Устройство для исследования скважин Советский патент 1992 года по МПК E21B49/00 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам, позволяющим провести комплексные гидродинамические и геофизические исследования скважин.

Известен испытатель пластов, состоящий из нижнего и верхнего трубных корпусов, шарового клапана, перекрывающего центральный проходной канал, разъемные электроконтакты и датчики-преобразователи, регистрирующие показания давления или температуры и преобразующие их в электросигналы 1. Однако у этого испытателя пластов низка надежность, т.к. часто нарушается герметичность шарового клапана. Он не позволяет проводить каротаж исследуемого интервала непосредственно до и после испытания.

Известно устройство для исследования скважин, включающий корпус, верхний и нижний переходники, полый шток с радиальными отверстиями, опирающийся на корпус через упорный подшипник и имеющий на поверхности бесконечную винтовую канавку, скользящую по ней скобу, связанную со штангой и гильзой, выполненной с радиальными щелями, и перекрывающий сквозной канал штока клапан, выполненный в виде цилиндра с боковым сквозным отверстием и жестко связанный с вилкой, охватывающей клапан с торцов, шарнирно связанным с ней шатуном и ушком, установленным на гильзе 2. Этот испытатель пластов позволяет испытывать объекты в многоцикловом режиме и пропускать через его внутренний сквозной канал малогабаритные геофизические приборы для комплексного исследования скважин.

Недостаток этого устройства заключается в ненадежности перекрывающего сквозной канал штока клапана в виде ци- лийдра с боковым сквозным отверстием, связанного с нарушением герметичности после первого открытия и закрытия клапана. Это объясняется тем, что упл отнение осуществляется по цилиндрической поверхности между гильзой и вращающейся в ней пробкой и поэтому попадание даже мельчайших частиц из скважинной жидкости, ржавчины или других механических примесей приводит к нарушению герметичности, что не позволяет получить качественные

кривые восстановления пластового давления и может стать причиной аварийных ситуаций. Кроме того, это устройство требует строго дозированного числа оборотов вращения колонны труб для открытия и закрытия клапана, что невозможно обеспечить при работе в искривленных и наклоннонап- равленных скважинах. Это также является причиной отказов и снижает надежность его работы.

Известно устройство для исследования скважин, принятое за прототип, содержащее корпус, верхний и нижний переходники, штангу, шток, гильзу и перекрывающий центральный проходной канал клапан, выполненный в виде цилиндрической пробки с уплотнительными кольцами и прямоугольным ступенчатым выступом в нижнем торце, подвижно связанный с тягой и направляющими планками 3. Устройство позволяет испытывать объекты в многоцикловом режиме и пропускать через внутренний сквозной канал его малогабаритные геофизические приборы для комплексного исследования скважин.

Недостаток этого устройства заключается в том, что затруднено открытие клапана под большим перепадом давления. Кроме того, в процессе спуска устройства в скважину, особенно при наличии уступов и резких перегибов ствола и незначительном перепаде давления над и под клапаном, из- за посадок инструмента может произойти преждевременное срабатывание (открытие) клапана.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства при открытии клапана под большим перепадом давления при одновременном исключении его преждевременного срабатывания,

Поставленная цель достигается тем. что устройство для исследования скважин, содержащее корпус с верхним и нижним переходниками, подвижно размещенные в

корпусе штангу, шток, гильзу с клапаном в виде цилиндрической пробки, перекрываю- щей центральный проходной канал гильзы тягу и направляющие планки с фигурными пазами, в отличие от прототипа, снабжено концентрично установленной между корпусом и гильзой ступенчатой втулкой, которая выполнена с двумя рядами радиальны х каналов в ступени меньшего диаметра и сальниковым уплотнением в ступени большего диаметра, причем штанга имеет в верхней части шлицы, а корпус в нижней части выполнен со сквозными фигурными пазами, в которых размещены шлицы штанги с возможностью ее поворота и осевого перемещения, при этом тяга устано§л ен а в корпусе с возможностью ограниченного осевого пе- ремещения.

Снабжение устройства ступенчатой втулкой с двумя рядами радиальных кана- лов и сальниковым уплотнением и установка тяги с возможностью ограниченного осевого перемещения позволило обеспечить возможность выравнивания давления над и под клапаном перед его открытием, тем самым улучшить условия его срабатывания. Выполнение в нижней части корпуса сквозных фигурных пазов и размещение в них шлиц штанги с возможностью поворота и осевого перемещения позволило исключить возможность преждевременнбго открытия клапана при посадках инструмента в процессе спуска в скважину. Эти преимущества повышают надежность работы устройства.

На фиг.1 показана конструктивная схема устройства для исследования скважин; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - развертка поверхности корпуса с фигурными пазами; на фиг.5-открытое положение клапана устройства.

Устройство для исследования скважин содержит составной корпус из частей 1,2 и 3, верхний 4 и нижний 5 переходники, размещенные в корпусе подвижные гильзу 6 и шток 7, подвижную штангу 8 со шлицами 9, установленную на штанге пружину 10, клапан в виде цилиндрической пробки 11 с уп- лотнительным кольцом 12 и с прямоугольным ступенчатым выступом 13 в нижнем торце, тягу 14 с прямоугольными пазами 15 по всей длине тяги и круговое отверстие 16 в середине между пазами, направляющие планки 17с фигурными пазами 18 и плоскими поверхностями 19. Пробка 11 подвижно связана с направляющими план- ками 17 с помощью штифта 20, концы которого размещены в фигурных пазах 18. Тяга 14 установлена в части 2 корпуса с возможностью ограниченного осевого перемещения. Между частью 1 корпуса и гильзой 6 установлена ступенчатая втулка 2t с радиальными каналами 22, 23 и сальниковым уплотнением 24. Между корпусом 1 и ступенчатой втулкой 21 имеется кольцевой зазор 25, В нижней части 3 корпуса выполне ны сквозные фигурные пазы 26, в которых размещены шлицы 9 штанги 8 с возможностью поворота и осевого перемещения относительно части 3 корпуса. Уплотнение подвижных и неподвижных соединений осуществлено стандартными резиновыми кольцами 27,28,29.30 и 31. В части 2 корпуса выполнен упорный выступ 32 для упора и перемещения тяги 14 с пробкой 11 после выравнивания давления над и под пробковым клапаном. Гильза 6 имеет сквозной центральный канал 33.

Устройство работает следующим образом.

Перед спуском в скважину устройство переходниками 4 и 5 присоединяют к бурильным трубам и другим узлам испытательного оборудования. При спуске в скважину устройство находится в растянутом положении, клапан закрыт, пробка 11 находится в центральном проходном канале 33 гильзы 6. После установки оборудования в скважине при создании нагрузки ни пакер колонну труб вращают вправо на несколько оборотов. При этом корпус 3 поворачивается относительно штанги 8, шлицы 9 перемещаются в продольный участок фигурного паза 26, устройство сжимается, преодолевая силы упругости пружины 10, составной корпус 1,2,3 и ступенчатая втулка 21 перемещаются вниз относительно гильзы 6, направляющих планок 17, штока 7, штанги 8 и переходника 5. При этом уплотнения 28 гильзы 6 перемещаются выше радиальных каналов 22 ступенчатой втулки 21, давление над и под кл апаноТПыравнивается через радиальные каналы 22,23 и кольцевой зазор 25, упорный выступ 32 корпуса 2 доходит до тяги 14 и начинает его перемещать вместе с пробкой 11, которая после выхода из центрального про хоДногоТШнала 33 гильзы 6 начинает перемещаться одновременно вниз и влево, что обеспечивается с помощью штифта 20, концы которого размещены в пазах 18 направляющих планок 17. Прямоугольные выступы 13 пробки 11 скользят по пазам 15 тяги 14 до полного ухода пробки 11 к стенке корпуса 1.

Приток жидкости из испытуемого пласта в полость труб под устройством осуществляется по центральному проходному каналу. В процессе притока в подпакерный интервал спускают малогабаритную геофизическую аппаратуру для записи характеристик жидкости и пласта в момент дренирования исследуемой зоны скважины. После окончания исследований аппаратуру поднимают в трубы и натяжением колонны труб закрывают клапан (пробка 11 возвращается в исходное положение) для записи кривой восстановления давления с помощью автономных манометров, размещенных под па- кером в специальном приборном патрубке за пределами сквозного канала. На этом один цикл исследований заканчивается. Для записи серии характеристик исследования можно повторить несколько раз.

Благодаря обеспечению выравнивания давления над и под клапаном облегчено открытие впускного клапана при работе в условиях больших перепадов давления, а снабжение устройства механизмом для предотвращения произвольного телескопического сжатия позволило исключить преждевременное срабатывание и открытие клапана. Все эти преимущества повышают надежность применения предложенного устройства по сравнению с прототипом,

Формула изобретения Устройство для исследования скважин, содержащее корпус с верхним и нижним переходниками, подвижно размещенные в

корпусе штангу, шток, гильзу с клапаном в виде цилиндрической пробки, перекрывающей центральный проходной канал гильзы, тягу и направляющие планки с фигурными пазами, отличающееся тем, что, с целью

повышения надежности работы устройства при открытии клапана под большим перепадом давления при одновременном исключении его преждевременного срабатывания, оно снабжено концентрично установленной

между корпусом и гильзой ступенчатой втулкой, которая выполнена с двумя рядами радиальных каналов в ступени меньшего диаметра, и сальниковым уплотнением в ступени большего диаметра, причем штангд

имеет в верхней части шлицы, а корпус в нижней части выполнен со сквозными фигурными пазами, в которых размещены шлицы штанги с возможностью ее поворота и осевого перемещения, при этом тяга установлена в корпусе с возможностью ограниченного осевого перемещения.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к комплексным гидродинамическим и геофизическим исследованиям скважин. Цель - повышение надежности работы устройства при открытом клапане под большим перепадом давления при одновременном исключении его преждевременного срабатывания. Устройство включает корпус из составных частей 1,2,3, верхний 4 и нижний 5 переходники, гильзу 6, шток 7, штангу 8 со шлицами 9, пружину 10, клапан в виде цилиндрической пробки 11, тягу 14, направляющие планки 17, штифт 20, установленный в пробке 11 и , .в пазах 18 направляющих планок 17. Устройство также имеет ступенчатую втулку 21. вы

А-А

Шиг.1

« f2 „

6-6

Фиг.З

Фиг А

ZJ

zs