Клапанное устройство испытателя пластов Советский патент 1983 года по МПК E21B49/00 

ел

1C

05

сл ел

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

Известно клапанное устройство испытателя пластов, состоящее из корпуса и штока. Шток выполнен со специальной головкой и хвостовиком, имеющим уменьшенный диаметр. К хвостовику штока крепятся механический пробоотборник и глубинный манометр.

Съемный клапан устанавливается при сборке испытателя пластов. Для его извлечения в скважину на стальном тросе опускается аверщот, соединяющийся с головкой пробки. Путем натяжения троса срезается шпилька, после чего съемная пробка может свободно подниматься, на поверхность с манометра.ми и пробоотборником 1.

Недостатком указанного съемного клапана является то, что он не может применяться для испытания и обработки двух и более объектов за один спуск оборудования в скважину потому, что конструкция съемного клапана не предусматривает его повторной установки в испытателе пластов, находящемся на забое скважины.

Известно также клапанное устройство испытателя пластов, включающее запорную пробку, состоящую из корпуса с каналами и уплотнительными элементами, головки с ВЕ)1ступом, штока и фиксирующих защелок, и узел доставки с механизмом захвата 2.

Недостатками такого устройства являются сложность и громоздкость съемного штокового устройства, наличие в нем большого количества вспомогательных конструктивных элементов, что снижает надежность его работы; технологическая слож.ность управления работой - перед извлечением съемного устройства колонну труб необходимо провернуть на заданное число оборотов; конструкция его съемных клапанов не включает съемный глубинный пробоотборник.

Цель изобретения - повышение .надежности и упрощение извлечения клапанного устройства из испытателя пластов.

Поставленная цель достигается тем, что клапанное устройство испытателя пластов, включающее запорную пробку, состоящую из корпуса с каналами и уплотнительными элементами, головки с выступом, штока и фиксирующих защелок, и узел доставки с механизмом захвата, снабжено жестко связанным с запорной пробкой пробоотборником со штоком, а механизм захвата - связанным с ним срезным элементом толкателем, установленным с возможностью взаимодействия с фиксирующими защелками и через шток запорной пробки - со штоком пробоотборника.

На фиг. 1 изображено клапанное устройство, общий вид в разрезе при извлече-. НИИ его из испытательного оборудования; на фиг. 2 - схема компоновки испытательного

оборудования с расположенным в нем съемным клапанным устройством.

Съемное клапанное устройство включает узел доставки клапанов А с механизмом захвата Б, запорную пробку В, пробоотборник Г, фильтр Д с глубинным регистрирующим манометром.

Узел доставки клапанов А содержит уплотнительную часть и механизм захвата Б. В уплотнительную часть входит бочкообразный полый эластичный элемент 1, края которого ограничены в радиальном направлении втулками 2, которые расположены на полом штоке 4. На концах внутренней полости штока 4 имеются посадочные гнезда и, б для шарикового золотника 5, между которыми внутренняя полость штока 4 радиальQ ными отверстиями в сообщена с внутренней полостью эластичного элемента 1.

В верхней части щток 4 жестко соединен с захватной головкой 6, а в нижней через соединительную трубу 7 - с механизмом захвата Б.

5 Механиз.м захвата содержит корпус 8; кожух 9, втулку 10, соединенную срезными шпильками 11 с кожухом 9, радиальный фиксатор 12, выполненный в виде разрезного упругого кольца, и толкатель 13, соединенный с корпусом 8 и кожухом 9 шпиль0 кой 14.

Запорная пробка В содержит захватную полую головку 15, выполненную с выступом г, полый корпус 16, в прорезах которого расположены фиксирующие защелки 17, под2 пружиненные разрезны.ми упругими кольцами 18 и находящиеся на осях 19, полый клапан 20 с каналами д, над которы.ми расположены уплотнительные элементы 21, а ниже расположен уплотнительный элемент 22. Пробоотборник Г содержит корпус 23

0 с переводниками 24 и 25, в которых соответственно выполнены радиальные отверстия е, ж, шток 26, на уплотненных концах которого размешены уплотнительные элементы 27 и 28.

Верхняя часть штока 26 пробоотборнн ка жестко соединена со штоком 29 пробоотборника и штоком 30 запорной пробки, нижняя часть - со щтоком 31, на котором расположена пробка 32. Шток 30 и пробка

32используются при переводе пробы из пробоотборника после его извлечения из скважины.

Фильтр Д содержит фильтрующую часть

33и кожух 34 с установленным а нем глубинным манометром 35.

Испытательное оборудование включает 55 циркуляционный клапан Е с циркуляционными отверстиями з, испытатель пластов Ж с приемными отверстиями и, упором к и проточкой л для запорной пробки, уравнительный клапан 3 с уравнительными отверстиями м, н, пакер И с удерживающим устройством и якорем.

Съемное клапанное устройство работает следующим образом.

Перед спуском в скважину в испытательное оборудование устанавливаются запорная пробка В, глубинный пробоотборник Г, фильтр Д с глубинным манометром 35. Запорная пробка В удерживается в испытател€ пластов Ж от перемещенид вниз упор.ом к от перемещения вверх защелками 17, которые находятся в проточке л.

Шток 26 глубинного пробоотборника Г находится в крайнем .верхнем положении (пробоотборник открыт):

Каналы д запорной пробки В находятся выше отверстий и. Пp eмный, клапан испытателя Пластов saKfibiT. Cnycit испытательного оборудования в скважину производится в положении, в котЬром узел доставки А с механизмом захвата Б отсутствует.

После упора якоря в.колонну производится закрытие уравнительного клапана 3 и пакеровка скважины. Канал Д запорной пробки В и.канал ж испытателя пластов Ж совмещаются. Приемный клапан испытателя пластов открыт. Пластовый флюид из подпакерной зоны через отверстия фильтра D, полость пробоотборника Г, отверстия е, и и каналы д поступает в колонну труб, с которой соединено испытательное оборудование. Закрытие приемного клапана осуществляется путем перемещений колонны труб вверх на заданную величину. Таким образом, путем осевых перемещений колонны труб можно получить нвобходимое количество открытых и закрытых периодов испытания.

После проведения испытания открывают отверстия 3 циркуляционного клапана Е путем дополнительного подъема колонны труб. Обратной циркуляцией через эти отверстия производят вытеснение содержимого труб на поверхность и выравнива-ние давления в трубах и затрубном пространстве скважины.

Если испытание пласта покажет, что необходимо произвести дальнейшие работы (например, кислотная обработка), узел доставки А с механизмом захвата Б через специальную устьевую головку прямой циркуляцией перемещается по колонне труб. При этом шариков 1Й золотник 5 находится в посадочном гнезде б и перекрывает осевой канал щтока 4, предотвращая переток жидкости сверху вниз через него. Избыточное давление через отверстие в передается внутрь эластичного элемента 1, который, расширяясь, перекрывает полость колонны труб. Это обеспечивает необходимое усилие для перемещения съемного клапанного устройства поколонне труб.

При взаимодействии механизма захвата Б узла доставки А с запорной пробкой В

радиальный фиксатор 12 защелкнется ниже выступа г головки 15, а толкатель 13 выведет фиксирующие защелки 17 из проточки л испытателя пластов и переместит штоки 30, 29 и 26 пробоотборника Г в крайнее нижнее положение, отсекая пробу в его полости.

Взаимодействие узла доставки с остальными узлами съемного клапанного устройства, обусловленное упором узла доставки А с механизмом захвата Б в запорную пробку В, фиксируется на поверхности по увеличению давления в трубах.

После этого открывают уравнительный клапан 3. Через его отверстия м, н происходит выравнивание давления над и под пакером. Обратной циркуляцией при помощи узла доставки А съемное клапанное устройство перемещается на поверхность до упора в устьевой головке, что сопровождается повышением давления в затрубном пространстве скважины и фиксируется на поверхности.

После извлечения съемного клапанного устройства из устьевой головки можно производить специальные работы, например кислотную обработку пласта под давлением.

В случае необходимости можно произвести повторное испытание пласта или перейти к испытанию другого пласта без подъема испытательного оборудования из скважины. Для этого съемное клапанное устройство с глубинным манометром через устьевую головку прямой циркуляцией перемещается по колонне труб до упора в упор к испытателя пластов Ж.

Перемещение осуществляется с помощью узла доставки А с механизмом захвата Б, в котором в этом случае толкатель 13 не устанавливается, защелки 17 запорной пробки Sнаходятся в разжатом положении, а пробоотборник Г - в открытом положении.

Поэтому при упоре запорной пробки В в упор к ее защелки попадают в проточку л испытателя пластов, фиксируя съемное клапанное устройство в испытательном оборудовании. После этого закрывают уравнительный клапан 3 и открывают отверстия м циркуляционного клапана Е. Создают избыточное давление в затрубном пространстве скважины, под действием которого шариковый золотник 5 узла доставки А переместится в верхнее посадочное гнездо а и перекроет осевой канал штока 4.

Через отверстие в давление передается внутрь эластичного элемента 1, который, расширяясь, перекрывает полость колонны труб. При определенном избыточном давлении срезные шпильки 11 механизма захвата Б срезаются и узел доставки А с механизмом захвата Б под действием обратной циркуляции перемешается по колонне труб на устье скважины в устьевую головку. При этом на шейке захватной головки 15 запорной пробки в остается втулка 10 с радиальным фиксатором 12.

Захватная головка 15 выполнена таким образом, что на ее шейке может разместиться несколько пар этих деталей. После этопо компрессором через устьевую головку производится выдавливание жидкости из колонны труб через отверстия з циркуляционного клапана Е в затрубное пространство. По достижении заданного понижения уровня жидкости в колонне труб отверстия з циркуляционного клапана Е закрывают и переходят к следующему испытанию объекта.

Съемное клапанное устройство при необходимости может перемещаться по колонне труб и механическим путем на тросе с помощью лебедки. Для этого вместо узла доставки А устанавливают щтанги, вес которых достаточен для срабатывания меха низма захвата Б при взаимодействии с узлами съемного клапанного устройства.

Таким образом, без подъема испытательного оборудования из скважины можно произвести необходимое количество испытаний и специальных работ, перемещая съемное клапанное устройство по колонне труб в испытательное оборудование и извлекая его оттуда желаемое число раз, что повыщает надежность клапанного устройства испытателя пластов.

КЛАПАННОЕ УСТРОЙСТВО ИСПЫТАТЕЛЯ ПЛАСТОВ, включающее запорную пробку, состоящую из корпуса с каналами и уплотнительными элементами, головки с выступом, щтока и фиксирующих защелок, и узел доставки с механизмом захвата, отличающееся тем, что, с целью повыщения его надежности и упрощения извлечения из испытателя пластов, оно снабжено жестко связанным с запорной пробкой пробоотборником со щтоком, а механизм захвата - связанным с ним срезным элементом толкателем, установленным с возможностью взаимодействия с фиксирующими защелками и через щток запорной пробки - со щтоком пробоотборника.