб-. жен уплотнениями и образует со стаканом 2 герметичную (буферную) камеру Г, предохраняющую плунжер 5 от воздействия гидростатического давления столба жидкости в трубах. Причем, для обеспечения постоянства депрессии на пласт необходимо, чтобы верхний и нижний концы плунжера 5 имели равные площади поперечного сечения.

В комплект испытателя пластов включены трубы 14, соединяющие корпус

1 устройства с компоновкой испытательного инструмента, устройство для раздельного вращения колонны труб 15, испытатель пластов 16 со снятым штуцером, пакер 17, фильтр 18 с манометром 19, хвостовик или якорь и трубы

20, на которых осуществляется спуск всей сборки в скважину.

С целью получения наиболее полкой информации о процессе испытания в скважину совместно с ловильным устройством 10 может быть спущен дополнительный глубинный манометр 21.

Устройство работает следующим образом.

Перед спуском в скважину осуществляется регулировка пружины 6 на определенное усилие в зависимости от-ожидаемого пластового давления и депрессий (начаЛьной и конечной), кото- рые можно передать на пласт.

Затем при помощи труб 14 корпус 1 устройства соединяется в вышеописанной компоновкой испытательного инструмента и вся сборка на трубах 20 спускается в скважину.

При спуске в глубокие скважины или скважины с утяжеленной промывочной жидкостью, когда наружное давление на трубы испытательного инстру791965 мента может превысить, допустимое, в трубы для создания противодавления заливают жидкость, которая своим давлением открывает заливочный клапан 13 и заполняет нижнюю полость испытательного инструмента.

После достижения забоя или зацепления эа стенки скважины в полость труб опускают на кабеле или тросе

ll ловильное устройство 10. После сцепления ловильного устройства 10 с головкой ходового винта 3 весом труб создают бсевую нагрузку, которая деформирует уплотнительный элемент пакера 17 и герметизирует испытываемую зону, после чего открывается приемный клапан испытателя пластов 16 и притекающий из пласта флюид создает осевую нагрузку на плунжер

5. В момент, когда усилие от действия давления флюида, направленное вверх, превысит суммарную нагрузку на плунжер 5 от действия пружины 6 и давления в буферной камере Г, плунжер 5 переместится вверх и отверстие В дросселя притока частично откроется, сообщая испытываемую зону с внутренней полостью верхней части колонны труб. Таким образом происходит отбор флюида иэ пласта при забойном давлении, заданном оператором. При изменениях дебита скважины плунжер 5 будет иметь соответствующие вертикальные перемещения на некоторую незначительную величину. При этом изменения усилия пружины 6 и давления в буферной камере Г также будут незначительны, поэтому забойное давление практически сохраняется постоянным, Перемещение ходовбго винта 3 на величину рабочего хода @лунжера 5 не вызовет его вращения относительно гайки 4, так как при этом выступ

9 корпуса 1 будет скользить по одному из вертикальных участков канавки

Б. При необходимости оценки пласта на других режимах ходовому винту 3, путем натяжек кабеля или троса 11 передают то или иное количество возвратно-поступательных перемещений.

При этом ходовой винт 3, скользя канавкой Б по выступу 9 корпуса 1, повернется на соответствующий угол относительно корпуса 1 и связанной с ним гайки 4, в результате чего изменится усилие пружины 6 и, следовательно, депрессия, передаваемая на пласт.

По окончании открытого периода испытания многократными натяжками кабеля или троса 11 гайку 4 полностью наворачивают на ходовой винт 3, при этом поршень 12 перекрывает центральное отверстие ходового винта 3, прекращая отбор пробы. Манометр 19 записывает кривую восстановления давления.

На фиг, 2 и 3 показан второй, равноценный, с точки зрения полезности, вариант исполнения средства для преобразования возвратно-поступательного движения ходового винта 3 во вращательное. В данном слУчае укаэанйое средство дополнительно включает .промежуточную втулку 22, подпружиненную относительно корпуса 1 пружиной 23 и . концентрично установленную между хор о )пусом 1 и ходовым винтом 3. На наружной поверхности втулки 22 нарезана крутая винтовая канавка Д, взаимодействующая с выступом 9 корпуса, 1.

Ходовой винт 3 связан с втулкой 22 храповым устройством, обеспечивающим одностороннее вращение ходового винта 3 и его осевое перемещение (люфт) относительно гайки 4. В данном случае храповое устройство выполнено в виде подпружиненного шарика 24, вза20 имодэйстэующего с канавками E специального профиля выполненными на наружной поверхности ходового винта 3.

При движении ходового винта 3 вверх на величину, превышающую рабо,(5 чий ход плунжера 5 дросселя, вместе с ходовым винтом 3, сжимая пружину

23, начинает перемещаться промежуточная втулка 22, которая.взаимодействуя нарезанной на ней винтовой канавкой jl с выступом 9 корпуса 1, приходит во вращательное движение относительно корпуса 1. При этом храповое устройство застопорено, поэтому вместе с втулкой 22 одновременно вращается и ходовой винт 3, который вывертывается или наворачивается (в зависимости от направления нарезки винтовой канавки Д и резьбы винтовой пары) на гайку 4. При движении ходового винта 3 под действием пружи4О ны 6 вниз промежуточная втулка 22, смещаясь под действием пружины 23 также вниз, начинает вращаться относительно корпуса 1 в противоположную сторону, но храповое устройство при

45 этом расстопорено, поэтому вращения ходового винта 3 в противоположную сторону не происходят. Таким образом, при возвращении ходового винта 3 в нижнюю точку гайка 4 оказывается повернутой относительно винта 3 на некоторый угол, что сопровождается изменением усилия дроссельной пружины б, при этом шарик 24 остается в одной иэ канавок E ходового винта 3.

Предлагаемое устройство для испытания пластов может быть использовано для проведения Гидродинамических исследований (испытаний и опробований) нефтяных, газовых и водяных скважин как в процессе бурения (в

40 открытом стволе), так и в процессе пробной эксплуатации (после спуска обсадной колонны) .

Формула изобретения

1. Устройство для испытания плас45 тов, включающее корпус, жестко связан 791965

8 е ный с нижней частью колонны труб и стаканом, подпружиненный затвор дросселя притока, обруэующий со стаканом герметичную камеру, винтовую пару, состоящую иэ ходового винта и г гайки, установленной в корпусе с воэможностью осевого перемещения затвор запорного клапана и заливочный клапан, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения возможности регулирования депрессии, передаваемой на пласт, беэ вращения колонны труб, корпус устройства связан с верхней частью колонны труб жестко, а ходовой винт снабжен головкой для сцепления со спускаемым на кабеле или трассе захватом и средством для преобразования возвратно-поступательного движения винта во вращательное для связи с корпусом.

2. Устройство по п. 1, о т л и— .ч а ю щ е е с я тем, что средство для преобразования возвратно-поступательного движения винта во вращательное выполнено в виде замкнутой синусои дальной канавки, которая выполнена иа наружной поверхности ходового винта и жестко связанного с корпусом штифта, установленного в канавке винта.

3. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что средство для преобразования возвратно-поступательного движения винта во вращате® льное выполнено в виде установленной между корпусом и ходовым винтом с возможностью осевого перемещения и одностороннего вращения относительно последнего подпружиненной относительно корпуса втулки с винтовой канавкой, в которой установлен штифт жестко связанный с корпусом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

29 Р 502113, кл. Е 21 В 49/00, 1973.

2. Нефтяное хозяйство Р 2, 1977, с. 72-74 (йрототип) .

791965 фиг.2 л-л фиа3

Составитель. И. Кепке

Техред И.Рейвес Корректор Н. Стец

Редактор Л. Герасимова

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Закаэ 9435/34 Тираж 626 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

4»