Гидравлическое реле времени для испытателя пластов Советский патент 1983 года по МПК E21B49/00 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к оборудованию, применяемому при испытании скважины., Известно гидравлическое реле времени замкнутого капиллярного типа выполненное в виде цилиндра, заполненного маслом, внутри которого размещен плавающий поршень одностороннего действия, установленный на шток с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно последнего. Поршень снабжен гидравлическим кана1 лом, связывающим надпоршневую и подпбршневую камеры гидрореле. Принцип Действия гидрореле этого типа основан на том, что при передаче осевой. сжимающей нагрузки, создаваемой весо труб на шток гидрореле поршень, двигаясь вниз, сжимает масло в поршневой камере, откуда оно перетекает в надпоршневую камеру по каналу, имеющему большое гидросопротивление. При этом в поршневой камере создается повышенное давление, обеспечивающее передачу сжимающей нагрузки на корпусе испытателя пластов уже в начальной фазе движения штока. Это приводит к опережению процесса пакеровки по отношению к открытию приемного клапана пластоиспытателя 1 . Однако гидрореле такого типа имеет недостаточную надежность в работе, что вызывается двумя основными причинами. Во-п«рвых, частым засорением гидравлических каналов в поршне выполненных в виде капилляров диаметром не более 0,1 мм, что объясняется быстрым загрязнением масла мель чайшими частицами металла и кусочками резины из уплотнительных колец, разрушаемых в процессе работы под воздействием перепадов давления в несколько сотен атмосфер, а также глинистой фазой промывочной жидкости которая проникает, в камеру гидрореле в результате неизбежного нарушения герметичности уплотнения. Во-вторых, даже незначительные неточности в изготовлении детсшей могут привести к перекосу и заклиниванию плавающего поршня, в результате чего гидрореле становится неработоспособным. Кроме того, реле отличается сложностью регулировки гидрореле, заклю-чающейся в поддержании на определенном уровне основных его параметров: времени срабатывания и гидравлического усилия пакеровки. Поскольку параметры Гидрореле находятся в прямой зависимости от вязкости масла и гидравлического сопротивления капилпяров каналов, они Значительно менявтся при изменении температуры в . .скважине, учесть которую заранее с достаточной точностью бывает йрактически невозможно. При этом повторная регулировка гидрореле требует полной ее разборки, так как при этом необхО димо изменять проходное сечение капиллярных каналов в поршне. Реле также присуща невозможность изменения времени срабатывания узлов испытательного инструмента путем прекращения разгрузки веса труб на забой, поскольку в этом случае происходит остановка поршня и избыточное давление масла в подпоршневой камере стравливается по капиллярным каналам поршня. В результате этого усилие пакеровки становится равным нулю, что недопустимо. Кроме того, поскольку усилие пакеровки прямо пропорционально зависит от сжимающей нагрузки на штоке, отсутствует возможность изменять время срабатывания гидрореле изменением веса труб, разгружаемого на забой, т.е. если в процессе пакеровки окажется, что гидрореле отрегулировано неправильно и при нормальной нагрузке на пакер срабатывает слишком быстро, попытке изменить скорость движения поршня путем изменения сжимающей нагрузки на штоке усилие такеройки может либо повыситься, что приведет к разрушению уплотнительного элемента, либо чрезмерно понизиться и явится причиной прорыва промывочной жидкости в трубы в момент открытия приемного клапана испытателя пластов . Наиболее близким к изобретению по технической сущности является гидрореле открытого типа, включающее плавающий поршень, образующий со штоком капиллярный канал, имеющий значительное гидросопротивление, создающее повышенное давление в поршневой камере при передаче на шток гидрореле осевой сжимающей нагрузки. В отличие от упомянутого устройства внутренняя полость этого реле, сообщающаяся с затрубным пространством, заполнена не маслом, а жидкостью, находящейся в скважине, например, буровом растворе, для чего в надпоршневой камере выполнено радиальное отверстие, расположенное в стенке цилиндра (корпуса).. Достоинство этого гидрореле заключается в .том, что для его работы требуется не масло, а промывочная жидкость 2 . . Однако известное реле имеет все недостатки, характерные для упомянутого устройства. Кроме того работоспособность этого гидрореле еще ниже, что объясняется следующим. При большом диаметре кольцевого капиллярного канала величина зазора между поршнем я штоком, необходимого для оздания требуемого гидросопроти1лёния, должна быть меньше, чем у вышеописанного гидрореле. Следовательно, у него выше вероятность засорения капиллярного канала, тем более, что рабочим агентом является промывочная жидкость, содержащая механические частицы и шлам. Кроме того, при малых зазорах поршень будет иметь повышенную склонность к заклиниванию.

Целью изобретения является повышение Нсщёжности и расширение функциональных возможностей устройства.

Указанная цель достигается тем, что в гидравлическом реле времени для испытания пластов, содержащем корпус, .шток, жестко связанный с . поршнем, образующие гидравлическую камеру, состоящую с затрубным пространством, поршень образует с корпусом и штоком надпоршневую воздушН5ар. j aMepy, а гидравлическая камера снаб .жена двумя клапанами, размещенными, на выходе и входе из камеры.

Причем реле снабжено дросселем,, выполненным в, виде шайбы с калиброванным отверстием и установленным . перед одним из клапанов. :

На фиг, 1 изображено предлагаемое гидравлическое реле времени без дросселя; на фиг. 2 - то же, с дополнительными дросселем.Гидравлическое реле времени соетоит из цилиндра 1, внутри которого размещен шток 2 с поршнем 3, герметично разобщающим внутреннюю полость цилиндра на верхнюю 4 и нижнюю 5 камеры. В нижней части цилиндра 1 расположен переводник 6, в котором установлены регулируемый стравливающий 7 и всасывающий 8 клапаны, связывающие нижнюю камеру 5 с наружным пространством. Клапан 7 снабжен пружиной 9, усилие которой при помощи винта 10 отрегулировано на рабочее давление, обеспечивающее передачу на переводник 6 .осевой нагрузки, необходимой для рсуществления пакеровки и нор- . мальной работы узлов, расположенных Ниже гидрореле и соединенных с цилиндром 1 посредством переводника б. Пружин-а 11 клапана 8 отрегулирована на минимально возможный перепад давления, что необходимо для осущестВле ния беспрепятственного заполнения камеры 5 гидрореле промывочной жидкостью при ходе поршня 3 вверх. Шток 2 соединен с трубами испытательного инструмента (не показан). Верхняя камера 4 заполнена воздухом при мальном давлении.

Гидрореле работает следующим образом.

При спуске испытательного инструмента в скважину промывочная жидкост через всасывающий клапан 8 заполняет нижнюю камеру 5 гидрореле. При этом на-цилиндр 1 действует неуравновешенная сила F( , равная произведению

гидростатического давления промывочной жидкостиРр ст из активную площадь поршня 3, которая подобрана таким образом, чтобы выполнялось условие: F 4 , минимальное усилие, необходимое для осуществления начальной пакеровки уплотнительных элементов испытательного инструмента .

После спуска комплекта испытательного инструмента на заданный интервал нижняя его часть фиксируется относительно стенок скважины либо с помощью якоря, либо посредством опоры хвостовика на забой. Затем осуществляется пакеровка испытательного инструмента путем передачи на испы.татель пластов осевой сжимающей нагрузки от веса инструмента. При этом может быть использовано несколько способов.

Первый способ заключается в том, что на испытатель пластов сначала передается нагрузка, недостаточная для открытия стравливающего клапана 7, но превышающая минимгшьное .усилие пакеровки. Затем, после выбора свободных ходов нижерасположенных устройств и пакеровки нагрузку йа шток 2 увеличивают до тех пор, пока не откроется клапан 7. В результате этого поршень 3 сместится в крайнюю нижнюю точку относительно цилиндра 1 вытеснив пр этом жидкость из камеры что на поверхности выражается в виде дополнительного перемещения труб до их механичнского упора в корпус испытателя пластов. При движении штока 2 вниз после окончания пакеровки происходит открытие приемного клапана испытателя пластов и закрытие его уравнительного клапана.

Второй способ заключается в том, что на испытатель пластов сразу передается все усилие пакеровки. При это поршень 3 начинает перемещаться вниз |развивая в нижней камере 5 давление, достаточное для открытия стравливающего клапана 7, который автоматически поддерживает требуемое усилие пакеровки в течение всего хода поршня 3 вниз, что также обеспечивает опережение процесса пакеровки по отношению к моменту открытия приемного клапана пластоиспытателя, кото рое может быть осуществлено с любой задержкой во времени. Для этого следует приостановить разгрузку веса труб на испытатель пластов, что не влияет на герметичность пакеровки, поскольку давление в камере 5 остается постоянным.

Если в процессе работы необходимо произвести ограниченную натяжку инструмента, то при движении поршня 3 вверх клапан 7 будет закрыт, а клапан 8 откроется, что приведет к заполнению камеры 5 промывочной жид

1. ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ РЕЛЕ ВРЕМЕНИ ДЛЯ ИСПЫТАТЕЛЯ ПЛАСТОВ, содержащее корпус, шток, жестко связанный с noptiiHeivi, образующие гидравлическую камеру, сообщающуюся с затрубным пространством, отличающее с я тем, что, с целью повышения надежности реле, и расширения, его функциональных возможностей, поршель образует с корпусом и штоком надпоршневую воздушную кгииеру, а гидравлкческал камера снабжена двумя клапанами , размещенными на выходе и входе из камеры. 2. Реле времени по п. 1, о т л и-. ч а ю щ е е с я тем, что оно снаб- . жено дросселем, выполненным в виде i шайбы с калиброванным отверстием (Л и установленным перед одним из клапанов. 00 4i