Испытатель пластов Советский патент 1981 года по МПК E21B49/00 

(54) ИСПЫТАТЕЛЬ ПЛАСТОВ

1

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, к оборудованию для испытания и обработки пласта после крепления скважины обсадной колонной.

Известен испытатель пластов, обеспечивающий проведение испытания объекта в открытом и обсаженном стволе скважины 1

Однако этот испытатель не обеспечивает проведение за один спуск оборудования в скважину испытания и работ, требующих создания давления в подпакерной зоне и прокачки больщих объемов жидкости таких как обработка прлзабойной зоны пласта, закачка цемента под давлением.

Известен испытатель пластов, предназначенный для испытания и обработки пласта, включающий циркуляционный клапан, состоящий из корпуса с циркуляционными каналами, телескопически соединенного с ним полого подпружиненного щтока, выполненного с уплотняемым кольцевым выступом и образующего с корпусом тормозную камеру, испытательный клапан, состоящий из корпуса, телескопически соединенного с ним полого щтока с впускными каналами, образующего с корпусом тормозную камеру, и установленной в канале щтока съемной пробки, уравнительный клапан и пакер с удерживающим механизмом 2.

Устройство .сложно в управлении гидравлической неуравновещенности испытателя пластов, возникающей в связи с расположением уплотняемого выступа в средней части щтока разгрузочного (циркуляционного) клапана и способствующей открытию циркуляционных отверстий при спуске испытательного оборудования в скважииу.

Целью изобретения является предотвращение преждевременного открытия циркуляционного клапана и упрощение процесса управления испытателем пластов.

Поставленная цель.достигается тем, что выступ щтока цилиндрического клапана расположен над циркуляционными каналами, а корпус испытательного клапана телескопически связан подвижным уплотнителем с корпусом уравнительного клапана, причем

диаметр подвижного уплотнителя больще диаметров щтоков испытательного и циркуляционного клапанов и меньще диаметра уплотняемого выступа штрка циркуляционного клапана. На фиг. 1 - общий вид испытателя пластов в разрезе; на фиг. 2 - развертки паза корпуса испытательного клапана; на фиг. 3 разрез паза фиксатора якоря пакера. Испытатель пластов включает циркуляционный клапан, содержащий корпус 1 с циркуляционными отверстиями 2, полый щток 3 с плотнительным выступом 4, пружину сжатия 5, тормозную камеру 6, щлицевое соединение 7; испытательный клапан,(Содержащий шлицевое соединение 8, корпус 9, полый шток 10 с впускными отверстиями 11, тормозную камеру 12, гильзу 13, с,впускными отверстиями 14; уравнительный клапан, содержащий щлицевое соединение 15, корпус 16 с уравнительными отверстиями 17, с пазом 18, щток 19 с уравнительными отверстиями 20 и выступом 21, щлицевое соединение 22; пакер, содержащий корпус 23, подпружиненные тормозные бащмаки 24, якорное устройство 25, разиновые элементы 26, удерживающее устройство 27, щток 28 с отверстием 29; пазом 30, палец 31, трубку 32 и камеру 33. В осевом канале штока 10 испытательного клапана закреплена с помощью стопорного устройства 34 съемная пробка, состоящая из корпуса 35 и щтока 36, зафиксированных между собой щпилькой 37. Шток 36 выполнен со специальной головкой 38 и хвостовиком 39, имеющим уменьщенный диаметр по отнощению к остальной части щтока. К хвостовику 39 щтока 36 крепятся манометры и пробоотборник 40. Съемная пробка устанавливается при сборке испытателя пластов. Испытатель пластов содержит основные подвижные уплотнения с диаметрами D ,, DJ и Оз, влияющими на гидравлическую урановещенность испытателя в целом, где D I - диаметр уплотнительного выступа щтока циркуляционного клапана; Па- диаметр штока испытательного и циркуляционного клапанов; Оз - диаметр подвижного уплотнения. Штоки 3 и 10 жестко связаны между собой. Корпус 1 со щтоком 3 и корпус 9 со щтоком 10 связаны телескопически. Также телескопически связан корпус 9 испытательного клапана с корпусом 16 уравнительного клапана. Корпус 1 циркуляционного клапана жестко связан с колонной труб 41. Испытатель пластов работает следующим образом. Испытатель пластов спускается в скважину в положении, показанном на чертеже. При этом пружина 5, упирается в торцы корпуса 1 и выступа 4 полого щтока 3 и удерживает циркуляционный клапан 1 в сжатом положении, циркуляционные отверстия 2 закрыты. Тормозная камера 6 препятствует растяжению циркуляционного клапана. Испытательный клапан при спуске в скважину растянут, впускные отверстия 11 и 14 разобщены (закрыты). Тормозная камера 12 препятствует его сжатию в процессе краГковременных посадок. При спуске выступ 21 щтока 19 уравнительного клапана находится в нижнем положении паза 18, расположенного в корпусе 16, уравнительные отверстия 17 и 20 сообщены (открыты). Уравнительный клапан аамкнут в открытом положении. Пакер опускается с пальцем 31 тормозного устройства 24, находящимся в нижней части паза 30, выполненного на щтоке 28. При этом якорное устройство 25 находится в исходном положении. В исходном положении также находится удерживающее устройство 27. Тормозные бащмаки 24 с помощью пружин прижимаются к стенке скважины. Съемная пробка 35 перекрывает осевой канал щтока 10 испытательного клапана. Ш,лицевые соединения 7,8,,15 и 22 служат для передачи крутящего момента расположенному ниже оборудованию. Во время спуска циркуляционного клапана отверстия 2 удерживаются в закрытом положении усилием равным; G бги. -h Gnp. -ах. О гуснлие действующее от гидравлической неуравновещенности испытания пластов, равное Е Pi 0,785 1 -гидравлическое давление стол- ба бурового раствора, заполняющего скважину; Опр.рабочее усилие пружины 5; хвостовика. Как указывалось, дополнительно, открытию циркуляционных отверстий 2 препятствует тормозная камера 6. Пакеровка скважины и закрытие уравнительного клапана производится путем правого вращения на 1/4 оборота и нисходящего перемещения колонны труб. При этом палец 31 перемещается в верхнюю часть 42 паза 30, плащки якорного устройства 25 входят в зацепление со стенкой скважины. резиновые элементы 26, сжимаясь, перекрывают ствол скважины. Выступ 21 перемещается в верхнюю/часть 43 паза 18, уравнительные отверстия 17 и 20 разобщаются (закрываются), уравнительный клапан, та-КИМ образом, замыкается в закрытом положении. С некоторой задержкой во времени по отнощению к пакеровке и закрытию уравнительного клапана, под действием осевой механической нагрузки, совмещаются впускные отверстия 11 и 14 испытательного клапана. Циркуляционные отверстия 2 остаются в закрытом положении. После открытия впускных отверстий, в связи с перераспределением давления во

внутренней полости испытательного оборудования, происходит изменение усилий, действующих от гидравлической неуравновешенности на отдельные конструктивные элементы клапанных систем.

В этот период возникает усилие, прижимающее корпус 9 испытательного клапана вниз.

Это усилие способствует последующему закрытию впускных отверстий 11 и 14 с целью осуществления закрытого периода испытания. Без учета переданной на оборудование механической нагрузки, оно равно

G, 0,785(Di-Da) (Ра-Ру),

где13 - гидростатическое давление

столба жидкости, заполняющей трубы.

При этом на щток 3 и 10, действует усилие, по-прежнему прижимающее его вверх, равное

G ь 0,785(Df-D,)(P,-P.) + Опр.

Для разобщения впускных отверстий 11 и 14 и, следовательно, разобщения полости труб с подпакерным пространством, с целью осуществления закрытых периодов испытания, производится снятие веса колонны труб, переданного на испытательное оборудование и восходящее перемещение колонны труб. При этом, вначале растягивающее усилие передается щтоку, а затем через этот щток корпусу 9 испытательного клапана. Уравнительный клапан остается в замкнутом положении, пакер за счет наличия на нем перепада давления, удерживается в рабочем положении. Корпус 9 испытательного клапана имеет свободный ход по отношению к корпусу 16 уравнительного клапана, что способствует предотвращению преждевременного открытия циркуляционного отверстия 2. за счет чрезмерного натяжения колонны труб.

По мере восстановления пластового давления в течение закрытого периода испытания усилие Q будет уменьшаться и в конечный момент будет равно:

О 0,785(0 -D( (Ра-Р„. ), где РПЛ.- пластовое давление.

Для .повторного открытия впускных отверстий 11 и 14 на оборудование передается первоначальная осевая механическая нагрузка от веса колонны -труб.

Для открытия циркуляционных отверстий 2, с целью замены содержимого бурильных труб путем осуществления прямой или обратной циркуляции, необходимо довыбрать свободный ход корпуса испытательного клапана и произвести натяжение колонны труб по величине равное усилию. Замена пластового флюида, поступивщего в трубы буровым раствором, может производиться путем обратной циркуляции в процессе закрытого периода испытания.

Перед извлечением съемной пробки, манометров и пробоотборника, для выравнивания давления в трубах. За трубами и подпакерном пространстве, открываются уравнительные отверстия 17 и 20. Для этого производится правое вращение на 1/4 оборота, восходящее перемещение и левое вращение на 1/4 оборота колонны бурильных труб. При этом выступ 21 возвращается в исходное (нижнее) положение в пазе 18 и уравнительный клапан замыкается в открытом положении.

Для извлечения съемной пробки в скважину на стальном тросе спускается авершот, соединяющийся с головкой 38 пробки, путем натяжения троса срезается шпилька 37. При поднятии штока 36 до положения суженной части его хвостовика 39 против стопорного устройства 34, съемная пробка освобождается от действия стопорного устройства, после чего она может свободно подниматься на дневную поверхность с манометрами и пробоотборником 40.

После проведения операций по испытанию объекта и извлечения съемной пробки, без подъема колонны труб, предлагаемый испытатель пластов используется для проведения обработки призабойной зоны или закачки цемента. Для этого, после закачки и доведения до забоя необходимого количества рабочего агента закрываются отверстия 2 циркуляционного и уравнительного клапана, для закрытия циркуляционных отверстий 2, достаточно сжать циркуляционный клапан. Закрытие уравнительных отверстий 17 и замыкание уравнительного клапана производится, как указывалось выше, путем поворота на 1/4 оборота, и нисходящего перемещения колонны труб. Операции, требующие создания давления под пакером производятся при оборудовании нагруженном осевой механической нагрузкой за счет веса колонны труб.

При создании избыточного давления в подпакерной зоне, жидкость под этим давлением, проходя через отверстие 29 штока 28, заполняет камеру 33 и действует на удерживающее устройство 27 с его внутренней стороны, благодаря этому плащки удерживающего устройства 27 входят в зацепление со стенкой скважины и удерживают пакер от перемещения вверх.

Снятие пакера с места пакеровки производится путем создания увеличенного натяжения колонны труб. При этом палец 31 щтока 28 возвращается в исходное положение в пазу 30 и якорное устройство замыкается.

Формула изобретения

Испытатель пластов, включающий циркуляционный клапан, состоящий из корпу