Циркуляционный клапан Советский патент 1981 года по МПК E21B43/00 E21B49/00 

могут перекрываться уплотнением 8 штока 9, снабженного выступом ДО, при его движении вниз. Подпакерный корпус 11 удерживается выступом 12 корпуса 7. Этому способствует узел гидравлического уравновешивания пакера 2, выполненный в виде герметично разобш.епных камер 13 и 14, образованных уплотнениями корпуса 11 и штока 9, одна из которых сообщена с затрубным 15, а вторая с внутритрубным 16 пространством инструмента.

В пакерном корпусе размещен уплотнительный элемент 17, образующий кольцевой зазор между стенками эксплуатационной колонны 18. В штоке 9 выполнены прорези 19.

В нижней части подпакерный корпус 11 жестко соединен с корпусом 20 циркуляционного клапана 3. В корпусе 20 имеются радиальные входные отверстия 21, посредством которых могут сообщаться затрубное и внутритрубное пространства инструмента. Внутри корпуса 20 концентрично установлены поршень 22 и плунжер 23, подпружиненные пружиной 24 и представляющие собой запорный орган, перекрывающий в процессе спуска входные отверстия.

В средней части циркуляционного клапана 3 имеется механизм фиксации запорного органа, выполненный в виде щариков 25, установленных в продольной прорези 26 порщня 22 с возможностью взаимодействия с профилированными поверхностями плунл ;ера 23 и втулки 27, снабженной выступом 28 и жестко соединенной со штоком 29 циркуляционного клапана 3, при взаимных перемещениях корпуса 20, поршня 22, плунжера 23 и штока 29. Профилированные поверхности плунжера 23 представлены нижней глубокой 30 и верхней мелкой 31 выточками, в которых размещаются щаровые фиксаторы 25.

В нижней части циркуляционного клапана 3 имеется узел гидравлического уравновещивания, выполненный аналогично описанному выще, кроме того, щток 29 подпружинен относительно корпуса 20 с помощью пружины 32.

К нижней части глубинного дистанционного прибора 33, спускаемого в колонну труб на кабеле, с помощью тяги 34 крепится захват 35 с пружиной 36, который установлен ниже секторов 37, подл имаемых пружиной 38 и выполненных с возможностью перемещения по направляющим 39 корпуса 20. Для записи КВД на наружной поверхности корпуса манометров установлен регистрирующий манометр 40.

Циркуляционный клапан работает следующим образом.

При спуске циркуляционного клапана 3 в скважину его корпус 20 и щток 29 находятся в растянутом состоянии благодаря узлу гидравлического уравновешивания, действия пружины 32 и веса нижерасположеиной части инструмента. Кроме того, затрубное давление Рр, избыточное по отношению к внутритрубному РКП, через приемные отверстия 21 воздействует на запорный орган и удерживает плунжер 23 в крайнем верхнем, а поршень 22 в крайнем нижнем положении, надежно разобщая трубное и затрубное пространства. Этому же способствует и усилие пружины 24.

Таким образом, в процессе спуска клапан закрыт.

После упора хвостовика 5 в забой скважины производится посадка инструмента, при этом вначале выбираются свободные

ходы скважинных узлов, а затем происходит передача сжимающих нагрузок на пакер 2 и хвостовик 5.

При выборе свободного хода циркуляционного клапана 3 происходит перемещение корпуса 20 вниз до упора и сжатие пружины 32. При этом шарики 24 остаются в нижней (глубокой) выточке 30 плунжера 23 и перемещаются совместно с нижним кольцом поршня 22 внутрь втулки.

В колонну труб испытательного инструмента спускается на кабеле глубинный дистанционный прибор 33, к нижней части которого с помощью тяги 34 прикреплен захват 35, устанавливаемый ниже секторов

37. Затем с помощью компрессора или насосного агрегата создается избыточное давление, на 20-25 атм превыщающее гидростатическое давление промывочной жидкости, заполняющей затрубное пространстве.

на глубине установки циркуляционного клапана 3. Указанное давление дистанционно контролируется с помощью глубинного манометра, входящего в состав комплексного прибора 33. Под действием перепада

давления порщень 22 перемещается вверх до упора в плунжер 23, сжимая пружину 24. Одновременно он передвигает шарик 25 в верхнюю мелкую выточку 31 плунжера 23 до упора в выступ 28 втулки 27. В таком

положении клапан подготовлен к открытию.

Следующей операцией является натяжка колонны труб. При натяжке корпус 20 перемещается вверх, а щток 29 вместе с

втулкой 27 остаются на месте, удерживаемые от перемещения пружиной 32 и весом нижележащей части испытательного инструмента. Эта операция производится при наличии избыточного внутреннего давления.

В результате перемещения корпуса 20 вверх плунжер 23 и порщень 22, удерживаемые от совместного движения с корпусом 20 щариками 25, запертыми в неподвижной втулке 27, открывают циркуляционные или приемные отверстия 21, сообщая тем самым внутритрубное и затрубное пространства. При этом секторы 37 под действием пружины 38 смещаются вниз относительно корпуса 20 по наклонным направляющим 39, выполненным в форме

ласточкина хвоста на внутренней поверхности корпуса. Но перемещение корпуса 20 возможно только после срыва пакера 2, расположенного выше циркуляционного клапана 3. Следовательно, в затрубном пространстве на глубине клапана 3 (т. е. на глубине испытуемого пласта) по-прежнему сохраняется давление промывочной жидкости, препятствующее возбуждению пласта.

В таком положении можно осуществлять прямую или обратную промывку скважины, например с целью замещения промывочной жидкости из подпакерной зоны затрубного пространства жидкостью, содержащейся в трубах испытательного инструмента (с помощью компрессора).

После срабатывания циркуляционного клапана 3 во всех других случаях желательно стравить избыточное внутреннее давление, открыв на устье задвижку фонтанной арматуры во избежание значительного выдавливания залитой в трубы жидкости в ствол скважины. Но в любом случае величина и знак перепада давления не могут вызвать самопроизвольного закрытия клапана 3, удерживаемого в открытом состоянии с помощью щариков 25 за счет натяжки труб.

Для возбуждения притока из пласта необходимо:

натянуть кабель глубинного прибора 33;

частично разгрузить инструмент на забой для посадки планщайбы на устье скважины;

снизить давление в трубах инструмента.

При натяжке кабеля захват .35 переместится вверх; выступы секторов 37 отол мут пружину 36 захвата 35 и войдут в его кольцевое отверстие. При посадке инструмента происходит деформация пакера 2 и изоляция пласта от надпакерной части затрубного пространства скважины. Одновременно с этим циркуляционный клапан 3 возвращается в сжатое состояние, но его приемный клапан останется открытым, так как плунжер 23 будет зафиксирован в крайнем нижнем (относительно корпуса 20) положении с помощью секторов 37, удерживаемых захватом 35 от возвращения в исходное состояние, так как захват 35 препятствует раздвижению секторов 37 в радиальном направлении, а следовательно, и их смещению вверх по оси устройства. При снижении давления в трубах инструмента, которые связаны посредством открытого циркуляционного клапана 3 с подпакерной частью скважины, на пласт передается депрессия, в результате чего пласт возбуждается, и пластовый флюид через приемные отверстия 21, отверстия в секторах 37 и по промежуткам между сектор.ами 37 попадает в трубы инструмента. На пути движения потока флюида находится глубинный комплексный прибор 33, который

фиксирует или передает на поверхность данные о забойном давлении, температуре, скорости потока, составе, физических свойствах флюида и режиме фильтрации.

По окончании открытого периода испытания для записи КВД, а также в случае возникновения аварийной ситуации ослабляют натяжку кабеля, при этом захват 35 под действием пружины 36 смещается вниз и освобождает выступы секторов 37, после чего секторы 37 под действием 24, преодолевая сопротивление пружины 38, передвигаются по паправляющим 39 корпуса 20 вверх. В результате плунжер 23 перекрывает впускные отверстия 21, приток флюида в скважину прекращается и циркуляционный клапан 3 закрывается. Затем производится промывка подпакерной зоны методом прямой п обратной циркуляции. После этого простой посадкой инструмента возвращают циркуляционный клапан в транспортное, т. е. в закрытое состояние (см. фиг. 1). При этом происходит следующее.

В начальной фазе движения корпуса 20 вниз порщень 22 также перемещается вместе с корпусом 20 под действием пружины 24. а плунжер 22, связанный с втулкой 27 с помощью щариков 25, остается на месте и постепенно пепекрывает проходное сечение клапана. Порщень 22 при своем движении вниз совместно с корпусом 20 упирается верхней частью своей прорези 26 в щарики 25 п перемещает их вниз совместно с плунжером 23 до выхода щариков в расширенную проточку втулки 27. В этот момент щарики 25 получают возможность выйти из верхней канавки 31 плунжера 23 и освободить его от связи с втулко 27. Освобожденный плунжер 23 возвращается в крайнее верхнее, а поршень 22 в крайнее нижнее положение (оба под воздействием пружины 24), при котором циркуляционный клапан 3 закрыт и сжат. При дальнейшем растяжении в процессе подъема инструмента на поверхность циркуляционный клапан 3 остается в гарантированно закрытом полол ении.

Формула изобретения

Циркуляционный клапан по авт. св. № 589373, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности работы клапана при испытании газоносных пластов, клапан снабжен спускаемым на кабеле или тросе захватом, а корпус выполнен с наклонными направляющими, в которых установлены подпружиненные относительно корпуса секторы с возможностью взаимодействия с торцом плунжера и захватом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 589373, кл. Е 21В 43/00, 1976 (прототип).

К

J

fS

Фаг. I

Фе. :

-J

-ИИ