Испытатель пластов Советский патент 1992 года по МПК E21B49/00 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к испытанию нефтяных и газовых скважин испытателями пластов, спускаемыми е скважину на трубах.

Известна конструкция испытателя пластов, включающая впускной и уравнительный клапаны, которая позволяет многократное повторение циклов испытания путем открытия и закрытия его впускного клапана при вертикальных перемещениях колонны труб.

Недостатком этой конструкции является низкая надежность впускного клапана, так как многократное открытие и закрытие приводит к разрушению его уплотнений и при подьеме испытателя из скважины не обеспечивается герметичность полости труб относительно скважины. Это недопустимо из-за возможности неконтролируемого фонтанирования, т.е. аварии Кроме того, испытатель имеет сложную конструкцию клапанной системы, что также снижает ее надежность.

Известен также испытатель пластов, позволяющий повторять циклы испытания путем открытия и закрытия его впускного клапана при вертикальных перемещениях колонны труб.

Недостатки этой конструкции те же, что и у рассмотренного выше испытателя пластов, поскольку конструкция клапанной системы у них одинакова.

Наиболее близким к предлагаемому является испытатель пластов, клапанная система которого имеет весьма простую конструкцию. Она состоит из впускного и уравнительного клапанов, образованных на головке подвижного относительного корпуса полого штока двумя непересекающимися каналами: радиальным, сообщающим испытываемую зону с полостью труб - впускной клапан; и продольным, сообщающим эту зону с затрубным пространством - уравни- тельный клапан. Каналы разобщены подвижными сальниковыми уплотнениями.

Недостатком данного испытателя является отсутствие возможности многократного повторения циклов испытания.

Цель изобретения - обеспечение надежного и безопасного испытания пласта по многоцикловой технологии за счет совершенствования конструкции клапанной системы испытателя пластов.

Поставленная цель достигается тем, что испытатель пластов, включающий корпус, впускной и уравнительный клапаны, выполненные а виде двух непересекающихся каналов, размещенных на клапанной головке подвижного относительно корпуса полого

штока, и подвижные сальниковые уплотнения, снабжен золотниковым клапаном с установленной в средней части центрального канала штока герметичной перегородкой.

выше и ниже которой выполнены радиальные отверстия, и телескопической полой штангой, размещенной на верхнем конце штока, Ближней части полой штанги выполнен упор и цанга, установленная с возмож0 ностью взаимодействия с золотником, причем диаметр клапанной головки штока больше диаметра последнего в месте размещения полой штанги

Надежность повторения циклов испы5 тания достигается наличием гидравлической неуравновешенности штока, препятствующей открытию уравнительного клапана при управлении золотником

Положительный эффект заключается в

0 исключении выхода из строя впускного клапана испытателя пластов, так как повторение открытых и закрытых периодов осуществляется золотниковым клапаном при неподвижном впускном клапане, а на5 дежность управления золотником достигается за счет удержания штока неподвижным усилием гидравлической неуравновешенности, возникающим за счет наличия упомянутой разницы размеров диаметров штока

0 На чертеже изображен испытатель пластов в растянутом транспортном положении в скважине, общий вид.

Испытатель пластов состоит из корпуса 1, соединенного с пакером (не показан),

5 штанги 2, соединенной с колонной труб, и штока 3, размещенного между корпусом 1 и штангой 2, и имеет телескопический ход относительно этих деталей. На головке штска 3 выполнены канал 4, соединяющийся с цен0 тральным каналом 5 штока (впускной кла- пан), и канал 6, соединяющийся с ззтрубным пространством через отверстие 7 корпуса 1 (уравнительный клапан). Каналы 4 и 6 разобщены сальниками 8, Внутренние выступы 9

5 и 10 на корпусе 1, снабженные сальниками, образуют камеру гидравлического реле 11, которая заполнена тормозной жидкостью, а на штоке 3 выполнен выступ 12 с дроссельным отверстием А для перетока жидкости

0 и размещен в камере 11. Корпус 1 в верхней части имеет шлицевой выступ 13, ограничивающий ход штока 3 относительно корпуса.

Шток 3 выше выступа 13 корпуса 1 снаб5 жен трубой 14, которая образует кольцевую камеру 15, сообщающуюся с затрубным пространством через отверстие «6 В зоне камеры 15 центральный канал 5 штока имеет герметичную перегородку 17, которая делит канал на две части- нижнюю 5,

сообщающуюся через канал 4 с испытываемой зоной скважины, и верхнюю 18, сообщающуюся через канал 19 штанги 2 с полостью колонны труб, на которой оборудование спущено в скззжину. Выше и ниже перегородки выполнены радиальныечотвер- стия 20 и 21, изолированные от полости 15 подвижным золотником 22. Золотник снабжен тремя сальниками 23, между двумя из них выполнена выточка, образующая внут- реннюю кольцевую полость 24. которая со- обшает отверстия 20 и 21. На наружной поверхности золотника имеется кольцевой выступ 25 для взаимодействия с пружинящими лапами цанги 26, установленной в нижней части штанги 2. Штанга в полости 15 трубы 14 имеет утолщение 27, нижний торец 28 которого взаимодействует с золотником 22, а верхний 29 - с внутренним торцом трубы 14. Верхний конец штока 3 через сальник 30 пропущен в канал 19 штанги 2. Труба 14 имеет верхний торец 31, а штанга 2 - торец 32, которые могут взаимодействовать друг с другом при осевом сжатии испы- тателя пластов. На штоке имеется кольцевом упор 31, ограничивающий перемещение золотника.

Устройство работает следующим образом.

После спуска испытателя пластов в скважину на него и расположенные ниже него пакер передают сжимающую нагрузку весом колонны труб. Под действием этой нагрузки резиновый элемент пакера изолирует испытываемую зону скважины. Одно- временно штанга 2 перемещается до упора торцов 31 и 32. Далее трубз 14 со штоком 3 перемещается вниз до упора о Ёыступ 13 корпуса 1. Это перемещение происходит замедленно благодаря перетоку тормозной жидкости через дроссельное отверстие в выступе 12 в камере реле 11. Торец 28 штанги, достигнув золотника 22, смещает его вниз.

Отверстия 20 и 21 через полость 24 со- общаются, а пружиняющие лапы цанги 26 переходят через выступ 25. Отверстие канала 6 ня головке штока 3 герметизируется сальниками 8, разобщая затрубное пространство, а канал 4 выходит из сальникг 8 в кихнее положение. Таким образом, через каналы 4 и 5, отверстие 21, кольцевую полость 24 золотника, отверстие 20, каналы 18 и 19 происходит сообщение испытываемой зоны скважины с полостью коюнны труб. Наступает период притока.

Для прекращения притока и получения периода восстановления давления, не нарушая герметичности испытываемой зоны, медленно приподнимают колонну труб.

Штанга 2 вместе с колонной труб перемещается вверх относительно деталей штока 3. Торец 28 отходит от золотника 22, а цанга своими пружинящими лапами увлекает золотник за кольцевой выступ 25 до упора 33. После этого пружинящие лапы перескакивают через выступ 25 и дальнейшее движение штанги происходит свободно. Этот ход компенсирует неточность длины подъема труб, В этом положении золотник разобщает отверстия 20 и 21. приток прекращается и начинается период восстановления давления Подъем колонны прекращается.

При подъеме колонны труб со штангой 2 шток 3 удерживается в неподвижном положении за счет его гидравлической неуравновешенности. В период притока давление со стороны нижнего торца головки штока 3 меньше, чем в скважине выше пакера. Этот перепад давления А Р через отверстие 7 корпуса 1 и отверстие 16 трубы 14 создает усилие Q, удерживающее шток неподвижно в нижнем положении. Величина этого усилия выражается следующим уравнением:

Q (Fdi -Fd2) АРгде Fdi - площадь сечения штока в нижней части по диаметру ch:

Fd2 площадь сечения штока в верхней части по диаметру da.

После периода восстановления повторить цикл испытания Для этого восстанавливают нагрузку от еесэ колонны труб.

Период притока повторяется Для прекращения притока приподнимают колонну и повторяют период восстановления давления. После выполнения необходимого количества циклов и завершения испытания производят натяжку колонны труб и, преодолевая силу гидравлической неуравновешенности штока 3, растягивают испытатель пластов до транспортного положения. При этом золотник 22 разобщает отверстия 20 и 21. Затем закрывается канал 4 (впускной клапан), а канал 6 через отверстие 7 сообщается с затрубным пространством (уравнительный клапан), Дагпенис над и под пакером выравнивается После этого при- ступают к подъему оборудования из скважины,

Формула изобретения

Испытатель пластов, включающий корпус, впускной и уравнительный клапаны, выполненные в виде двух непересекающихся каналов, размещенные на клапанной головке подвижного относительно корпуса по

лого штока, и подвижные сальниковые уп-ные отверстия, и телескопической полой

лотнения, отличающийся тем, что, сштангой, размещенной на верхнем конце

целью обеспечения надежности и безопас-штока, в нижней части полая штанга выполности работы по многоцикловой техноло-нена с упором и цангой, установленной с

гии, он снабжен золотниковым клапаном с5 возможностью взаимодействия с золотниустановленной в средней части центрально-ком, причем диаметр клапанной головки

го канала штока герметичной перегородкой,штока больше диаметра последнего в месте

выше и. ниже которой выполнены радиаль-размещения полой штанги.

Использование: испытание нефтяных и газовых скважин испытателями пластов, спускаемых в скважину на трубах. Цель: обеспечение надежности и безопасности работы по многоцикловой технологии. Сущность изобретения: испытатель снабжен впускным клапаном, размещенным на клапанной головке подвижного штока 3 и сЬоб- щающим его центральный канал 5 с испытываемой зоной пласта. В средней части канала штока выполнена герметичная перегородка 17, выше и ниже которой имеются радиальные отверстия 20 и 21, сообщающиеся или разобщающиеся размещенным на штоке подвижным золотником 22. В результате этого осуществляется повторение циклов испытания пласта. На верхней части штока 3 телескопически подвижно размещена соединенная с колонной труб штанга 2, сообщающая центральный какал 5 штока 3 полостью труб. Штанга 2 имеет упорный торец 28 и цангу 26 с пружинящими лапами, с помощью которых осуществляется управление положением золотника 22 при вертикальных перемещениях колонны труб. Диаметр клапанной головки штока 3 имеет больший размер, чем диам,етр в месте соединения его со штангой 2. Это обеспечивает возникновение усилия гидравлической неуравновешенности штока, которое удерживает его неподвижным при управлении положением золотника. Таким образом повышается надежность управления золотником и повторение циклов испытания пласта. 1 ил. ts10 2 XI а 00 О, -А