Устройство для создания постоянной депрессии на пласт Советский патент 1991 года по МПК E21B43/25 E21B49/00 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к освоению и исследованию нефтяных и газовых скважин в случаях создания постоянной депрессии на пласт.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства за счет возможности исключения влияния давления

в затрубном пространстве и действия изменяющегося по высоте столба жидкости в трубах на величину забойного давления.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 -. гильза с каналом переменного сечения и поршень; на фиг. 3 - развертка гильзы с профилем выреза; на фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 5 узел I на фиг. 1, крепление фигурной втулки срезными шпильками; на фиг. 6 - сечение Б-Б на фиг. 5.

Устройство состоит из нижней 1 и верхней 2 частей корпуса. К верхней части 2 корпуса жестко прикреплена через связывающий элемент 3 камера 4, разделенная поршнем 5 на рабочую 6 и газонаполненную 7 части. Рабочая часть 6 камеры 4 гидравлически соединена с внутренней полостью отверстиями 8. Газонаполненная часть 7 камеры 4 снабжена вентилем 9 для закачки газа. Поршень 5 через шток 10 жестко соединен с гильзой 11, Гильза 11 имеет канал переменного сечения в виде спирального выреза 12 с изменяющимся углом наклона к оси гильзы (фиг. 3). Гильза 11 укреплена ребрами жесткости 13 для того, чтобы предупредить возможное сжатие или растяжение выреза 12 в процессе работы устройства.

Гильза 11 образует с поршнем 14 герметичную камеру 15. Поршень 14 жестко прикреплен к верхней части корпуса 2, имеет неполный осевой канал 16 и ряд диамет- ральных отверстий 17. Радиальные отверстия 17 располагаются s выемке 18, выполненной по окружности поршня 14. Выемка 18 поршня 14 герметизирована с обеих сторон уплотнениями 19 манжетного типа.

В фигурной выемке, образованной внутренней поверхностью нижней части корпуса 2 и связующим элементом 3, расположена фигурная втулка 20 с отверстиями 21. Гидравлически неуравновешенная площадь Si фигурной втулки 20 соединена с затрубным пространством отверстием 22 в верхней части 2 корпуса. Уплотнительные элементы 23 и 24 на фигурной втулке 20 исключают возможность соединения затру бного пространства с трубами, В исход- ном положении фигурная втулка 20 крепится к корпусу 2 с помощью срезных шпилек 25. Для удобства сборки паз для срезных шпилек 25 в фигурной втулке 20 выполнен в виде выемки 26 по окружности втулки 20.

Шток 10 в зоне связующего элемента 3 имеет различный диаметр. 3 исходном положении дополнительная площадь А $2, изменяющая гидравлическую неуравновешенность системы поршень 5-шток 10-гильза 11 герметизируется от внутри- трубного пространства фигурной втулкой 20 и уплотнительными элементами 27-30. При этом шток 10, связующий элемент 3 и фигурная втулка 20 образуют компенсационную камеру 31. Связующий элемент 3 имеет отверстия 32 для сообщения компенсационной камеры 31 с внутритрубным пространством. Устройство с трубой 33 и устанавливают над пакером 34.

Устройство работает следующим образом.

Перед спуском в скважину нижнюю часть 7 камеры 4 заполняют газом до определенного давления. Величину давления заполнения камеры газом рассчитывают в зависимости от соотношения площадей S2 и Зз и необходимой величины забойного давления при работе скважины.

Устройство работает за счет разности усилий, создаваемых внутритрубным давлением на площади S2 и Зз и нагрузки на поршень 5 со стороны газонаполненной части 7 камеры 4.

В начале спуска, когда внутритрубное давление мало, нагрузка со стороны газонаполненной части 7 камеры 4 имеет превалирующее значение и гильза 11 смещается вверх относительно поршня 14 в свое крайнее положение. При этом площадь сечения выреза 12 в гильзе 11, попадающего в область между уплотнениями 19 поршня 14, минимальна. По мере роста внутритрубного давления при спуске инструмента в скважину составляющая разности усилий на площади Sa и Зз возрастает, гильза 11 смещается вниз, площадь сечения выреза 12, попадающего в область между уплотнениями 19 поршня 14, увеличивается.

После спуска инструмента в скважину, установки пакера 34 и освоения пласта практически с самого начального момента отбора пластового флюида устанавливается постоянная величина забойного давления. Увеличение давления на забое скважины по каким-либо причинам приведет к перемещению гильзы 11 вниз и увеличению площади сечения выреза 12 в рабочей его части, и наоборот. И в том, и в другом случае давление в полости 35 и на забое восстановится. Плотность процесса регулирования постоянства давления достигается наличием герметичной камеры 15, образованной гильзой 11 и поршнем 14.

Выемка 18 по окружности поршня 14 в области расположения радиальных отверстий 17 обеспечивает прохождение потока независимо от того, совпадает ли участок выреза 12с одним из отверстий 17.

С целью смены режима работы пласта, т.е. перехода на эксплуатацию при другом значении забойного давления, в затрубном пространстве скважины создается избыточное давление. Под-действием избыточного затрубного давления, передающегося через радиальное отверстие 22 в корпусе 2, создается усилие на фигурную втулку 20 по гидраелически неуравновешенной площади Si. Под действием создавшегося усилия шпильки 25 срезаются, и фигурная втулка 20 смещается вниз в выступ нижней части 1 корпуса. При этом открываются отверстия 32, которые сообщают компенсационную камеру 31 с внутритрубным пространством. Гидравлическая неуравновешенность системы поршень 5-шток 4-гильза 11 за счет дополнительной площади увеличивается. Величина постоянного забойного давления уменьшается. Скважина исследуется на втором режиме при постоянной величине забойного давления.

Формула изобретения

1. Устройство для создания постоянной депрессии на пласт, содержащее спускаемый на колонне труб корпус с радиальным отверстием, в котором установлена фигурная втулка, гидравлически связанная с за- трубным пространством, размещенные в корпусе поршень с осевым и радиальным каналами, гильза с каналом, образующая с поршнем герметичную камеру, и уплотни- тельные элементы, отличающееся

тем, что, с целью повышения надежности работы устройства за счет возможности исключения влияния давления в затрубном пространстве в действия изменяющегося по высоте столба жидкости в трубах на величину забойного давления, оно снабжено ступенчатой втулкой с заглушенным дном и радиальными отверстиями и размещенными в ней поршнем со штоком, жестко связанным с гильзой, причем подпоршневая полость ступенчатой втулки заполнена газом, канал гильзы выполнен в виде спирального выреза переменного сечения с изменяющимся углом наклона спирали к оси гильзы, а фигурная втулка выполнена гидравлически неуравновешенной и образует со ступенчатбй втулкой и ее штоком компенсационную камеру, гидравлически связанную с внутритрубным пространством в крайнем нижнем положении фигурной втулки.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что гильза на уровне спирального выреза выполнена с ребрами жесткости.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей пром-сти и предназначено для освоения и исследования нефтяных и газовых скважин. Цель - повышение надежности работы устройства за счет возможности исключения влияния давления в затрубном пространстве и действия изменяющегося по высоте столба жидкости в трубах на величину забойного давления. Для этого устр- во имеет ступенчатую втулку с заглушенным дном и радиальными отверстиями и размещенные в ней поршень со штоком, жестко связанным с гильзой. Подпоршневая полость ступенчатой втулки заполнена газом. Гильза имеет какал, который выполнен в виде спирального выреза переменного сечения с изменяющимся углом наклона спирали к оси гильзы. Устр-во также имеет фигурную втулку, выполненную гидравлически неуравновешенной и образует со ступенчатой втулкой и ее штоком компенсационную камеру. Последняя связана с внутренним пространством в крайнем нижнем положении фигурной втулки. Гильза на уровне спирального зыреза выполнена с ребрами жесткости. Под действием создавшегося усилия фигурная втулка смещается вниз в выступ нижней части корпуса. При этом открываются отверстия, которые сообщают компенсационную камеру с внутри- трубным пространством, гидравлическая неуравновешенность системы поршень- щиток-гильза за счет дополнительной площади увеличивается. Величина постоянного забойного давления уменьшается. Скважина исследуется на втором режиме при постоянной величине забойного давления. 1 з.п. ф-лы, 6 ил. О XI ч Ю vj V

и

К

И

3J

х-0

1

/л

фие2

фигА

№

фиг. 5

фигЗ

26

фиг, 6