Испытатель пластов Советский патент 1988 года по МПК E21B49/00 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к техническим средствам для испытания сквя- жин в процессе бурения, в том числе глубоких скважин, разрез которых представлен горизонтами с аномально высокими пластовыми давлениями, и является усовершенствованием известного изобретения по авт.св. № 920202.

Цель изобретения - повышение надежности работы испытателя пластов за счет обеспечения возможности получения сигнала о закрытии приемного клапана и предупреждении претадевре- менного открытия уравнительного клапана при бурении глубоких, наклонно- направленных или искривленных скважин.

На фиг.1 представлен испытатель пластов, положение при спуско-подъем ных операциях и во время циркуляции жидкости через него, общий вид; на фиг.2 - средняя и нижняя его части, положение при открытом периоде испытания и при закачке рабочег о агента, например (ПАВ), в межпакерную зону; на фиг.3 - то же, положение при закрытом периоде испытания.

Испытатель пластов состоит из кор пуса, включающего патрубки 1-3, переводников А и 5, шестигранного штока 6, кожуха 7, переводника 8, полого штока 9 и цангового захвата 10. Внутри корпуса расположен полый шток 11, жестко связанный с переводником 12, на котором винтами 13 фиксируется патрубок 14, находящийся в шестигранном телескопическом соединении с пат

рубком I. В средней части штока II выполнен кольцевой выступ А, в нижней - выступ Б. В камере, образованной патрубками 1 и 2, находится реле времени, состоящее из поршня 15, ко0

5

0

0

5

0

ем Л, гайку 23 и удлотнительной элемент 24.

В верхней части патрубка I расположена втулка 25, ограничивающая перемещение разделительного поршня 26, в нижней его части вьтолнены радиальные отверстия Е. В нижней части патрубка 2 расположена втулка 27. Внутренняя полость патрубков 1 и 2 через отверстия, перекрываемые пробками 28 и 29, заполняется тормозной жидкостью. В патрубке 3 вьтолнен кольцевой выступ Ж. В переводнике 4 вьтолнены кольцевые выступы И, К, кольцевая канавка М, соединенная каналом Н с полостью оборудования, .расположенного ниже выступа К.

Переводник 5 жестко связан с переводником 4 и шестигранным штоком 6, телескопически соединенном с кожухом 7. Нижняя часть кожуха 7 жестко соединена с переводником 8, который жестко связан с полым штоком 9, находящимся в телескопическом соединении со штоком 6, на котором расположен цанговый захват 10. В кожухе 7 выполнены кольцевая проточка О и выступ А.

Полый шток I1 разделен на две части промежуточной втулкой 30 с выполненными на ней радиальными отверстиями П, содержит герметизирующие уплот- нительные элементы 3I, которые размещены и зафиксированы на внешней поверхности промежуточной втулки 30, отделенными друг от друга металлическим кольцом 32 с радиальными отверстиями Р, совпадающими о отверстиями П промежуточной втулки 30. Втулка 27, жестко связанная с корпусным патрубком 2,содержит хвостовую часть, на которой вьтолнены радиальные отверстия С. Отверстия П, Р, полого

Изобретение относится к области гориой пром-ти и позволяет повысить надежность испытателя в работе за счет обеспечения возможности получения сигнала о закрытии приемного клапана и предупреждения преждевременного открытия уравнительного клапана (УК) .при бурении глубоких, искривленных скважин. Испытатель включает корпус в виде патрубков (П) 1,2,3, переводники 4,5, кожух 7, приемный клапан 22. Внутри корпуса расположен полый шток 11 с втулкой (В) 19 в нижней части, которые вместе с цанговым захватом 20 и уплотнительным злемен- том 2) образуют УК. В верхней части П 1 расположена В 25, а в нижней - В 27 с хвостовиком. Полости П 1,2 заполнены тормозной жидкостью. Шток 1I разделен промежуточной В 30 на две части. На В 30 закреплеиы уплот- нительные элементы 31 и кольцо 32 между ними с радиальными отверстиями Р. После спуска бурильных труб ji промывки скважины создают сжимающую нагрузку, смещающую шток 11 вниз. Тормозная жидкость задерживает шток II во времени, а Б 19 опускаются. В итоге шток II с В 30, клапаном 22 и УК перемещаются вниз. Трубное и кольцевое пространства скважины разобщаются. При снятии депрессии на пласт флюид поступает в полость бурильной трубы. Закрывают кран устьевой головки и осуществляют закрытый период испытания. 3 ил. -19 (Л со ю 4 сл 4 N3 Ц}иг1

лец 16 и 17 и скобы 18, фиксирующей дс штока 11 и С втулки 21 вьтолнены с

поршень 15 на штоке 11. Внутри поршня 15 выполнены каналы гидравлического сопротивления В с установленными в них стержнями, на нижней части штока П расположены втулка 19, цанговый захват 20 и уплотнительный элемент 21, образующие вместе с отверстием 1, выполненном в патрубке 3, уравнительный клапан испытателя пластов. Указанные детали клапана ограничены от перемещения вниз относительно щтока 11 деталями приемного клапана, жестко связанными с штоком 11 и включающими клапан 22 с отверсти50

55

возможностью их разобщения в исходном положении при спуске испытателя пластов в скважину и в крайнем нижнем положении, соответствующем открытому периоду испытания. Названны отверстия сообщены в промежуточном положении при закрытом периоде испы тания.

Испытатель работает следующим об разом.

В процессе спуска в скважину бурильные трубы заполняются промывочной жидкостью через каналы Г патруб ка 3 и каналы Д приемного клапана 2

0

5

возможностью их разобщения в исходном положении при спуске испытателя пластов в скважину и в крайнем нижнем положении, соответствующем открытому периоду испытания. Названные отверстия сообщены в промежуточном положении при закрытом периоде испытания.

Испытатель работает следующим образом.

В процессе спуска в скважину бурильные трубы заполняются промывочной жидкостью через каналы Г патрубка 3 и каналы Д приемного клапана 22.

Через каналы Д и Г производится технологическая промывка скважины (прямая циркуляция) перед началом испытания, что позволяет привести параметры промывочной жидкости в норму и исключить возможные осложнения при испытании. По окончании спуска и технологической промывки промывочная жидкость, заполняющая трубы, замещается водой (полностью или частично) путем прямой циркуляции для создания расчетной депрессии на пласт. Затем производится упор якорного устройства в стену или забой скважины и создается сжимающая нагрузка для паке- ровки. Под действием этой нагрузки переводник 12 вместе со штоком II смещается вниз до упора кольцевого выступа А штока II в поршень 15 реле времени. Тормозная жидкость перетекает по каналу гидравлического сопротивления В, благодаря чему создается задержка перемещения штока 11 во времени. Приемный клапан 22 входит в со ответствующий ему кольцевой выступ И. Втулка 19 и уплотнительный элемент 21 уравнительного клапана после соприкосновения торца втулки 19 с кольцевым выступом Б штока 1I начинают перемещаться в крайнее нижнее положение.

После того, как поршень 15 реле времени окажется ниже радиальных отверстий Е, выполненных в патрубке I реле, гидравлическое сопротивление перетоку тормозной жидкости резко снижается, шток II вместе с промежуточной втулкой 30, приемным и уравнительным клапанами 22 быстро перемещается в крайнее нижнее положение (фиг.2), что фиксируется на поверхности по индикатору веса. При этом уплотнительный элемент 21 уравнительного клапана оказывается ниже отверстий Г патрубка 3, разобщая трубное и кольцевое пространства скважины. Выступы цангового захвата 20 располагаются ниже кольцевого выступа Ж патрубка 3.

Уплотнительный элемент 2А приемного клапана 22 устанавливается в полости кольцевого выступа К, что предотвращает его взаимодействие с флюидом. Отверстия Д клапана 22 располагаются против кольцевой канавки М и сообщаются с межпакерным пространством скважины через каналы Н переводника 4. Выступы цангового зах

5

0

5

0

5

0

5

0

5

вата 10 устанавливаются в кольцевой проточке О кожуха 7.

Снятие противодавления с пласта (создание депрессии на пласт) и его запуск в работу осуществляются путем открытия соответствующего крана, расположенного в поверхностной обвязке на устье скважины. После снятия противодавления пластовый флюид из меж- пакерного или подпакерного пространства скважины по каналам И переводника 4 через отверстия Д приемного клапана 22 поступает в испытатель пластов и далее в полость бурильных труб.

По истечении времени открытого периода.испытания на поверхности закрьюают кран устьевой головки, герметизируя на устье столб жидкости, заполняющей бурильные трубы. Колонну бурильных труб поднимают до полного устранения сжимающей нагрузки на испытатбль пластов. В этот момент показание манометра на устье скважины равны нулю. Дальнейший подъем колонны бурильных труб приводит к перемещению вверх относительно корпусных деталей испытателя пластов полого штока 11 вместе с промежуточной втулкой 30 и приемным кла паном 22. Втулка 19 уравнительного клапана с уплотнительным элементом 21 остается в крайнем нижнем положении, удерживаемая усилием, действующим от ее гидравлической неуравновешенности и цангой. Подъем колонны труб продолжается до совмещения отверстий П, Р полого штока 1I с отверстиями С втулки 27, жёстко связанной с корпусом испытателя пластов. При этом давление промывочной жидкости, заполняющей кольцевое пространство скважииы, передается в полость труб и фиксируется на поверхности, обеспечивая четкий сигнал о закрытии приемиого клапана. Вследствие того, что закрыт кран на устьевой головке, заполнение полости труб промывочной жидкостью не происход1 т. Осуществляется закрытый период испытания. Отверстия Д приемного клапана 22 перекрываются уплотнителышми элементами 21 и 24 от кольцевого и межпакерного (подпакерного) пространств скважины одновременно. .

Конструкция испытателя пластов исключает соприкосновение торцов приемного клапана 22 и уравнительной

втулки 19 в момент передачи на поверхность сигнала о закрытии приемного клапана (изменение давления в трубах, динамический удар при срыве цан

гового захвата 10),

Таким образом осуществляется закрытый период испытания.

При дальнейшем перемещении колонны труб вверх торец приемного клапана 22 соприкасается с торцом втулки уравнительного клапана 19, что фиксируется на поверхности по увеличению натяжения, превышающему натяжение, необходимое для срыва цангового захвата 10. Цанговый захват 20 предупреждает срыв втулки 19 уравнительного клапана при низких перепадах давлений в кольцевом и межпакерном (под пакерном) пространствах скважины, а также предотвращает износ уплотни- тельного элемента 21, удерживая втулку 19 неподвижной относительно патрубка 3 при кратковременных посадках во время спуска испытателя пластов в скважину.

Для повторного открытия приемного клапана необходимо создать сжимающую нагрузку на испытатель пластов, а для повторного закрытия - приподнять колонну труб. Таким образом, путем осевых перемещений колонны труб можно осуществлять многократные открытые и закрытые периоды испытания пласта с получением на поверхности четких сигналов о срабатывании клапанов.

Последний закрытый период испытания может быть совмещен по времени с технологической операций по удале

10

520

94546

нию продукции пласта из бурильных труб. Для этого открывают кран на устьевой головке и, непрерывно доливая промывочную жидкость в затрубное пространство, проводят обратную циркуляцию. Продукт испытания поднимается по трубам на поверхность, где замеряется его объем и производится отбор проб.

5 0

5

0

5

Формула изобретения

Испытатель пластов по авт. св. № 920202, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности работы испытателя за счет обеспечения возможности получения сигнала о закрытии приемного клапана и предупреждении преждевременного открытия уравнительного клапана при бурении глубоких, наклонно-илправляемых или искривленных сквала н, он с}1абжеп промежуточной втулкой с радиальными отверстиями, которая делит полый шток на две части, причем промежуточная втулка выполнена с жестко закрепленными на ее наружной поверхности герметизирующими уплотнительными элементами и кольцом между ними, которое имеет радиальные отверстия на уровне радиальных отверстгс промежуточной втулки, а втулка, жестко связанная с патрубком в его нижней части, имеет хвостовик с радиальными отверстиями, выполненными с возможностью сообщения с радиальными отверстиями промежуточной втулки в закрытом периоде испытания и разобщения при перемещении колон}1ы труб.

Фиг. 2

анч.з