Устройство для испытания пластов Советский патент 1981 года по МПК E21B49/00 

поршень выполнен полым с кольцевой проточкой и подпружинен относительно корпуса, а диаметры штока и приемного клапана связаны отношением. D,,

,5-0,9,

D

где Ош - диаметр штока, мм; DK - диаметр корпуса, мм..

На чертеже показано устройство для испытания пластов.

Устройство содержит клапаны - запорный 1, приемный 2. Корпус выполнен из двух частей - верхней 3 с хвостовиком 4 и нижней 5, причем в верхней части 3 расположен поршень 6 опорного клапана, который поджат пружиной 7 к хвостовику 4 и имеет кольцевую проточку, образуюш,ую с внутренней поверхностью корпуса полость А, связанную через радиальный канал 8 с затрубным пространством. Кроме того, в верхней части 3 корпуса выполнен осевой канал 9, служаший для сообшения внутритрубного пространства над и под клапаном, а поршень 6 запорного клапана снабжен переточными окнами 10. В нижней части 5, неподвижно соединенной со штоком 11 приемного клапана 2, размешен шток 12, диаметр Oi которого меньше диаметра Ф2 приемного клапана. Хвостовик 4, которым оканчивается верхняя часть 3, входит в полость Б, образованную штоком 12 и внутренней поверхностью нижней части 5, причем высота полости Б принимается равной расстоянию между верхней 3 и нижней 5 частями.

Поршень 6 и шток 1 герметизированы уплотнительными элементами 13 и 14. Устройство содержит также уравнительный клапан 15, реле времени 16, пакер 17 и фильтр 18.

Работает устройство следуюшим образом.

При спуске устройства, скомпонованного на бурильных трубах, в скважину запорный 1 и приемный 2 клапаны закрыты, а клапан 15 открыт.

Затрубное пространство заполнено глинистым раствором, и в процессе спуска переток жидкости из подпакерной в надиакерную зону происходит через шели фильтра 18, канал штока накера 17, кольцевые зазоры между штоком 11 и корпусом 1У приемного клапана и далее через огверстия 15 уравнительного кланана в затрубное пространство. Верхняя 3 и нижняя 5 части корпуса находятся в «растянутом положении. Так как клапан 1 закрыт, то это означает, что поршень 6 находится в крайнем нижнем положении и упирается в торец хвостовика 4 под действием усилия пружины 7 и разности давлений глинистого раствора-затрубного, передаваемого по каналу 8 в полость А, и внутритрубного, передаваемого на торцы поршня 6. При этом канал 8 перекрыт поршнем 6 и герметизирован &Лементами 13, что предотвраш.ает сообшение внутритрубного пространства над и под клапаном 1.

При достижении инструментом забоя приступают к испытаниям, в данном случае- к вызову притока и снятию кривых восстановления давления.

Для вызова притока необходимо открыть запорный 1 и приемный 2 клапаны и закрыть уравнительный кланан. Для этого производят механическое нагружение инструмента массой бурильных труб, что приводит к перемешению верхней части 3 относительно нижней части 5 за счет перемешения хвостовика 4 в нолости Б по штоку 12, герметизированному элементом 14.

Па определенной глубине опускания хвостовика в полости Б торец поршня 6 достигнет торца штока 12 и нри дальнейшем приложении нагрузки их взаимодействие приведет к преодолению усилия поджатия к хвостовику 4 поршня 6 и его перемешению вверх, на величину, равную величине дальнейшего опускания хвостовика 4 в полости Б. Произойдет открытие запорного клапана и, тем самым, сообшение внутритрубного пространства над и под клапаном через переточные окна 8 и канал 9. После этого производится пакеровка дальнейшей передачей нагрузки инструментом через шток 11, реле и масляную камеру 16 и корпус 19 на резиновый элемент пакера 17.

При этом резиновый элемент, деформируясь, прилегает к стенке скважины, изолирует влияние жидкости в скважине над пакером на пласт, находяшийся под пакером, и шток 11 перемешается относительно корпуса 19. Через заданное время, например, 3- 5 минут, открывается приемный клапан 2, перемешаясь в крайнее нижнее ноложение, что позволяет сообшить подпакерное и внутритрубное пространство и приложить депрессию к испытуемому пласту. При таком положении клапанов пластовый флюид 5 поступает во внутритрубное пространство. Глубинный манометр производит при этом запись кривой притока.

Для записи кривой восстановления давления необходимо, чтобы запорный 1 и уравнительный клапаны были закрыты, а клапан 2 открыт. Для этого верхнюю часть 3 корпуса 1 перемешают вверх натяжением инструмента до перекрытия поршнем 4 канала 9.

В условиях отсутствия отрицательных технологических факторов, например, деформации, зависания инструмента и т. д. было бы достаточно натянуть инструмент на величину хода поршня.

Однако такие условия почти ни в одной скважине не встречаются, для гарантированного закрытия клапана 1 необходима большая «вытяжка инструмента, находяшегося непосредственно над клапаном 1, что возможно за счет телескопического соединения частей 3 и 5. При &тбм, происходит перемещение верхней части 3 вверх, а вместе с ней и хвостовика 4, который движется в полости Б по штоку 12. Перемещение верхней части 3 приводит к выходу из контакта торцевых поверхностей штока 12 и поршня 6, в результате чего поршень 6 под действием усилия пружины 7 и разности давлений, передаваемый в полость А по каналу 8 и действующей на торцы поршня 6, перемещается вниз. Таким образом, происходит закрытие клапана 1. Клапан 2, несмотря на «вытяжение инструмента, остается открытым в период перемещения верхней 3 относительно нижней 5 части корпуса. Этому способствует наличие телескопического хода частей 3 и 5 корпуса, а также усилие, возникающее от действия затрубного надпакерного давления по разности кольцевых торцевых площадей 5i и Sz нижней части 5 устройства и корпуса 19, приемного клапана. При этом соотношение диаметров Oi и Фа штоков 12 и И принято 0,5-0,9.

Соотношение диаметров меньше величины 0,5 ограничено минимальным диаметром проходного канала штока 12. Соотношение диаметров больше величины 0,9 ограничено возможностью возникновения усилия, превосходящего усилие от действия затрубного давления по упомянутым площадям и способного вызвать перемещение нижней части 5 корпуса вверх и, как следствие, закрытие приемного 2 и открытие уравнительного клапанов.

При этом произойдет распакеровка испытательного инструмента и поэтому невозможно будет записать кривую восстановления давления.

Таким образом, при открытом приемном и закрытом запорным клапанах идет восстановление забойного давления, запись кривой которого ведется глубинным манометром. Цикл завершен.

Однако для получения качественной характеристики пласта необходимо многократное снятие кривых притока и восстановления давления, т. е. многоцикловые

испытания. Причем для ускорения процесса важно чтобы испытания велись без подъема бурильной колонны.

Эти условия обеспечиваются конструктивными особенностями предлагаемого устройства и для повторения цикла необходимо повторить действия, характеризующие его работу.

Формула изобретения

Устройство для испытания пластов, содержащее корпус, выполненный из двух частей, верхней, связанной с колонной труб и выполненной с каналами и хвостовиком, и

нижней, выполненной со штоком, установленным в хвостовике, поршневой запорный клапан, установленный в верхней части корпуса и образующий с ним камеру, связанную с затрубным пространством, и уравнительный клапан, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы и сокращения времени испытания, поршень выполнен полым с кольцевой проточкой и подпружинен относительно корпуса, а диаметры штока и приемного клапана связаны отношением

0,,9,

к

где Ош - диаметр штока, мм; DK - диаметр корпуса, мм.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Временная конструкция по сборке и эксплуатации «Комплект испытательных инструментов НИИ-2-146, 1967, с. 28-31.

2. Авторское свидетельство СССР № 163985, кл. Е 21В 49/00, 4.06.62.

IS