Прямоточный полнопроходной пластоиспытатель Советский патент 1991 года по МПК E21B47/10 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частно- сти к пластоиспытательному оборудованию на трубах, и предназначено для испытания-объектов в глубоких скважинах на нефть, газ или воду

Целью изобретения является повы- шение достоверности отбора пробы.

На фиг. 1 изображен прямоточный полнопроходной пластоиспытатель, разрез , на фиг. 2 - механизм временной задержки в положении Пакеровка, разрез на фиг 3 - то же, в положении .Задержка,1 на фиг. 4 - компоновка пластоиспытателя в скважине.

Пластоиспытатель содержит запорный шаровой клапан А, силовой гид- равлический привод В, дожимную га-- зовую камеру С и механизм временной задержки Д.

Запорный шаровой клапан А включает корпус 1 с конической присоеди- нителъной резьбой 2 в верхней части и цилиндрической резьбой 3 в нижней части. В верхней части корпус 1 снабжен упорным седлом 4, установленным в цилиндрической стойке 5с радиальными отверстиями 6, Внутренняя осевая полость стойки 5 образует начало прямоточного полнопроходного канала 7 пластоиспытателя. В нижней части корпус 1 снабжен ка- налами 8 расположенными по окружности утолщенной нижней части корпуса 1. Во внутренней цилиндрической полости 9 корпуса 1 подвижно установлена вилка 10, снабженная в верхней части открытыми пазами 11, а в нижней части - цилиндрическим штоком , золотниковым клапаном, образованным радиальными отверстиями 12, уплотнительными элементами 13-15 и цилиндр ческой осевой расточкой в утолщенной нижней части корпуса 1, выполненной диаметром, равным диаметру штока 11а.

Во внутренней цилиндрической расточке вилки 10 подвижно и герметично (относительно вилки 10) установлен стакан 16 с уплотнением 17. Стакан 16 жестко зафиксирован в проточке 18 корпуса 1. В стакане 16 через пружину 19 устанорлено нижнее седло 20 с уплотнительными элементами 21 и 22. Между верхним 4 и нижним 20 седлами подпружиненно установлен шар 23 с осевым каналом 24. Параллельно осевому каналу 24 шар 23 снабжен торцами, на которых жестко и противоположно установлены два выступа 25. Начало канала в корпусе 1, осевой канал 24 шара 23 и осевая проточка 26 вилки 10 образуют прямоточный полиопроходной канал запорного шарового клапана А.

Силовой гидравлический привод Б содержит корпус 27, в верхней части которого имеется резьба для соединения с корпусом 1 шарового запорного клапана А и радиальные отверстия 28, а в нижней утолщенной части - каналы 29, расположенные по окружности,

и присоединительная резьба 30. Во внутренней цилиндрической полости 31 корпуса 27 установлен силовой поршень 32 с уплотнением 33. Поршень 32 жестко соединен с полым штоком 34, который в верхней части герметично свинчен с вилкой 10, а в нижней части подвижно и герметично установлен в осевой расточке утолщенной jg части корпуса 27 и снабжен уплотнением 35. В полости 31, которая является частью газовой камеры С, установлена силовая пружина 36.

Поршень 32 и шток 34 выполнены так,55 что верхняя и нижняя поверхности поршня 32 имеют одинаковую рабочую площадь. Осевой проход в штоке 34 образует прямоточный канал в гидроприводе Б.

Дожимная газовая камера С включает Ю полый корпус 37, в верхней части снабженный резьбой для соединения с узлом привода В, а в нижней утолщенной части - каналами 38, расположенными по окружности, и присоединительную 25 резьбу 39, В нижнюю часть корпуса 37 герметично и соосно ввинчен гладкий полый шток 40, верхняя часть которого, снабженная уплотнением 41. подвижно входит в осевую расточку корпу- 0 са 27.привода Б„ R кольцевом пространстве 42,. образующем газовую камеру, подвижно установлен плавающий кольцевой раздельный поршень 43, снабженный уплотнительными элемента- с ми 44 и 45, в нижней части имеющий кольцевую выточку, образующую полость под кольцевым поршнем 43. Осевой проход в штоке 40 образует прямоточный канал в дожимной газовой 40 камере С.

Механизм временной задержки Д содержит полый корпус 46, в верхней части снабженный резьбой для соединения с корпусом 37 газовой камеры 5 С, а в нижней части - фиксатором 47. На боковой поверхности корпуса 46 имеются дополнительные радильные впускные отверстия 48 и отверстия 49. Внутренняя цилиндрическая рас- 50 точка корпуса 46 в нижней части имеет кольцевой уступ 50, который переходит на осевую расточку меньшего диаметра . Во внутренней полости корпуса 46 подвижно установлен подпрухи- 55 неиный многоканальный золотник в виде поршня 51 со штоком 52. Для устранения вращения штока 52 относительно корпуса 46 он через продольный

паз 53 подвижно соединен с пальцем 54, жестко закрепленным в корпусе 46 Поршень 51 золотника снабжен вертикальными каналами 55, соединенными с радиальными отверстиями 56 и 57. Ниже отверстий 57 расположены радиальные отверстия 58, которые соединены с осевым прямоточным каналом 59 в штоке 52. Между радиальными отверстиями 56, 57 и 58 расположены уплотни- тельные элементы 60-64. Для удержания золотникового переключателя 51 в крайнем нижнем положении внутри корпуса 46 установлена предварительно сжатая пружина 65.

Шток 52 в верхней части снабжен уплотнением 66 и подвижно входит в осевую цилиндрическую расточку корпуса 37 газовой камеры С. Отверстия 48 и 56, каналы 55 и уплотнительные элементы 60 и 61 образуют отключающий кпапан, а отверстия 49 и 58, полнопроходной канал 59 в штоке 52 и уплотнительные элементы 63 и 64 - уравнительный . В нижней части шток 52 снабжен проточкой 67 и концевой трубной резьбой 68, через которую он жестко и герметично свинчен с замковым ниппелем 69 для присоединения к пробоотборнику П (Лиг.4).

Устройство работает следующим образом.

Перед спуском в скважину все секции А, Б, С и Д пластоиспытателя должны быть герметично свинчены между собой и приведены в состояние, показанное на фиг.1. При этом шаровой клапан 23 герметично перекрывает осевой канал 7, каналы 8 и отверстия 12 на штоке вилки 10 разобщены, поршень 32 под действием предварительно сжатой пружины 36 находится в крайнем верхнем положении. I

Газовые камеры 31 н 42 заполняются газом (азотом) при давлении 10- 15% от ожидаемого гидростатического в скважине на глубине спуска оборудования. Под действием атого тачального давления в газовой к мер С кольцевой поршень 43 находится в крайнем нижнем положении. Золотниковый переключатель 51 механизма временной задержки Д по действием предварительно сгатой пружины 65 находится в крайнем нижнем положении. При этом боковые отверстия 48 и 49 на корпусе 46 совмещены с отверсти10

15

71620621

ями 56 и 58 золотникового переключа теля 51.

Компоновка пластоиспытательного оборудования, спускаемого в скважину на трубах, показана на фиг.4, В колонну обсадных труб (ОТ) на бурильных трубах (БТ) спускается одна из типовых компоновокг утяжеленные бурильные трубы (УБТ), циркуляционный клапан (К), узлы пластоиспытателя А, Б, С и Д (фиг,1), затем пробоотборник (П)s вспомогательное оборудование (О) и пакерующее устройство (ПК) с опорой на стенки колонны ОТ с фильтром (Ф).

По мере спуска оборудования в скважину проявляется действие все нарастающего гидростатического давления в затрубном пространстве скважины. Это давление через отвер- тие 28 узла Б воздействует на верхнюю поверхность поршня 32, стремится вывести его из состояния равно- |Весия и сместить вниз.

Однако этого н.е происходит, поршень 32 остается уравновешенным благодаря тому, что давление в затруб- IHOM пространстве через отверстия 48 и 49 узла Д и отверстия 56, 55 и 38 воздействует на нижнюю поверхность кольцевого поршня 43 дожимной камеры 42 узла С. Поршень 43 перемещается вверх, сжимает газ до величины гидростатического , давления. Поскольку рабочие площади поршня 32 сверху и снизу равны по величине, поршень 32 остается уравновешенным. Так, на протяжении всего спуска оборудования в скважину автоматически поддерживается равновесие поршня 32 силового привода Б. G целью обеспечения замещения жидкости из осевого канала оборудования в затрубное пространство скважины в лроцессе спуска ис- пользуетря уравнительный клапан, расположенный в золотниковом переключателе Д и образованный отверстиями 49 и 58 в позиции, показанной на фиг.1 По достижении заданной глуби20

25

30

3S

40

45

8

ны отсекается от полости осе нала 59 (отверстия 49 и 58 р ны) , а также от полпсти под щим кольцевым поршнем 43 (от 48, 56 и 57 разобщены). В эт жении давление в газовых кам и 31 стабилизируется и далее пенсируется при изменении д в затрубном пространстве скв этом состоянии пластоиспытат к работе. Для этого в затру странстве создается давление уровня, соответствующее рабо давлению силового привода Б испытателя. Поскольку теперь -ние под поршнем 32 не компен а над поршнем 32 увеличивает щение с затрубным пространс жины через отверстия 28 пост поршень 31 выходит из равнов движется вниз на величину ра да, В результате движения по вниз через шток 34 передаетс ,ние вилке 10, которая по ход жения совмещает каналы 8 и 1 |зультате чего снимается пер ления на шаровой клапан 23 ( обходит пар через полость 9 стия б) , а затем поворачивае клапан 23 на угол 90°, в рез чего канал 24 в шаре 23 совм с осевым кяналом 7. Пластовы .через прямоточные каналы 59, и 7 начинает поступать в бур трубы. Это соответствует 1-м тому периоду испытания объек скважине. Затем давление в з пространстве скважины сжимаю ходного, в результате чего п ствием усилия сжатой пружины газа в газовых камерах 31 и шень 32 возвращается вверх и вилку 10 поворачивает клапан закрытие. Начинается 1-й зак период для снятия кривых хар стик пласта (КВД).

Путем создания и снятия д в затрубном пространстве скв можно выполнить несколько от

ны спуска пластоиспытательного обору-™ закрытых периодов испытания.

8

0

5

0

5

0

S

0

5

ны отсекается от полости осевого канала 59 (отверстия 49 и 58 разобщены) , а также от полпсти под плаваю- щим кольцевым поршнем 43 (отверстия 48, 56 и 57 разобщены). В этом положении давление в газовых камерах 42 и 31 стабилизируется и далее не компенсируется при изменении давления в затрубном пространстве скважины. В этом состоянии пластоиспытатель готов к работе. Для этого в затрубном пространстве создается давление 1-го уровня, соответствующее рабочему давлению силового привода Б пластоиспытателя. Поскольку теперь дазле- -ние под поршнем 32 не компенсируется, а над поршнем 32 увеличивается (сообщение с затрубным пространством скважины через отверстия 28 постоянно), поршень 31 выходит из равновесия и движется вниз на величину рабочего хода, В результате движения поршня 32 вниз через шток 34 передается движе- ,ние вилке 10, которая по ходу дни- жения совмещает каналы 8 и 12, в ре- |зультате чего снимается перепад давления на шаровой клапан 23 (жидкость обходит пар через полость 9 и отверстия б) , а затем поворачивает шаровой клапан 23 на угол 90°, в результате чего канал 24 в шаре 23 совмещается с осевым кяналом 7. Пластовым флюид .через прямоточные каналы 59, 26, 24 и 7 начинает поступать в бурильные трубы. Это соответствует 1-му открытому периоду испытания объекта в скважине. Затем давление в затрубном пространстве скважины сжимают до исходного, в результате чего под действием усилия сжатой пружины 36 и газа в газовых камерах 31 и 42 поршень 32 возвращается вверх и через вилку 10 поворачивает клапан 23 на закрытие. Начинается 1-й закрытый период для снятия кривых характеристик пласта (КВД).

Путем создания и снятия давления в затрубном пространстве скважины можно выполнить несколько открытых и

закрытых периодов испытания.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для испытания объектов в глубоких скважинах на нефть, газ и воду. Цель изобретения - повышение достоверности отбора пробы. Пласто- испытатель состоит из соединенных друг с другом узлов А и Б шарового клапана с присоединительным переводником и гидравлического привода та

дования производится пакеровка скважины сжимающей нагрузкой от действия веса УБТ (фиг.4), При этом золотниковый переключатель 51 узла Д переходит во вторую осевую позицию, показанную на фиг.2, и удерживается фиксатором 47#в результате чего полость затрубного пространства скважи

Однако любое испытание объекта в скважине ставит целью отбор качественной пробы пластового флюида. В пластоиспытательном оборудовании, управляемом затрубным давлением, для этой цели имеются специализированные пробоотборники ч, приводимые в действие также давлением, создаваемым в

затрубном пространстве скважины, но по величине выше уровня давления, необходимого для работы пластоиспыга- теля. Это обстоятельство сникает качество отбора пробы,так как отбор пробы производится при открытом клапане пластоиспытатеяя, т.е. в открытом периоде испытания, в результате чего отобрать пробу при давлении, близ- i ком к пластовому, не удается. Это 1 возможно только в конце закрытого периода испытания. Однако для этого нужно, чтобы пластоиспытатель в период отбора пробы не реагировал на давление,, создаваемое в затрубном пространстве, т.е. был блокирован. Перед взятием пробы пластового флюида на пластоиспытательное оборудование в конце закрытого периода ис- пытания создается дополнительная кратковременная сжимающая нагрузка, в результате которой срабатывает фиксатор 47 и золотниковый переключатель (механизм временной задерж- ки) переходит в состояние третьей осевой позиции, как показано на фиг.З. При этом цанговый фиксатор 47 выхсдит из проточки 67 штока 52 и перемещается до упора в торец буриль- ного замка 69. Отверстия 48 на корпусе 46 совмещаются с отверстиями 57 и сообщают полость затрубного пространства скважины с полостью под плавающим кольцевым порстнем A3, давление в газовой камере вновь компенсируется и, следовательно, портаень 32 силового привода Б остается в состоянии равновесия, т.е. работа пластоис- пыгателя блокирована. После этого в затрубном пространстве скважины создается давление, равное рабочему давлению пробоотборника, что приводит к срабатыванию пробоотборника при закрытом клапайе пластоиспытателя. Ее-

, п 5 ц Q

5

ли необходимо продолжить испытания- объекта в скважине, следует приподнять инструмент в скважине и перевести золотниковый переключатель Л во вторую осевую позицию, показанную на фиг.2.

Формула изобретения

Прямоточный полнопроходной пластоиспытатель, содержащий узел шарового клапана с присоединительным переводником, узел гидравлического привода шарового клапана, соединенный с узлом шарового клапана, узел дожимной газовой камеры с плавающим кольцевым поршнем, соединенный с узлом гидравлического привода, механизм временной задержки с узлом для присоединения к пробоотборнику, соединенный с узлом дожимной газовой камеры и выполненный в виде корпуса с радиальными отверстиями и установленным в нем подпружиненным полым штоком с радиальным отверстием с возможностью сообщения его с радиальным отверстием корпуса, о т- личагощийся тем, что, с целью повышения достоверности отбора пробы, он снабжен жестко закрепленным на корпусе механизма временной задержки фиксатором,я корпусе механизма временной задержки выполнены дополнительные радиальные отверстия, шток механизма временной задержки со стороны фиксатора выполнен с кольцевой проточкой к с дополнительными сообщенными между собой радиальными отверстиями для сообщения полости затрубного пространства с полостью плавающего кольцевого лориня узла дожимкой газовой камеры через дополнительные радиальные отверстия в корпусе механизма временной задержки.

Nl