Устройство для откачки и закачки жидкости к испытателю пластов Советский патент 1983 года по МПК E21B49/00 

со

о

ел

4

сл f10 Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к иопытатепьному оборудованию, используемому при исследованиях нефтеносных, газовых и водоносных пластов в обсаже ных скважинах. Известно устройство для отасачки жидкости к испытателю пластов, содерж&щее связанный с колонной труб полый вал, цилиндр с размещенда1М в нем поршнем, всасывающий и нагнетательный, клапаны. Для приведения в действие устройства необходимо осуществлять вертикальные возврат но-поступатепьные перемещения колонны труб, с КОТО1Ж.1МИ связан поршень l . Однако для осуществления возвратнопоступательных перемещений копонны труб, вес которой достигает несколько десятков тонн, необходимо затратить ана- чительное количество энергии, механизм привода устройства сложный и металлоемкий, при ходе вверх колонна тру, длина которой исчисляется несколькими кило метрами, растягивается, а при ходе BfSra сжимается, что при постоянном ходе механизма привода значительно сокращает величину рабочего хода порпня, и, следовательно, снижает производительность на соса. Известно также устройство дли отчкачки И закачки жидкости к испытателю пластов, содержащее патрубок, связанный с колонной труб, всасывающий и нагнетательный клапаны, цилиндр и поршень, образующие кольцевую камеру, соедине ную с полостью между всасывающим и нагнетательным клапанами 2 J Известное устройство обладает сущест значите п венными недостатками, которые но снижают его работоспособность, надежность, долговечность и тех&ологическ возможности. Во-первых, обязательным условием пе ремещения поршня вниз является разгруз ка веса вращающейся колонны насоснокомпрессорных труб (НКТ) на подшипник устройства (подшипник этот в установлен для восприятия веса вращающейся копонн НКТ). Но в этом случае колонна НКТ . длиной несколько тнсяч метров теряет устойчивость, становится волнообразной, и даже в идеально вертикальной скваж не муфты этой колонны прижимаются к , стенкам обсадной копрнньи При вращении колонны НКТ это приводит к быстрому износу трущихся поверхностей системы муфта НКТ - обсадная колонна в резьбовых соединений котонны НКТ иэ-эа ана5читепьного увеличения крутящего момента. В некоторых случаях само вращение колонны становится невозможным, особенно если учесть, что скважина фактически не .бывает абсолютно вертикальной.. Во-вторых, для перемещения поршня вниз необходимо прикладывать к колонне НКТ зшчительный крутящий момент, который тем болыпе,чем больше диаметр поршня, глубина установки устройства в скважине и угол наклона поверхности волнообразного торца поршня. В известном устройстве не предусмотрено средство, воспринимающее этот крутящий момент, поэтому он воспринимается уппотнитепьг кым элементом пакера, установленного под устройством, что может вызвать потерю работоспособности пакера т таким образом, сделает невозможным дальнейший процесс испытания заданного объекта. В-третьих, поршень с волнообразным торцом перемещается вверх под действием затрубного давления промывочной жидкости. На малых глубинах установки устройства и при малых удельных весах промывочной жидкости сила давления на диф ;еренцированную площадь поршня оказывается недостаточной дпя перемещения его вверх, особенно если учесть, что в этот момент на по ицень сверху вниз действует сила гидростатического давления жидкости, находящейся в колонне НКТ, а снизу вверх сила практически равна нулю, И, в-четвертых, центральный осевой, канал устройства занят системой всасывающего и нагнетательного клапанов, что не позволяет использовать в процессе исследования дистанционные комбинированные приборы, спуокаемые на кабе ле в зону испытуемого объекта и передающие на поверхность текущую информацию о параметрах пласта, а также не позволяет производить закачку жидкости в пласт. Целью изобретения является повышение надежности и работоспособности уст ройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для откачки и закачки жидкости к испытателю пластов, содержащем патрубок, связанталй с колонной труб, всасывающий и нагнетательный клапаны, цилиндр и поршень, образующие кольцевую камеру,. соединенную) с полостью между всасывающим и нагнетатедьным клапанами, пориень снабжен якорем и имеет на наружной поверхности замкнутую наклоннуг.канавку, и иилиндр установпен с возможностью осевого пере мещения относительно патрубка и снабнаа размещенным в канавке поршня ведущим элементом. На фиг. 1 показано устройство дпя откачки и закачки жидкости в режиме откачки, раорез; на фиг. 2 - развертка Hiaкпонной замкнутой канавки, выполненной на поршне; на фиг. 3 - расположение клапанов в реж}1ме закачки жидкости. Устройство дпя откачки и закачки И жидкости состоит из патрубка 1,. имеющего в верхнем конце резьбу дпя соединения с копонной НКТ, а в нижнем шпииы дпя соединения с цилиндром 2, и поршня 3 с ВЫПОП1ШННОЙ на есго боковой поверхности наклонной замкнутой канавкой, глубина которой равна половине диаметра ведущего элемента, например штифта, шарика 4, Который второй своей половиной вмонтирован с помощью винта 5 в шшиндр 2 и является средством преобразования вращательного движения колонны НКТ совместно с цилиндром 2 в возвратно-поступательное движение цилиндра 2. На пошлине 3 установлено якорное устройство, состоящее из корпуса 6, конуса 7, подпружиненного пружиной 8 и имеющего внутренние шпиизы, в которые входя шлицы, выпопненнь1е на поршне 3, и су харей 9, перемещающихся по наклонным поверхностям конуса с помощью соединения типа ласточкин хвост . В нижней части устройства выполнено гидравлическое репе времени, полости ко« Topoix) образованы корпусом б якорного устройства, поршнем 3 и разделены поршнем гидрореле 10, имеющим калиброван ное отверстие, регулируемое при сборке и создающее большие гидравлические . со прогивпенил перетоку жидкости из нижней полости в верхнюю и наоборот. Поршень 3 имеет свободный осевой канал с уступом, на который опирается клапанный механизм 11, спускаемый в скважину на каротажном кабеле 12, совместно с гпубивяым прибором. Клапанны механизм 11 загерметизирован относительно кабепя 12 и поршня 3 и снабжен всасялвакхцим 13 и нагнетающим 14 кпапанамк. На нижнем конце корпуса 6 якорного устройства ыполнена резьба дпя соед&вения с расположенным ниже пакером. j Устройство работает следующим образом. Спуск устройства производится совместно с другими устройствами комппежт испытательного оборудования. Под деист вием силы гидростатического Давления в амерах о и 5 устройство спускается в растянутом попожении. Поспе упора комплекта на за.бой ипи срабатывания якоря . комплекта на заданной гпубине колонна НКТ продолжает двигаться вниз до упора патрубка 1 в поршень 3. Дальнейшее совместное движение патрубка 1 и поршня 3 приводит к выборке свободных ходов нижераспопоженных устройств испытатешгного оборудования и надежной пакеровке комплекта путем передачи на упругий эпемент нижераспопоженного пакера чаоти веса колонны НКТ посредством гидравлического реле времени. После этого корпус 6 останавливается, а дальнейшее совместное движение патрубка 1 и поршня 3 приводит к перемещеУгию конуса 7 вниз, выдвижению сухарей 9 до сцеппения их зубьев с обсадной колонной. В этом положении нагрузка на уплотни- . тельный элемент пакера остается постоянной, так как корпус 6 при заякоренных сухарях 9 переместиться вверх не может, а поршень 3 находится в неподвижном состоянии, поскольку крутящий момент, передаваемый от колонны НКТ, через патрубок 1, цилиндр 2, шарик 4, тюршень 3, конус 7 и сухари 9 воспринимается обсадной колонной. После этого производится спуск в скважину дистанционного комбинированного прибора совместно с клапанным механизмом откачки, натяжение копоннь НКТ и вращение ее с помощью ротора по часовой стрелке. При этом вместе с копонной НКТ вращается патрубок 1 и цитгавдр 2, а ведущий элемент - шарик 4, находящийся в наклонной канавке, увлекает за собой цилиндр 2., заставляя его совершать возвратно поступатепьные движения вниз и ,вверх отнсюитепьно заякоренного поршня 3. . : При ходе цилиндра 2 вверх давление в попости В возрастает .всасывающий клапан. 13 закрывается, а через открывающийся нагнетательный клапан 14 плаотовый флюид поднимается вверх. При ходе . цилиндра 2 вниз в полости в происходит резкое снижение давления, нагнетательный клапан 14 зежрывается, а через открываютаийся всасалваютаий клапан 13 Пластовы и флюид поступает в полость .&, Для производства закачки жидкости в пласт необходимо поднять прибор вместе. с клапанным мех анизмом на поверхность, переставить ктш1На на режим закачки.

.снова опустить прибор и клапанный механизм закачки и повтбрить предыдущие операции.

ПроизвоАнтепьность откачки и закачки регулируется с поверхности путем изменения оборотов колонны васосно-компреосорных труб.

В результате введения в конструкцию .устройства узла свободного вращения труб представленного патрубком и цилиндром, находяигамися в постоянном зацеплении между собой независимо от их взаимного положения по высоте, работа устройства не зависит от веса колЬт1Ы труб и, таким образом, устраняется опасность .изгиба колонвы.

Выполнение механизма щзеобразования вращательного движешь колонны труб в возврат т -поступатель{юе перемещение ципиндра в виде наклонной замкнутой канавки, с которой взаимодействует шарик, установленный в цилиндре j, позволяет работу этого 1механизма сделать независимой от гидростатического давления промывочного раствора, в затрубном про-

странстве и, тем самым, повысить работоспособность устройства.

Кроме того, наличие свободного осевого канала позволяет осуществить спуск глубинных дистанционных приборов в зону исследования и повысить информативность и качество проводиш 1х испытан 1й по сравнению с известным устройстве.

Наличие системы переставляемых клапанов позволяет производить как откачку, так и закачку жидкости в пласт.

Кроме того, исклкяается необходи мость в изготовлений и применении в комплекте испытательного оборудования специального сложного устройства для фиксации пакера, предотвращающего свабнрование последнего по обсадной колонне и разрушение в связи с этим его ушютНйтельного элемента. Роль устройства для фиксации пакера при применении предлагаемого устройства с успехом выполняет корпус б Якорного устройства, сцепляемый с обсадной колонной после нагружения уплотните льного элемента пакера.

УСТРОЙСТВр ЛЛЯ ОТКАЧКИ И ЗАКАЧКИ ЖИДКОСТИ К ИСПЫТАТЕ-, ЛЮ ПЛАСТО В, содержащее патрубок, связанный с колонной труб, всасываклций и нагнетательный клапаны, цилиндр и поршень, образующие кольцевую камеру, соединенную с .полостью между всасывающим и нагнетательным клапанами, отличающееся тем, что, с цепью повышения надежности работы, пориень снабжен якорем и имеет на наружной поверхности замкнутую наклонную канавку, а ципиндр установлен с возможностью осевого пере ещения относительно патрубка и снабжен размещенным в канавке поршня ведущим элементом.