Устройство для гидроразрыва скважин Советский патент 1984 года по МПК E21C39/00 E21B33/12 

Изобретение относится к горЕюму делу, в частности к приборам горной геофизики, и предназначено для определения напряжений в массиве горных пород нагнетанием жидкости под давлением в изолируемый участок скважины.

По основному авт. св. № 877006 известно устройство для гидроразрыва скважин, включающее в себя упругие оболочки, закрепленные на полых стержнях с радиальными и осевыми каналами, соединенных между собой трубкой, неподвижные и внутренние уплотвительные обоймы, регулируемый редукционный клапан, конические втулки 1.

Недостатком устройства является то, что на некоторой глубине скважины давление столба жидкости превышает силу упругости оболочек, и, распирая их, препятствует перемещению упругих оболочек и соответственно устройства в скважине, что приводит к заклиниванию устройства, либо повреждению оболочек.

Цель изобретения - повышение надежности и долговечности устройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство для гидроразрыва скважин снабжено последовательно расположенными клапанно-золотниковым узлом и клапаном сброса избыточного давления, причем клапаннозолотпиковый узел установлен в осевых каналах полых стержней, а клапан сброса избыточного давления соединен с конической втулкой.

Кроме того, клапан и золотник клапаннозолотникового узла жестко соединены щтоком.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - вид I на фиг. 1; на фиг. 3- вид II на фиг. 1.

Устройство для гидроразрыва скважин состоит из стержней 1 с каналами 2 и 3 подвода рабочей жидкости. Стержни связаны между собой соединительной трубой 4 с помощью резьбы, а на них закреплены упругие оболочки 5 с помощью ниппелей 6 и уплотнительных обойм 7, при этом внутренняя часть оболочки насаживается на конус стержня. В соединительной трубке 4 установлен редукционный клапан 8. Каналы 9 и И), по которым в устройство поступает и сливается жидкость, закрываются и открываются клапанно-золотниковым элементом, состоящим из нагнетательного клапана 11, соединительного щтока 12 и золотника 13. Для снятия избыточного давления в устройстве служит сливной клапан 14.

Устройство работает следующим образом.

Устройство, заполненное жидкостью, устанавливается в исследуемую скважину и присоединяется к насосу с помощью трубонровода (не показано). При подаче жидкости и повыщении давления в трубопроводе до величины максимального давления (например, 3 МПа) клапан 11 клапанно-золотникового элемента открывается, а его золотник 13 перекрывает сливное отверстие 10. Жидкость через каналы 2 и 3 стержней 1 поступает под упругие оболочки 5, распирая их. Упругие оболочки 5, расщиряясь, плотно прилегают к стенкам скважины и изолируют исследуемый участок.

Давление жидкости внутри устройства возрастает и при достижении некоторой величины определенной заранее опытным путем, редукционный клапан 8, рассчитанный на эту величину, открывается, давая жидкости проход в изолируемый участок скважины. Редукционный клапан 8 по.ддреживает постоянный перепад давлений под оболочками и в изолируемом участке. Заданный перепад давления гарантирует герметичность внутри изолируемого участка скважины. Нарастание давления на изолируемом участке продолжается до гидроразрыва скважины. По снятию давления сначала закрывается редукционный клапан 8 и, таким образом, гидросистема изолируется. Если давление в системе выше силы упругости оболочек, то в базовом объекте оболочки не возвращались в первоначальное положе ние, препятствуя перемещению устройства в скважине. Для снятия давления клапанQ но-золотниковый элемент под действием пружины нагнетательного клапана 11 возвращается в исходное положение, т. е. нагнетательный клапан 11 перекрывает канал 9, изолируя устройство от давления жидкости, находящейся в трубопроводе, соединительный шток 12, жестко связанный с золотником 13, открывает его и, таким образом, открывается канал 10, так как давление в устройстве выще порога закрывания сливного клапана 14, он открывается и происходит

слив небольщого количества жидкости, равп

ного примерно объему ее под расширенными

упругими оболочками 5. Когда давление падает и упругие оболочки 5 возвращаются в первоначальное положение, сливной клапаи 14 закрывается, и слив жидкости прекраща5 ется. Сливной клапан 14 настраивается таким образом, чтобы воздух не мог поступить в гидросистему. Устройство готово к следующему циклу измерений.

Данное устройство позволяет проводить измерения в нисходящих скважинах, дает

0 возможность .использовать устройство для глубинного зондирования при разведке новых месторождений, вскрытии новых горизонтов, проходке стволов, других вскрышных работах, что повышает их долговечность в работе.

Фиг.З

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРОРАЗРЫВА СКВАЖИН по авт. св. СССР № 877006, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности устройства, оно снабжено последовательно расположенными клапанно-золотниковым узлом и клапаном сброса избыточного давления, причем клапанно-золотниковый узел установлей в осевых каналах полых стержней, а клапан сброса избыточного давления соединен с конической втулкой. 2. Устройство по п. 1, отличающееCit тем, что клапан и золотник клапанно-золотникового узла жестко соединены штоком. i (Л оо О5 05