Испытатель пластов Советский патент 1984 года по МПК E21B49/00 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для исследования пластов нефтяных и газовых скважин.

Известен испытатель пластов, содержащий корпус, связанный с колонной бурильных труб, ступенчатый шток с каналами, образующий с корпусом камеру, сообщающуюся с затрубным пространством, стакан, образующий со .штоком герметичную KiaMepy, запорный клапан и размещенный над стаканом подпружиненный поршень, связанньш посредством винтовой пары с колонной труб СО«

Указанное.устройство обеспечивает испытание пластов любой интенсивности притока при разных депрессиях При этом каждый приток, вызываем||1й новой депрессией, сменяет предьщущий режим притока, т.е. испытание ведется по схеме приток при первой депрессии - приток при второй депрессии - притокщзи третьей депрессии и т.д.. - восстановление пластового давления.

Однако данное устройство не обеспечивает возможности осуществления процесса восстановления пластового давления в промежутках между циклам притоков, что затрудняет интерпретацшо полученных данньк и вьщачу заключения об оптимальном режиме эксплуатации пласта.

Известен также испытатель пластов, включающий корпус, связанный с колонной труб, шток, впускной клапан, связанный со штангой, имеющей кулачок, гильзу, в которой установлен поршень противодавления на пласт, над которым размещены поршеньки с втулкми, установленными с возможностью взаййодействия с кулачком и образующими с поршеньками полости, связанные с затрубным пространством 2.j.

Устройство обеспечивает возможность испытания пластов при перемен ных депрессиях по схеме приток при первой депрессии восстановление пластового давления - приток при второй депрессии - восстановление пластового давления - приток при третьей депрессии - восстановление пластового давления и т.д. Привод в действие данного испытателя пластов осуществляется возвратно-поступательным перемещением штока с помощью колонны труб.

Однако в ряде случаев не удается переместить шток на заданную величину, что ведет либо к неполучению процесса восстановления пластового давления, либо .к нарушению герметичности пакеровки.

Цель изобретения - повьш1ение надежности работы устройства за счет обеспечения изменения депрессии на пласт вращением колонны труб.

Поставленная цель достигается тем, что в испытателе пластов, включающем корпус, связанный с колонной труб, шток, впускной клапан, связанньй со штангой, имеющей кулачок, гильзу, в которой установлен поршень противодавления на пласт, над которым размещены поршеньки с втулками,: установленными с возможностью взаимодействия с кулачком и образующими с поршеньками полости, связанные с затрубным пространством, штанга

имеет кольцевой выступ, образую1ций с гильзой камеры, сообщаемые соответственно с затрубным пространством и призабойной .зоной скважины, при этом площадь диаметра кольцевого выступа

и площадь сечения по наружному диаметру штанги равны.

Установка штока многоциклового клапана с возможностью вращения, исключающая из рабочего процесса трудно контролируемую в глубоких, искривленных и осложненных скважинах операцию по вытяжке инструмента на заданную величину, возможна только при наличии гидравлически уравновешенной

штанги, осуществляющей взаимодействие узлов, находяш 1хся в зонах действия различных давлений: гидростатического и забойного. При отсутствии гидравлического равновесия дополнительные нагрузки, возникающие за счет разности указанных давлений, являются причиной неработоспособности предлагаемого устройства.

На фиг.1 изображено устройство для исследования пласта, общий вид; на фиг.2 - развертка фигурного паза, вьптолненного на образующей стойкеj на фиг.З - пример исполнения

уравновешенной втулки в увеличенном масштабе; на фиг.4 - пример исполнения не1фавновешенной втулки в увеличенном масштабе. в корпусе 1 с возможностью вра.щения вставлен шток 2, имеющий на нижнем конце многоцйкловый клапан 3, связанный с бесконечной винтовой канавкой 4, вьтолненной на штоке 2, через штангу 5, снабженную скобой 6 входящей в зацепление с винтовой канавкой 4. Бесконечная винтов;ая канавка 4 представляет собой правую и левую резьбы, нарезанные на одном участке штока 2.с сопряженными концами. Штанга 5 имеет продольные пазы, в которые вставлены жестко связанные с корпусом . 1 штифты 7, обесп чивающие штанге,5 и клапану 3 возвратно-поступательное движение при вращении штока 2. . К клапану 3 с помощью пальца 8 прикреплена двухступенчатая штанга 9, на которую надета гильза 10 с не пересекающимися каналами: А - для с общения полости гильзы 10 с затрубным пространством и Б - для пропуск поступающей при испытании жидкости. Двухступенчатая штанга 9 вьшолнена таким образом, что её .площадь сечения по кольцевому выступу равна площади по наружному диаметру, благодаря чему штанга остаётся гидравлически уравновешенной, пересекая внутри устройства зоны действия двух различных давлений: гидростатического и забойного. Указанное исполнение щтанги 9 обеспечива ет при взаимодействии узлов независимость нагрузок на них от разности давлений, под действием которых эти узлы находятся. . К нижнему концу штанги 9 крепится кулачок 11, сна.бженньй штифтом 12, скользящим по фигурному пазу, выполненному на боковой поверхности стойки 13. В нижней части гильзы 10 имеется поршень 14 противодавления на пласт, над которым установлена серия поршней 15, имеющих связь с затрубным пространством. Каналы сооб щения 16 перекрыт втулками 17. Последние крепятся к стойке 13 с помощью срезных элементов 18. Втулки 17 могут быть- выполнены гидравлически уравновешенными и. гидравлически неуравновешенными. Полость над втулками 17 заполнена маслом и постоянно сообщена с- затрубным пространством через каналы А. Чтобы масло, заполня ющее полость, не перемешивалось с глинистым раствором, имеется разде3384лительный плавающий поршень 19. Для заполнения полости над поршнем 14 противодавления на пласт имеется пробка 20. Устройство работает следующим образом. В обычной компоновке испытательного оборудования устройство спускается в скважину и производится изоляция пакерами намеченного для исследования интервала. Вращением труб и пггока 2 получают открытиезакрытие клапана 3, поскольку йращательное движение привода преобразуется в возвратно-поступательное движение клапана. Двигаясь вниз, клапан 3 смещает двухступенчатую штангу 9. и кулачок 11, нажимает на одну из втулок.17, срезав предварительно элемент 18. Если втулки 17 уст новленш как изображено на фиг.3, то после смещения втулки вниз на верхний торец соотзетств5гющего поршня 15 передается постоянное гидравлическое давление столба глинистого раствора в затрубном пространстве. Этот порtaeHb 15 в последующее время испытаний действует на поршень 14 противодавле ния на пласт с постоянной силой. Поскольку усилие на поршень 14 противодавления на пласт постоянное, то во время притока из пласта он будет поддерживать под собой, т.е. в исследуемой зоне, постоянное давление. Если притока из пласта нет или он очень слабый, можно уменьшить депрессию на призабойную зону следующим образом, При последующем вращении штока 2 клапан 3 закрывается - происходит процесс восстановления пластового давления. Новое вращение труб вновь приводит к открытию клапана 3, смешающего вниз двухступенчатую штангу 9 и кулачок t1, Благодаря взаимодействию штифта 12 с фигурным пазом стойки 13 кулачок 11, поворачиваясь на заданный угол, нажимает на следующую по кругу втулку 17. После этой операции давление на поршень 14 противодавления на пласт увеличивается в два как в работе учас-.. твуют два поршня 15..На соответствующую величину увеличивается и противодавление на пласт. Операцию по увеличению противодавления на пласт в процессе исследования можно

производить несколько раз до тех пор пока вся серия поршней 15 не будет включена в работу. При этом минимальная депрессия будет обеспечена условием, когда общая площадь сечения поршней 15 несколько меньше сечения поршня 14 противодавления на пласт. . Иногда же предпочтительно изменять депрессию на пласт от минимума к максимуму. В этом случае необходимо использовать неуравновешенность втулки 17 как показано на фиг.4.

Если в полость над поршнем 14 противодавления на пласт закачан воздух под давлением, равным давлению залитой в трубы жидкости, то депрессия при- каждом скачке сохраняется постоянной. Если же перед испытанием вьгоернуть пробку 20, то полость над поршнем 14 противодавления на пласт находится под действием внутритрубного давления, а скачки депрессий будут более мелкими, их величины в каждом периоде притока будут переменными.

Технико-экономический эффект складьшается за счет устранения неудачных спусков инструмента с неполучением процесса восстановления пластового давления.

fe.7

иг.2

17

ИСПЫТАТЕЛЬ ПЛАСТОВ, включающий корпус, связанный с колонной труб, шток, впускной клапан, связанный со штангой, имеющей кулачок. гильзу, в которой установлен поршень противодавления на пласт, над которым размещены поршеньки с втулкамиустановленными с возможностью взаимодействия с кулачком и образующими с поршеньками полости, связанные с затрубным пространством, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы за счет обеспечения изменения депрессии на пласт вращением колонны труб,- штанга имеет кольцевой выступ, образующий с ги-пьзой камеры, сообщаемые соответственно с затрубным пространством и призабойной зоной скважины, при этом площадь кольцевого выступа и площадь сечения по наружному ди(/ аметру штанги равны.

18

(риг.