Испытатель пластов

Испытатель пластов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К .АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

„„802542

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.11.78 (21) 2682580/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) M. Кл.з

Е 21:В 49/00

Гооударотеенный комитет

СССР

Опубликовано 07.02.81. Бюллетень № 5

Дата опубликования описания 15.02.81 (53) УДК 622.245.

7(088.8) ао делам изобретений и открытий

М. П. Снежко, П. С. Варламов, В. В. Подзолков и Чз;:,Цагаев

° / с с с

t с

f с

Северо-Кавказский Государственный научно-и(/следова(тельский и проектный институт нефтяной промысшленности с, (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ИСПЫТАТЕЛ Ь ПЛАСТОВ

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, к оборудованию для испытания и обработки пласта после крепления скважины обсадной колонной.

Известен испытатель пластов, обеспечивающий проведение испытания объекта в открытом и обсаженном стволе скважины (1), Однако этот испытатель не обеспечивает проведение за один спуск оборудования в скважину испытания и работ, требующих создания давления в подпакерной зоне и прокачки больших объемов жидкости таких как обработка призабойной зоны пласта, закачка цемента под давлением.

Известен испытатель пластов, предназначенный для испытания и обработки пласта, включающий циркуляционный клапан, состоящий из корпуса с циркуляционными каналами, телескопически соединенного с ним полого подпружиненного штока, выполненного с уплотняемым кольцевым выступом и образующего с корпусом тормозную камеру, испытательный клапан, состоящий из корпуса, телескопически соединенного с ним полого штока с впускными каналами, образующего с корпусом тормозную камеру, и установленной в канале штока съемной пробки, уравнительный клапан и пакер с удерживающим механизмом (2).

Устройство сложно в управлении гидравлической неуравновешенности испытателя пластов, возникающей в связи с расположением уплотняемого выступа в средней части штока разгрузочного (циркуляционного) клапана и способствующей открытию циркуляционных отверстий при спуске испытательного оборудования в скважину.

Целью изобретения является предотвращение преждевременного открытия циркуляционного клапана и упрощение процесса управления испытателем пластов.

Поставленная цель. достигается тем, что выступ штока цилиндрического клапана расположен над циркуляционными каналами, а корпус испытательного клапана телескопически связан подвижным уплотнителем с корпусом уравнительного клапана, причем

2о диаметр подвижного уплотнителя больше диаметров штоков испытательного и циркуляционного клапанов и меньше диаметра уплотняемого выступа штока циркуляционного клапана.

802542

На фиг. 1 — общий вид испытателя пластов в разрезе; на фиг. 2 — развертки паза корпуса испытательного клапана; на фиг. 3 разрез паза фиксатора якоря пакера.

Испытатель пластов включает циркуляционный клапан, содержащий корпус 1 с циркуляционными отверстиями 2, полый шток

3 с плотнительным выступом 4, пружину сжатия 5, тормозную камеру 6, шлицевое соединение 7; испытательный клапан,,содержащий шлицевое соединение 8, корпус 9, полый шток 10 с впускными отверстиями 11, тормозную камеру 12, гильзу 13, с. впускными отверстиями 14; уравнительный клапан, содержащий шлицевое соединение 15, корпус 16 с уравнительными отверстиями 17, с пазом 18, шток 19 с уравнительными отверстиями 20 и выступом 21, шлицевое соединение 22; пакер, содержащий корпус 23, подпружиненные тормозные башмаки 24, якорное устройство 25, разиновые элементы 26, удерживающее устройство 27, шток 28 с отверстием 29; вазом 30, палец 31, трубку

32 и камеру 33.

В осевом канале штока 10 испытательного клапана закреплена с помощью стопорного устройства 34 съемная пробка, состоящая из корпуса 35 и штока 36, зафиксированных между собой шпилькой 37. Шток

36 выполнен со специальной головкой 38 и хвостовиком 39, имеющим уменьшенный диаметр по отношению к остальной части штока.

К хвостовику 39 штока 36 крепятся манометры и пробоотборник 40.

Съемная пробка устанавливается при сборке испытателя пластов.

Испытатель пластов содержит основные подвижные уплотнения с диаметрами D, D q u D >, влияющими на гидравлическую урановешенность испытателя в целом, где

D, — диаметр уплотнительного выступа штока циркуляционного клапана; D2 — диаметр штока испытательного и циркуляционного клапанов; D q — диаметр подвижного уплотнения.

Штоки 3 и 10 жестко связаны между собой. Корпус 1 со штоком 3 и корпус 9 со штоком 10 связаны телескопически. Также телескопически связан корпус 9 испытатель ного клапана с корпусом 16 уравнительного клапана. Корпус 1 циркуляционного клапана жестко связан с колонной труб 41.

Испытатель пластов работает следующим образом.

Испытатель пластов спускается в скважину в положении, показанном на чертеже.

При этом пружина 5, упирается в торцы корпуса 1 и выступа 4 полого штока 3 и удерживает циркуляционный клапан 1 в сжатом положении, циркуляционные отверстия 2 закрыты. Тормозная камера 6 препятствует растяжению циркуляционного клапана. где G-усилие действующее от гидравлической неуравновешенности испытания пластов, равное D, Ð = 0,785

Р -гидравлическое давление стол- ба бурового раствора, заполняющего скважину;

0>-.рабочее усилие пружины 5;

35 Q -.âåñ хвостовика.

Как указывалось, дополнительно, открытию циркуляционных отверстий 2 препятствует тормозная камера 6.

Пакеровка скважины и закрытие уравнительного клапана производится путем правого вращения на 1/4 оборота и нисходящего перемещения колонны труб При этом палец 31 перемещается в верхнюю часть

42 паза 30, плашки якорного устройства 25 входят в зацепление со стенкой скважины, 41 резиновые элементы 26, сжимаясь, перекрывают ствол скважины. Выступ 21 перемещается в верхнюю часть 43 паза 18, уравнительные отверстия 17 и 20 разобщаются (закрываются), уравнительный клапан, та= ким образом, замыкается в закрытом поло жении. С некоторой задержкой во времени по отношению к пакеровке и закрытию-уравнительного клапана, под действием осевой механической нагрузки, совмещаются впускные отверстия 11 и 14 испытательного клапаSS H3.

Циркуляционные отверстия 2 остаются в закрытом положении.

После открытия впускных отверстий, в связи с перераспределением давления во

Э0

13

20 м

Испытательный клапан при спуске в скважину растянут, впускные отверстия 11 и

14 разобщены (закрыты). Тормозная камера 12 препятствует его сжатию в процессе краТковременных посадок. При спуске выступ 21 штока 19 уравнительного клапана находится в нижнем положении паза 18, расположенного в корпусе 16, уравнительные отверстия 17 и 20 сообщены (открыты).

Уравнительный клапан замкнут в открытом положении.

Пакер опускается с пальцем 31 тормозного устройства 24, находящимся в нижней части паза 30, выполненного на штоке 28.

При этом якорное устройство 25 находится в исходном положении. В исходном положении также находится удерживающее устройство 27. Тормозные башмаки 24 с помощью пружин прижимаются к стенке скважины.

Съемная пробка 35 перекрывает осевой канал штока 10 испытательного клапана.

1Цлицевые соединения 7, 8,,15 и 22 служат для передачи крутящего момента расположенному ниже оборудованию.

Во время спуска циркуляционного клапана отверстия 2 удерживаются в закрытом положении усилием равным:

6 =бгн. + Gap.— QX

802542 внутренней полости испытательного обору дования, происходит изменение усилий, действующих от гидравлической неуравновешенности на отдельные конструктивные элементы клапанных систем.

В этот период возникает усилие, прижимающее корпус 9 испытательного клапана вниз.

Это усилие способствует последующему закрытию впускных отверстий 11 и 14 с целью осуществления закрытого периода испытания. Без учета переданной на оборудование механической нагрузки, оно равно

G, = 0,785(D — D ) (P — Р„), где P -, гидростатическое давление столба жидкости, заполняющей трубы.

При этом на шток 3 и 10, действует усилие, по-прежнему прижимающее его вверх, равное

G = 0,785(D, — Dg) (Pg — Р) + One, 1$

Для разобщения впускных отверстий 11 и 14 и, следовательно, разобщения полости труб с подпакерным пространством, с целью 2 осуществления закрытых периодов испытания, производится снятие веса колонны труб, переданного на испытательное оборудование и восходящее перемещение колонны труб.

При этом, вначале растягивающее усилие передается штоку, а затем через этот шток корпусу 9 испытательного клапана. Уравнительный клапан остается в замкнутом положении, пакер за счет наличия на нем перепада давления, удерживается в рабочем положении. Корпус 9 испытательного клапа- зя на имеет свободный ход по отношению к корпусу 16 уравнительного клапана, что способствует предотвращению преждевременного открытия циркуляционного отверстия

2. за счет черезмерного натяжения колонны труб.

По мере восстановления пластового давления в течение закрытого периода испытания усилие G будет уменьшаться и в конечный момент будет равно:

° S

G = 0,785(D — Р з((Pg,— Р . ), где Ррл. — пластовое давление.

Для,повторного открытия впускных отверстий 11 и 14 на оборудование передается первоначальная осевая механическая нагрузка от веса колонны .труб.

Для открытия циркуляционных отверстий 2, с целью замены содержимого бурильных труб путем осуществления прямой или . обратной циркуляции, необходимо довыбрать свободный ход корпуса испытательного клапана и произвести натяжение колонны труб по величине равное усилию.

Замена пластового флюида, поступившего в трубы буровым раствором, может производиться путем обратной циркуляции в процессе закрытого периода испытания.

Перед извлечением съемной пробки, манометров и пробоотборника, для выравнивания давления в трубах, за трубами и подпакерном пространстве, открываются уравнительные отверстия 17 и 20. Для этого производится правое вращение на 1/4 оборота, восходящее перемещение и левое вращение на 1/4 оборота колонны бурильных труб.

При этом выступ 21 возвращается в исходное (нижнее) положение в пазе 18 и уравнительный клапан замыкается в открытом положении.

Для извлечения съемной пробки в скважину на стальном тросе спускается авершот, соединяющийся с головкой 38 пробки, путем натяжения троса срезается шпилька

37. При поднятии штока 36 до положения суженной части его хвостовика 39 против стопорного устройства 34, съемная пробка освобождается от действия стопорного устройства, после чего она может свободно подниматься на дневную поверхность с манометрами и пробоотборником 40.

После проведения операций по испытанию объекта и извлечения съемной пробки, без подъема колонны труб, предлагаемый испытатель пластов используется для проведения обработки призабойной зоны или закачки цемента. Для этого, после закачки и доведения до забоя необходимого количества рабочего агента закрываются отверстия 2 циркуляционного и уравнительного клапана, для закрытия циркуляционных отверстий 2 достаточно сжать циркуляционный клапан. Закрытие уравнительных отверстий 17 и замыкание уравнительного клапана производится, как указывалось выше, путем поворота на 1/4 оборота и нисходящего перемещения колонны труб. Операции, требующие создания давления под пакером производятся при оборудовании нагруженном осевой механической нагрузкой за счет веса колонны труб.

При создании избыточного давления в подпакерной зоне, жидкость под этим давлением, проходя через отверстие 29 штока 28, заполняет камеру 33 и действует на удерживающее устройство 27 с его внутренней стороны, благодаря этому плашки удерживающего устройства 27 входят в зацепление со стенкой скважины и удерживают пакер от перемещения вверх.

Снятие пакера с места пакеровки производится путем создания увеличенного натяжения колонны труб. При этом палец 31 штока 28 возвращается в исходное положение в пазу 30 и якорное устройство замыкается.

Формула изобретения

Испытатель пластов, включающий циркуляционный клапан, состоящий из корпу802542

J5 ,/4

lá

21

1g

Фу2. Р

12

Составитель А. Солтанович

Редактор Т. Авдейчик Техред А. Бойкас

Заказ 10233/4! Тираж 638 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, % — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 са с циркуляционными каналами, телескопически соединенного с ним полого подпружиненного штока, выполненного с уплотняемым кольцевым выступом и образующего с корпусом тормозную камеру, испытательный клапан, состоящий из корпуса, телескопически соединенного с ним полого штока с впускными каналами, образующего с корпусом тормозную камеру и установленной в канале штока съемной пробки, уравнительный клапан и пакер с удерживающим механизмом, отличающийся тем, что, 4О с целью предотвращения преждевременного открытия циркуляционного клапана и упрощения процесса управления испытателем пластов, выступ штока циркуляционного клапана расположен над циркуляционными каналами, а корпус испытательного клапана телескопически связан подвижным уплотнителем с корпусом уравнительного клапана, причем диаметр подвижного уплотнителя больше диаметров штоков испытательного и циркуляционного клапана и меньше диаметра уплотняемого выступа штока циркуляционного клапана.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ясашин А. М., Яковлев А. И. Испытание скважин, М., «Недра», 1973, с. 158 — 161.

2. Патент США № 3096823, кл. 166—

150, опублик. 09.07.63.