Способ испытания термостойких пакеров Советский патент 1984 года по МПК E21B33/12 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промьишенности и может быть Д1спользовано для определения н дежности работы и долговечности тер мостойких пакеров в условиях выроки температур паронагнетательны:. сква жин. Известен способ испытания термостойких пакеров, включающий установку термостойкого пакера в имитато ре обсадной колонны при имитации тем пературы пласта с замером и регистра цией радиальных деформаций имитатора обсадной колонны в месте посадки пакера и радиальных деформаций ствола пакера в различных сечениях l . Данный способ не предусматривает определения влияния осевых линейных деформаций имитатора об.садной колонны, аналогичных удлинению обсадной колонны реальной скважины, на работоспособность уплотнителя пакера. В процессе проведения закачки теплоносителя в реальной паронагнетательной скважине существуют условия, при которых температура обсадной колонны в месте установки пакера изменяется с течением времени в сторону ее роста. При этом изменяются осевые и радиальные размеры обсад ной колонны. Согласно известной технологии термостойкое внутрискважинное оборудование в паронагнетательной скважине устанавливается при тем .пературе пласта, а его эксплуа-Гация юсуществляет.ся при значительно больших температурах. В результате влияния температуры изменяются геометрические размеры самого оборудования и обсадной колонны, что отрицательно сказывается на работоспособности пакера. Иавестен также способ испытания термостойких пакеров, включающий установку пакера в имитаторе обсадной, колонны, имитацию и измерение осевого усилия от веса колонны труб регулирование температурного режима внутри ствола пакера и имитатора обсадной колонны, измерение подпакер ного давления и радиальных деформаций ствола пакера, уплотнителя и ими татора обсадной колонны в месте посадки пакера 2 Известный способ не предусматрива ет систему регулируемого теплообмена на наружной поверхности обсадной ко.лонны, позволяющую имитировать работу обсадной колонны в реальной паронагнетательной скважине, где существуют условия постепенного увеличения ее температуры при постоянстве тёмпе ратуры теплоносителя за счет сущест: вования рассеивания тепла в окружающие скважину породы. Методика проведения испытаний на стенде не предусматривает измерения линейных осевых деформаций обсадной колонны и влияния изменения этих деформаций на работоспособность пакера с течением времени. Кроме того, известно, что паронагнетательные скважины оснащаются, помимо пакера, другим термостойким внутрискважинным оборудованием, таким, например, как термоквмпенсатор, служащий для компенсации удлинения колонны труб. Величина удлинения колонны труб,зависит от температуры теплоносителя. При этом корпус термокомпенсатора через соединительную трубу соединяется жестко с пакером, а шток - с колонной труб. Термокомпенсатор содержит сальниковый узел., который схватывает шток и препятствует утечке теплоносителя. При этом для устранения утечки необходимо определенным усилием сжать материал набивки. При удлинении колонны труб шток йеремещается внутри сальниковой набивки неравномерно, что приводит к скачкообразному изменению осевой нагрузки, действующей на ствол пакера. Для получения достоверных данных о работоспособности пакера необходимо учитывать изменение осевой нагрузки на стволе пакера. Способ не позволяет изменять осевую составляющую, т.е. имитировать влияние работы внутрискважинного оборудования на работу пакера. Цель изобретения - повышение достоверности результатов испытания при имитации условий паронагнетательных скважин. Поставленная цельдостигается тем, что согласно способу испытания термостойких пакеров, включающему установку пакера в имитаторе обсадной колонны, имитацию и измерение осевого усилия от веса колонны труб, регулирование температурного режима внутри ствола пакера и имитатора обсадной колонны, измерение подпакерного давления и радиальных деформаций ствола пакера, уплотнителя и имитатора обсадной колонны в месте пакера, производят отбор тепла с наружной поверхности, имитатора обсадной колонны с одновременным измерением его осевой деформации и периодически изменяют осевое усилив на стволе пакера. На чертеже изображен стенд для осуществления, предлагаемого способа. Стенд содержит корпус 1 с имитатором обсадной колонны 2, связанные друг с другом посредством фланцев 3. Между наружной поверхностью имитатора обсадной колонны 2 и корпусом 1 образована кольцевая камера 4,заполненная имитатором горной породы (обладающей определенными теплофизическими

войствами), слагающей продуктивный ласт. В кольцевой камере 4 установен нагреватель 5 для имитации темпеатурных условий пласта. Внутри имитатора обсадной колонны 2 устанавливается термостойкий пакер б со шлип-5 совой подвеской 7, который стволом 8 через фильтр 9 связан со штоком 10 силового гидроцилиндра 11. Надпоршневая полость 12 и подпоршневая полость 13 в силовом гидроцилиндре 11 связа- Ю ны трубопроводами 14 и 15 с насосом 16, служащим для создания давления в силовом гидроцилиндре , в стволе 8 пакера 6. Корпус 1 охватывается термостатирующей рубашкой 17 с рбра- 15 зованием кольцевой камеры 18, связанной подводящим трубопроводом 19 с насосом 20 и отводящим трубопроводом 21 через холодильник 22 - с при- , емной магистралью насоса 20. На нор- 20 пусе 1 стенда установлен термометр 23 для замера температуры в кольцевой камере 4. Кольцевая камера 18 разделена внутри радиальными втулкаи 24, через которые пропущены стерж-25 ни 25, жестко связанные с имитатором обсадной колонны 2 и выходящие за пределы термостатирующей рубашки 17. Разделительные втулки 24 уплотнены относительно стенки корпуса 1 и ими- ,,% татора обсадной колонны 2 и обеспе- , чивают при этом свободную циркуляцию хладагента внутри кольцевой камеры 18 по всей ее высоте. На одном из стержней 25 закреплена мерная линейка 26, на другом - индикаторная стрелка 27. Для имитации теплового потока в осевом канале ствола 8 термостойкого пакера 6 помещен нагревательны элемент 28 с регулятором температуры.40

При проведении длительных испытаний термостойкого пакера 6 существует вероятность срыва его с места установки в имитаторе обсадной колонны 2 .-45

Для безопасного ведения работ шток 10 силового гидроцилиндра 11 выходит за его пределы, а яа конце штока имеется гайка 29. На крышке силового гидроцилиндра 11 установле- 50 на втулка 30, выполненная равнопрочной со штоком 10, охватывающая его и образующая с гайкой 29 регулируеый зазор 31, подбираемый исходя з возможного допустимого перемеще- 55 ния пакера 6 внутри имитатора обсадной колонны 2.

При осуществлении способа термостойкий пакер б устанавливается внут-60 ри имитатора обсадной колонны 2 и соединяется стволом 8 через фильтр 9 со штоком 10 силового гидроцилиндра 11. Операцию распакеровки осуществляют путем подключения насосного агре- 65

гата к стволу 8 или напорной магист-, рали от насоса 16.

Температура термостойкого пакера 6 и имитатора колонны 2 в момент распакеровки поддерживается нагревателем 5 на уровне температуры пласта существукнцей в скважине до подачи теплоносителя. Подачей рабочей жидкости от насоса 16 по трубопроводу 15 под поршень силового гидроцилиндра 11 на термостойкий пакер 6 воздействуют осевой нагрузкойi Величина осевой нагрузки определяется расчетным путем, исходя из давления теплоносителя под термостойким пакером 6 и диаметра оЪсадной колонны, в данном случае - диаметра имитатора об,

садной колонны 2.

В начальный момент осуществляют измерение радиальных деформаций имитатора обсадной колонны 2 и внутренних напряжений в уплотнителе пакера б . В осевой канал ствола 8 термостойкого пакера 6 подают нагревательный элемент 28 с регулятором температуры и доводят температуру до температуры теплоносителя, который предполагается закачивать в скважину. По термометру 23 ведут контроль за температурой на наружной поверхности имитатора обсадной.колонны 2 с одновременным saiMepoM параметров удлинения ее по мерной линейке 26 и изменения величины внутренних напряжений в уплотнителе пакера 6. Темп роста температуры на имитаторе .обсадной колонны 2 определяют, исходя из опытных да.нных.

Рост температуры в единицу времени, например за сутки, составляет ориентировочно с точкой отсчета от температуры пласта. Температуру на имитаторе обсадной колонны 2 поддерживают путем обеспечения отвода тепла от наружной поверхности корпуса 1 при обеспечении подачи хладагента насосом 20 по трубопроводу 19 в кольцевую камеру 18 с возвратом по трубопроводу 21 через холодильник 23 к приемной магистрали насоса 20. При переходе на новый температурный режим расход хладагента в кольцевую Камеру 18 уменьшают, производят замер параметров осевого линейного удлинения имитатора обсадной колонны 2, радиальной деформации и внутренних напряжений в уплотнителе пакера 6. Одновременно с изменением температуры на имитаторе обсадной колонны 2 увеличивают по абсолютной величине осевое усилие, действующее на ствол 8 пакера 6 со стороны поршня силового гидроцилиндра 11, путем увеличения давления ,в надпоршневой полости 12. Тем самым имитирх.7 ют влияние на термостойкий пакер 6 внутрискважинного оборудования, например термокомпенса тора который устанавливается .в комплекте с ним в ларонагнетательной скважине. Изменение давления рабочей жид кости в надлоршневой полости 12 осуществляют кратковременно с восстанов лением прежнего состояния имитации осевого усилия на стволе 8 пакера 6. Процесс увеличения температуры на имитаторе обсадной колонны.2 и периодическое изменение осевого усилия на стволе 8 пакера б в процессе перехода на более высокую температуру ведут до достижения температуры на имитаторе обсадной колонны.2, близкой или сравнимой с температурой теплоносителя, с постоянной фиксацией и замером величины радиальных и осевых деформаций имитатора обсадной колонны 2. и величины внутренних напряя ений в уплотнителе пакера б. При проведении испытаний существует вероятность срыва пакера 6 с места его установки в имитаторе обсадной колонны 2. Пакер б при этом может переместиться на величину, равную величине регулируемого зазора 31 гайкой 29 на штоке 10 и втулкой 30, установленной на крышке корпуса силового гидроцилиндра 11. По окончании процесса испытаний снимают осевое нагружение на стволе 8 п&кера б, отключают нагревательный элемент 28 в осевом канале ствола 8 пакера б и охлаждают стенд путем подачи хладагента от насоса 20 в кольцевую, камеру 18. Наблюдение за температурным удлинением имитатора обсадной колонны 2 и изменением внутренних напряжений в уплотнителе пакера б позволяет судить о работоспособности пакера в условиях, максимально приближенных к условиям реальной паронагнетательной скважины.

СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ТЕРМОСТОЙКИХ ПАКЕРОВ, включающий установку RCiflOWSHA ПАТЕНТНО. 13 TFXHHOJiKA SlfbJIHOTBiiA пакера в имитаторе обсадной колонны, имитацию и измерение осевого усилия от веса колонны труб, регулирование температурного режима внутри ствола пакера и имитатора обсадной колонны; измерение подпакёрного -давления и радиальных деформаций ствола пакера, уплотнителя и имитатора обсадной колонны в месте насадки пакера, о т личающийся тем, что, с целью повышения достоверности результатов испытания при имитаций условий паронагнетательных скважин, производят отбор тепла с наружной поверхности имитатора обсадной колонны с одновременным измерением его осевой дегформации и периодически изменяют осев вое усилие на стволе пакера.