Испытатель пластов(его варианты) Советский патент 1982 года по МПК E21B49/00 

СЗ) ИСПЫТАТЕЛЬ ПЛАСТОВ (ЕГО ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к области испытания скважин на нефть, газ или воду, в частности к устройствам для испытания скважин в процессе бурения и после крепления их колонной. Известен испытатель пластов, включающий корпус, шток, реле времени, приемный клапан, раздвижной механизм, сигнализатор, выполненный в виде патрубка с радиальными каналами и размещенного в нем полого поршня с кольцевыми выступами, между которыми выполнены радиальные каналы, причем патрубок жестко связан со штоком испытателя пластов, а полый поршень - с колон ной т руб l} . Однако работа данного испытателя пластов, дотя и позволяет осуществлят прямую и обратную циркуляцию в скважи не, не обеспечивает закрытия клапанов после циркуляции, для его последующей работы в скважине. Кроме того, конструкцией испытателя пластов не предусмотрена мн9гоцикловость в работе, а также возможность сообщения трубного, затрубного, подпакерного пространств скважины одновременно до и после испытания объекта.. Поэтому данный испытатель не может быть применен для испытания за один спуск двух и более объектов, с доставкой продукта испытания каждого пласта на поверхность, проведения технологической промывки через него перед испытанием, проведения работ по интенсификации притока через испытатель пластов с последующим запуском пласта в работу. Известен также испытатель пластов, включающий верхний полый шток, жестко связанный с колонной труб, реле времени с разделительными поршнями, приемный и уравнительный клапаны с каналами и подвижную втулку, установленную между полым штоком и корпусом, нижний полый шток с кожухом и корпус, телескопически связанный с верхним и нижним полыми штоками 21.

Недостатком указанного испытателя пластов является то, что он не может применяться для испытания двух и более объектов с доставкой продукта испытания каждого пласта на поверхность. Его конструкция не предусматривает проведения технологической промывки перед испытанием и проведения работ по интенсификации притока из пласта, поскольку его конструкцией не предусмотрено сообщение трубного, затрубного и межпакерного пространства одновременно перед испытанием и после него каждого объектаj Сигнал О закрытии приемного клапана испытателя пластов фиксируется на поверхности стабилизацией веса колонны труб, отмечаемой по индикатору. Это осуществляется за счет телескопического перемещения корпуса относительно нижнего штока испытателя пластов. Кроме того, данное устройство характеризуется недостаточной надежностью получаемого сигнала в глубоких, наклонных и геологически сложных скважинах. Это приводит к некачественным и даже неудачным испытаниям объектов из-за незакрытия приемного или преждевременного открытия уравнительного клапана. Преждевременный срыв уравнительного клапана испытателя пластов имеет место также и в том случае, когда перепад между давлениями в кольцевом и межпакерном Хподпакерном) пространствах скважины незначителен, так как уравнительный клапан в данном устройстве удержидается в закрытом положении только усилием, действующим от перепада-этих давлений.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства при испытании нескольких объектов за один спуск испытателя в глубокие и искривленные скважины, причем испытатель пластов может быть спущен в скважину и на трубахмалого диаметра.

Поставленная цель достигается тем, что приемный клапан и втулка снабжены цг нговыми. захватами для фиксации их относительно корпуса, в котором выполнены кольцевые выступы под захваты клапана и втулки, причем втулка установлена над каналами приемного и уравнительного клапанов.

При спуске испытателя в скважину на трубах малого диаметра поставленная цель достигается тем, что втулка и нижняя часть корпуса снабжены цанговыми захватами для фиксации их соответственно относительно корпуса J и кожуха, причем корпус и кожух имеют кольцевые выступы под захваты втулки и корпуса, а втулка установлена над каналами приемного и уравнительного клапанов.

0 Надежность работы устройства повышается за счет устранения преждевременного открытия уравнительного клапана, более точной передачи на поверхность сигнала о закрытии при5 смного клапана и возможности проведения промывки перед каждым испытанием, а также проведения работ по интенсификации притока из пластов через испытатель пластов.

0 На фиг. 1 изображен испытатель пластов в положении при спуско-подъемных операциях и во воемя циркуляции жидкости через него, общий вид; на фиг. 2 - нижняя часть испытателя пластов в положении при открытом периоде испытания и при закачке рабочего агента, например (ПАВ), в межпакерную зону; на фиг. 3 нижняя часть испытателя пластов в положении при закрытом

g периоде испытания; на фиг. - нижняя часть испытателя пластов с решенным как отдельный конструктивный элемент телескопическим соединением, находящимся в положении при открытом периоде испытания; на фиг. 5 нижняя часть испытателя пластов с упомянутым дополнительным телескопическим соединением, находящимся в положении при закрытом периоде испытания.

Испытатель пластов состоит из корпуса, включающего патрубки 1, 2 и 3 и переводник k. Внутри корпуса расположен полый шток 5 жестко связанный с переводником 6, на котором винтами 7 фиксируется патрубок 8, находящийся в шестигранном телескопическом соединении с патрубком 1. В средней части штока 5 выполнен кольцевой выступ А, в нижней .- выступ Б. В кав мере,образованной патрубками 1 и 2, находится реле времени, состоящее из поршня 9, колец 10, П и скобы 12, фиксирующей поршень 9 на штоке 5« Внутри поршня 9 выполнены каналы гидравлического сопротивления В с установленными в них стержнями. На нижней части штока 5 расположены втулка 13 цанговый захват Н, и уплотнительный элемент 15, образующие вместе с отверстием Г, выполненном на патрубке 3, уравнительный клапан испытателя пластов. Указанные детали клапана ограничены от перемещения вниз относительно штока 5 деталями приемного клапана, жестко связанными с штоком 5 и включающими клапан 16 с отверстием Д, цанговый захват 17 и уплотнительиый элемент 18,

В верхней части камеры 1 расположена втулка 19, ограничивающая перемещение разделительного поршня 20, в нижней ее части выполнены радиальные отверстия Е, В нижней части патрубка 1 расположена втулка 21. Внутренняя полость патрубков 1, 2 через отверстия, перекрытые пробками 22, 23, заполняется тормозной жидкостью. В патрубке 3 выполнен кольцевой выступ Ж. В переводнике выполнены кольцевые выступы И, К, Л кольцевая канавка М, соединенная каналом Н с полостью оборудования, расположенного ниже кольцевого выступа Л.

Испытатель пластов с выделенным телескопическим соединением кроме перечисленных деталей включает переводник 24, жестко связанный с шестигранным штоком 25, находящимся в телеекопическом соединении с кожухом 2б.

Нижняя часть кожуха 26 жестко соединена с переводником 27, который жестко связан с полым штоком 28, на содящимся в телескопическом соединении со штоком 25. На шестигранном штоке 25 расположен цанговый захват 29. В кожухе 26 выполнена кольцевая проточка 0.

Испытатель пластов работает следующим образом.

В процессе спуска в скважину бурильные трубы заполняются промывочной жидкостью через каналы Г патрубка 3 и каналы Д приемного клапана 16 Через каналы Д и Г производится технологическая промывка скважины (прямая циркуляция перед началом испытания, что позволяет привести параметры про| 1вочной жидкости в норму и. исключить возможные осложнения при испытании. После этого, при окончании спуска, промывочная жидкость, заполняющая трубы, замещается водой (полностью или частично) путем прямой циркуляции, для создания расчетной депрессии на пласт. Затем произво.дится упор якорного устройства в стенку скважины и создается сжимающая нагрузка для пакеровки. Под действием этой нагрузки переводник 6 вместе с штоком 5 смещается вниз до упора кольцевого выступа А штока в поршень 9 реле времени. Тормозная жидкость перетекает по гидравлического сопротивления В, благодаря чему создается задержка перемещения штока 5 по времени. Приемный клапан 16 входит в соответствующий ему кольцевой выступ И. Уравнительный клапан после соприкосновения с кольцевым выступом Б на штоке 5 начинает перемещаться в крайнее нижнее положение.

После того, как поршень 9 реле времени окажется ниже радиальных отверстий Е, выполненных в патрубке реле, гидравлическое сопротивление перетоку тормозной жидкости резко снижается, шток 5 вместе с приемным и уравнительным клапанами быстро перемещается в крайнее нижнее положение (фиг. 2), что фиксируется на поверхности по индикатору веса.

При этом уплотнит ельный элемент 15 уравнительного клапана оказывается ниже отверстий Г патрубка 3, разобщая трубное и кольцевое пространства скважины. Выступы цангового захвата располагаются ниже кольцевого выступа Ж патрубка 3.

Уплотнительный элемент 18 приемного клапана 16 устанавливается в полости кольцевого выступа К, что предотвращает взаимодействие уплотнения с флюидом. Отверстия Д клапана 1б, располагаются против кольцевой канавки М и сообщаются с межпакерным пространством скважины через каналы Н переводника k. Выступы цангового захвата 17 устанавливаются ниже кольцевого выступа Л. На фиг. 2 детали испытателя пластов показаны в положении, соответствующем открытому периоду испытания. Причем срабатывание клапанов испытателя пластов фиксируется на поверхности по индикатору веса.

Снятие противодавления с пласта и его запуск в работу осуществляется путем открытия соответствующего крана , расположенного в поверхностной овязке на устье скважины. По истечении времени открытого периода испытания колонну труб приподнимают до полного устранения сжимающей механической нагрузки на испытатель пластов. При дальнейшем подъеме трубке увеличением натяжения до определенной велич1 ны ( кН) , что фиксируется п индикатору веса, цанговый захват 17 срывается с кольцевого выступа Л, что также фиксируется по .индикатору веса на поверхности. Детали испытате ля пластов устанавливаются в положении, соответствующем закрытому перио ду испытайия. Отверстия Д приемного клапана 16 перекрываются уплотнитель ными элементами 15, 18 от кольцевого и межпакерного пространства скважины одновременно. Приемный клапан испыта теля пластов закрыт при закрытом°ура нительном клапане. Наличие свободного хода L «телеско пического соединения испытателя плас тов позволяет передать на поверхност сигнал о закрытии его приемного клапана (срыв цангового захвата 17), не допуская соприкосновения торцов приемного 16 и уравнительного клапанов. На поверхности это отмечается падени ем веса (на 30-40 кН) по индикатору. При дальнейшем перемещении колонны труб вверх приемный клапан соприкасается с уравнительным, что фиксируется на поверхности увеличением натяжения, превышающим натяжение, необходимое для срыва цангового захвата 17. Это является вторым, дополнительным сигналом о закрытии приемного клапана 16. Цанговый захват 1 предупреждает преждевременный срыв уравнительного клапана при низких перепадах давлений в кольцевйм и межпакерном пространствах скважины, а также предотвращает износ уплотнительного элемента 15, удерживая втул ку 13 неподвижной относительно патрубка 3 при кратковременных посадках во время спуска испытателя пластов в скважину. Для повторного открытия приемного клапана необходимо снова создать сжимающую нагрузку на испытатель пластов. Таким образом, путем осевых перемещений колонны труб можно осуществлять многократные открытые и закрытые периоды испытания плас та с получением на поверхности сигналов о срабатывании его клапанов. Послеокончания испытания полость бурильных труб перекрывается на устье скважины. Трубы приподнимаются вверх растягивающее усилие после начала взаимодействия торцов приемного с уравнительным клапаном возрастает до определенной величины (фиксируется на поверхности по индикатору веса) и детали испытателя пластов возвращаются в исходное положение. В результате этого полость труб, кольцевое и межпакерное пространства скважины сообщаются между собой. После открытия крана на устье скважины содержимое полости бурильных труб замещается промывочной жидкостью путем обратной циркуляции. Продукт испытания пласта по трубам поднимается на устье скважины, где замеряется его объем и производится отбор проб. После пол ного замещения содержимого труб промывочной -жидкостью испытательное оборудование перемещается в скважине для испытания очередного пласта. Производится технологическая г)омывка скважинь и весь цикл испытания повторяется, В случае необходимости через испытатель пластов проводятся работы по интенсификации притока из пласта, например кислотная обработка. Испытатель пластов с дополнительным телескопическим соединением применяется в тех случаях, когда колонна труб, на которой он опускается, имеет маль диаметр (1Н мм) и при работе в глубоких скважинах, в частности при создании растягивающих осевых усилий для закрытия приемного клапана и срыва цангового захвата, для получения сигнала о его закрытии, когда длина колонны сокращается на значительную величину. Сокращение длины колонны труб при этом компенсируется ходом дополнительного телескопического соединения. Работа испытателя пластов с выделенным телескопическим соединением ничем не отличается от его работы в том случае, когда телескопическое соединение не выделяется. При сжатом испытателе пластов .открытый период спытания) выступы цангового захвата 9 находятся в кольцевой проточке 0. о истечений времени открытого периоа испытания колонну tpy6 приподниают. Приемный клапан 16 испытателя ластов торцом соприкасается с торцом равнительного клапана, полость труб межпакерное (подпакерное) пространтво скважины разобщаются. При дальейшем подъеме труб, с увеличением атяжения до,определенной величины (30-40 кН), что фиксируется по индикатеру веса, цанговый захват 29 выходит из кольцевой проточки О кожуха 2б, колонна труб сокращаясь, по длине перемещает, шестигранный шток 25 относительно кожуха 26 и полого штока 28, жестко связанных через переводник 27 с нижней частью испытательного оборудования. Это предотвращает преждевременное открытие уравнительного клапана испытателя пластов и обеспечивает передачу на поверхность через колонну труб динамического сигнала о закрытии приемного клапана, что надежно фиксируется по индикатору веса. Усилие, необходимое для срыва цангового захвата 29, всегда значительно меньше усилия, удерживающего уравнительный клапан в закрытом положении. Таким образом, наличие в испытателе пластов цангового захвата съемно фиксирующего его телескопичейкое соединение в сжатом положении, позволяет получать сигналы о каждом закрытии его приемного клапана. Экономическая эффективность от применения предлагаемого испытателя пластов достигается за счет получения сигнала на поверхность о закрытии его приемного клапана. Это позволяет исключить Некачественные и неудачные испытания из-за незакрытия приемного клапана или преждевременного срыва уравнительного клапана. Неудачные испытания по этой причине составляют 1,5 2% от общего количества испытанных объектов.

Общее количество проводимых испытаний в стране испытателем пластов . составляет примерно 5000. Время, необходимое для подготовки скважины и проведения повторного испытания неудачно испытанных объектов, составляет в среднем 2-2,5 сут.

Сметная стоимость 1 ч работы буровой установки составляет 56,47 руб.

Следовательно, экономическая эф- , фективность за год от применения предлагаемого устройства по стране составит 2x24x56,1 7x5000x0,15 -200000 руб.

Расчет не учитывает основного трудноподсчитываемого экономического эффекта, который может быть получен за счет расширения и повышения качества данных при испытании двух и более объектов за один спуск испыта-;еля пластов в скважину и испытание

объектов в скважинах со сложными геологическими условиями, где из-за опасности прихвата или проявления невозможно произвести испытание другим оборудованием.

Формула изобретения

и уравнительный клапаны с каналами и подвижную втулку, установленную между полым штоком и корпусом, о тяичающийся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства при испытании нескольких объектов за один спуск испытателя в глубокие и искривленные скважины, приемный клапан и втулка снабжены цанговыми захватами для фиксации их относительно корпуса, в котором выполнены кольцевые выступы под захваты клапана и втулки, причем втулка установлена над каналами приемного и уравнительного клапанов.

Источники информации, . принятые во внимание при экспертизе

2,Авторское свидетельство СССР tf , кл. Е 21 В 49/00, 1971 (прототип ).

// /.

V

.20

гг

)К

фиг 2

Фиё.З