Устройство для испытания пластов Советский патент 1980 года по МПК E21B49/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПЛАСТОВ

Изобретение относится к геологоразведочным работам при поисках на нефть и газ, а именно к проведению прямых гидродинамических исследований испытаний и опробований пластов, осуществляемых с помощью)испытательного инструмента на трубах.в процессе бурения или пробной эксплуатации скважин. Основное назначение устройства обеспечение возможности испытания пластов любой интенсивности притока в условиях, идентичных условиям эксплуатации, из которых наиболее важны и существенным является ограничение и сохранение постоянства депрессии на пласт. Известно устройство для испытания пластов имеющее дроссель притока, за вор которого выполнен в виде дифференцисшьного поршня, гидравлически связанного с затрубным пространством и стакан, жестко связанный с корпусо и образующий с затвором дросселя буферную камеру. Устройство снабжено винтовой паро связанной с верхней частью колонны труб и обеспечивающей регулировку депрессии по командам с поверхности и, кроме того , оно имеет запорный клапан, позволяющий в конце испытания производить запись кривой восстановления давления 1. К недостаткам данного устройства следует отнести следующее. Регулировка усилий дроссельной пружины осуществляется с помощью вращения верхней части колонны труб, связанных с винтовой парой. Таким образом, вращение оказывается задей твованным, в связи с чем его нельзя использовать с целью борьбы с прихватом колонны труб в скважине, в то время кЛкименно такой способ борьбы с приЬсватом получил, наибольшее распространение. Вторым существенным недостатком описываемого устройства является отсутствие в его составе клапана для заливки, например, водой нижней части колонны труб в процессе .спуска испытательного инструмента в скважину, в связи с чем существенно снижгиотся допустимые глубины установки испытателя пластов по условию прочности труб на смятие от воздействия пере:пада внешнего давления. Кроме того, использование в качестве затвора дросселя дифференцигшьноие) поршня, гидравлически связанного с затрубным пространством, усложняет процесс регулировки депрессии на пласт, т.к. ставит последнюю в зависимость от давления в эатрубном пространстве на глубине установки прибора. Это давление часто не удает JCH точно прогонозировать и, кроме то го, оно может меняться в процессе ис пытания. Известно устройство для испытания пластов, включающее корпус, жестко связанный с нижней частью колонны труб и стаканом, подпружиненный затвор дросселя притока, образующий со стаканом герметичную камеру, винтову кару, состоящую из ходового винта и гайки, установленной в корпусе- с возможностью осевого перемещения, затвор запорного клапана и заливочный клапан 2. Недостатком устройства является необходимость вращения верхней части колонны труб для регулировки пружины дросселя притока, что исключает возможность использования одного из наи более эффективных методов-борьбы с прихватом инструмента в скважине. Целью настоящего изобретения-, является обеспечение возможности регулировки и управления с поверхности депрессией, передаваемой на пласт, без вращения колонны труб, что позво 1ЛИТ использовать предлагаемое устрой ство в составе комплекта испытательного инструмента совместно с устройством для раздельного вращения колон . ны-и, таким образом, повысит безопасность, а также качество и информативность процесса испытания. На фиг. 1 показано устройствов сборке с комплектом испытателя пластов на бурильных трубах с .первым вариантом исполнена средства, преобразующего возвратно-поступательное движение винта во вращательное; на фиг. 2 показан второй вариант исполнения средства, преобразующего возвратно-поступательное движение винта во вращательное; на фиг. 3 представлен, разрез по А-А на фиг. 2. .Устройство содержит корпус 1 со стаканом 2, полый ходовой винт 3 и шлицевую гайку 4, образующие винтовую пару, плунжер 5,являющийся зат вором дросселя притока, пружину 6, передающую осевое усилие через винт Bj пару и толкатель 7 на плунжер 5 Ходовой винт 3 загерметизирован относительно корпуса 1 с помощью уп лотне ия 8. Кроме того, на наружной поверхности ходового винта 3 вЬполн замкнутая фигурная канавка Б,взаимо .действующая со штифтом 9 корпуса 1. Выступ может быть выполнен на наруж ной поверхности винта 3, а фигурная канавка на внутренней поверхности корпуса 1. В зависимости от намеченной технологии испытания и формы фигурной канавки Б ходового винта 3 устройство может быть оснащено винтовой паой правого или левого вращения. Причем, в том случае, если винтовая паа работает на вывинчивание (переход т больших депрессий к меньшим), запорный клапан должен быть перевернутого типа, т.е. обеспечивать ерекрытие притока при полностью вывернутрм ходовом винте 3. Верхняя часть ходового винта 3 имеет специальную головку для сцепления с каким-либо устройством 10, типа, ловйльногр спускаемого в полость труб на кабеле или тросе 11. Гайка 4, постоянно находящаяся в шпицебом зацеплении с корпусом 1, снабжена поршнем 12, выполняющим роль затвора запорног.о клапана. В корпусе 1 размещен подпружиненный заливочный клапан. 13 с каналами для заполнения н.ижел.ежащей полости труб жидкостью при спуске пластоиспытателя в скважину. Вкорпусе 1 выполнен центральный- осевой канал В, снабженный уплотнением для герметизации плунжера 5-, верхний- конец которого также снаб- . жен уплотнениями и образует со стаканом 2 герметичную (буферную) камеру Г, предохраняющую плунжер 5 от воздействия гидростатического давления столба жидкости в трубах. Причем, для обеспечения постоянства депрессии на пласт необходимо, чтобы верхний и нижний концы плунжера 5 имели равные площади поперечного сечения. . В комплект испытателя пластов . включены трубы 14, соединяющие корпус 1 устройства с компоновкой испытательного инструмента, устройство для раздельного Вращения колонны труб 15, испытатель пластов 16 со снятым штуцером, пакер 17, фильтр 18 с манометром 19, хвостовик или якорь и трубы 20, на которых осуществляется спуск всей сборки в скважину. С целью получения наиболее полной информации о процессе испытания в скважину совместно с ловильным устройством 10 может быть спущен дополнительный глубинный манометр 21. Устройство работает следующим образОм. Перед спуском в скважину осуществляется регулировка пружины 6 на определенное усилие в зависимости от ожидаемого пластового давления и депрессий (начальной и конечной), которые можно передать на пласт. Затем при помощи труб 14 корпус 1 устройства соединяется в - вышеописанной компоновкой испытательного инструмента и вся сборка на трубах 2.0 спускается в скважину. При спуске в глубокие скважины или скважины с утяжеленной промывочной жидкостью, когда наружное давле.ние на трубы испытательного инструмента может превысить, допустимое, в трубы для создания противодавления заливают жидкость, которая своим давлением открывает заливочный клапан 1 и заполняет нижнюю полость испытательного инструмента.

После достижения забоя или зацепления за стенки скважины в полость труб опускают на кабеле или тросе 11 ловильное устройство 10. После сцепления ловильного устройства 10 с головкой ходового винта 3 весом труб создают осевую нагрузку, которая деформирует уплотнительный элемент пакера 17 и герметизирует испытываемую зону, после чего открывается приемный клапан испытателя пластов 16 и притекающий из пласта флюид создает осевую нагрузку на плунжер 5. В момент, когда усилие от действи давления флюида, направленное вверх, превысит суммарную нагрузку на плунжер 5 от действия пружины 6 и давления в буферной камере Г, плунжер 5 переместится вверх и отверстие В дросселя притока частично откроется, сообщая испытываемую зону с внутренней полостью верхней части колонны труб. Таким образом происходит отбор флюида из пласта при забойном давлении, заданном оператором. При изменениях дебита скважины плунжер 5 будет иметь соответствующие вертикальные перемещения на некоторую незначительную величину. При этом изменения усилия пружины 6 и давления в буферной камере Г также будут незначительны, поэтому забойное давление практически сохраняется постоянным.

Перемещение ходового винта 3 на величину рабочего хода плунжера 5 не вызовет его вращения относительно гайки 4, так как при этом выступi 9 корпуса 1 будет скользить по одному из вертикальных участков канавки Б.

При необходимости оценки пласта на других режимах ходовому винту 3/ путем натяжек кабеля ил.и троса 11 передают то или иное количество возвратно-поступательных перемещений. При этом ходовой винт 3, скользя канавкой В по выступу 9 корпуса I, повернется на соответствующий угол относительно корпуса 1 и связанной с ним гайки 4, в результате чего изменится усилие пружины 6 и, следовательно, депрессия, передаваемая на пласт.

По окончании открытого периода испытания многократными натяжками кабеля или троса 11 гайку 4 полностью наворачивают на ходовой винт 3, при этом поршень 12 перекрывает центральное отверстие ходового винта 3, прекращая отбор пробна. Манометр 19 записывает кривую восстановления давлеиия.

На фиг. 2 и 3 показан второй, равноценный, с точки зрения полезности, вариант исполнения средства для преобразования возвратно-поступательного движения ходового винта 3 во вращательное. В данном случае указанное средство дополнительно включает .промежуточную втулку 22, подпружиненную относительно корпуса 1 пружиной 23 и . концентрично установленную между корjnycoM 1 и ходовым винтом 3. На.наружoной поверхности втулки 22 нарезана крутая винтовая канавка Д, взаимодействующая с выступом 9 корпуса, 1. Ходовой винт 3 связан с втулкой 22 храповым устройством, обеспечивающим

5 одностороннее вращение ходового винта 3 и его осевое перемещение (люфт) относительно гайки 4. В данном случае храповое устройство выполнено в виде подпружиненного шарика 24, вза0имодействующего с канавками Е специального профиля выполненными на наружной поверхности ходового винта 3.

При движении ходового винта 3 вверх на величину, превышающую рабочий ход плунжера 5 дросселя, вместе

5 с ходовым винтом 3, сжимая пружину 23, начинает перемещаться промежуточная втулка 22, которая взаимодействуя нарезанной на ней винтовой канавкой Д с выступом 9 корпуса 1, при0ходит во вращательное движение относительно корпуса 1. При этом храповое устройство застопорено, поэтому вместе с втулкой 22 одновременно вращается и ходовой винт 3, который

5 вывертывается или наворачивается (в зависимости от направления нарезки винтовой канавки Д и резьбы винтовой пары) на гайку 4. При движении ходового винта 3 под действием пружи0ны 6 вниз промежуточная втулка 22, смещаясь под действием пружины 23 также вниз, начинает вращаться относительно корпуса 1 в противоположную сторону, но храповое устройство при

5 этом расстопорено, поэтому вращения ходового винта 3 в противоположную сторону не происходят. Таким образом, при возвращении ходового винта 3 в нижнюю точку гайка 4 оказывается повернутой относительно винта 3 на

0 некоторый угол, что сопровождается изменением усилия дроссельной пружины 6, при этом шарик 24 остается в одной из канавок Е ходового винта 3. Предлагаемое устройство для испы5тания пластов может быть использовано для проведения гидродинамических исследований (испытаний и опробований) нефтяных, газовых и водяных скважин как в процессе бурения (в

О открялтом стволе) , так и в процессе пробной эксплуатации {после спуска обсадной колонны).

Формула изобретения

выполнено в виде замкнутой синусоидальной канавки, которая выполнена на наружной поверхности ходового винта и жестко связанного с корпусом штифта, установленного в канавке вин« та.

5 в которой установлен штифт жестко связанный с корпусом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Нефтяное хозяйство 2, 1977, с. 72-74 (прототип).