Устройство для регулирования межпакерного давления Советский патент 1982 года по МПК E21B33/12 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для регулирова ния межпакерного давления. Известно устройство для регулиро вания межпакерного давления, содержащее переводники с радиальными каналами, установленные между пакерами, дифференциальный поршень и разделительную трубку t 1. Основным недостатком устройства является его низкая надежность всле ствие гидравлической неуравновешенности дифференциального поршня в пр цессе спуска и наличия полости с атмосферным давлением. Известно также устройство для ре гулирования межпакерного давления, спускаемое на колонне труб, содержащее корпус с продольными и радиал ными каналами, трубку, установленные между пакерами и связанные патр ками верхний переводник с хвостовиком и нижний переводник с втулкой. полый дифференциальный поршень, надпоршневое пространство которого связано трубкой с затрубным пространством над верхним пакером, а подпоршневое - с затрубным пространством между пакерами ,21, Основным недостатком известного устройства является то, что для равномерного распределения перепада давления на оба пакера расстояние между ними не может превышать определенного значения. В противном случае распределение перепада будет неравномерным и эта неравномерность будет тем больше, чем больше расстояние между пакерами. При этом перепад давления на нижнем пакере всегда больше, чем на верхнем, вследствие недостаточного объема полости освобождаемой при перемешивании дифференциального поршня. Увеличение этого объема конструктивно нерационально из-за увеличения габаритов и веса устройства.

В практике испытания скважин . встречаются случаи, когда пакеры не могут быть установлены на малом расстоянии по причине кавериозности отвала в интервале установки пакеров и возникает необходимость установки пакеров на большем расстоянии.

Целью изобретения является обеспечение равномерного распределения перепада давления между пакерами независимо от расстояния между ними, предотвращение перетока жидкости из скважины во внутритрубное пространство при негерметичности верхнег го пакера, обеспечение выравнивания давления в мемпакерном и внутритрубном пространствах скважины.

Поставленная цель достигается тем, что во втулке выполнен радиальный канал, сообщающий межпакерное пространство через подпоршневую полость с внутритрубным пространством при крайнем верхнем положении поршня.

В патрубке над поршнем установлен подпружиненный стопор

Поршень снабжен радиальным каналом, перекрытым золотниковой втулкой ,

На фиг.1 изображено устройство для регулирования межпакерного давления при разобщении кольцевого прог странства скважины двумя пакерами; на фиг.2 - стопорное устройство патрубка; на фиг.З - нижняя часть кольцевого поршня с золотниковой втулкой.

Устройство состоит из навернутого на остов верхнего пакера 1 корпуса 2, снабженного радиальным с( и продольным О каналами. С корпусом подвижно соединена трубка 3, проходящая через канал с верхнего пакера и неподвижно соединенная с переводником , имеющим также продольный и радиальный д каналы и снабженным хвостовиком 5. К переводнику 4 неподвижно присоединен патрубок 6, снабженный втулкой 7 и подпружиненным стопором 8, Внутри патрубка 6 размещен кольцевой дифференциальный поршень D, внутри которого находится пружина 10 сжатия. В нижней части поршня выполнен радиальный канал 6 и размещена золотниковая втулка 11, перекрывающая его под действием пружины 10. В патрубке 6 и втулке 7 имеются радиальные отверстия Ж и Jy,

причем отверстие я постоянно сообщает межпакерное пространство с подпоршневой полостью, а отверстие yic сообщает подпоршневую полость с 5 внутренним каналом втулки при крайнем верхнем положении поршня. Патрубок 6 неподвиудно присоединен к остову нижнего пакера 12.

Поршень 9 посредством уплотнений

0 делит внутреннее пространство устройства на три полости - U-,K,A, давление в которых в определенный период работы будет различным. Одна из полостей - U, (надпоршневая сообщается через радиальные каналы переводника корпуса 2 и трубку 3 с пространством над верхним пакером- Вторая полость - Л(подпоршневая сообщается через отверстие 3 с мемпакерQ ным пространством, а третья -к.-. через зазор между хвостовиком 5 и втулкой 7 с проточными каналами узлов пластоиспытателя и с подкаперным про-, странством. Герметизация кольцевого

5 пространства скважины осуществляется посредством уплотнительных резиновых элементов пакеров 1 и 12, а полостей ,устройст;ва - уплотнительными кольцами ,

Q Устройство работает следующим образом.

При спуске в скважину давление во всех полостях устройства одинаково и равно давлению в скважине, поршень 9 гидравлически уравновешен и остается в нижнем положении, благодаря усилию пружину 10. Внутри устройства переток раствора, вытесняемого из скважины, происходит по проточным каналам втулки 7i переводника k, пакера 1 и корпуса 2. По окончании спуска i, пластоиспытателя с устройством осуществляют пакеровку посредством передачи части веса вышерасположенного бурильного инструмента через компоновку пластоиспытателя на забой. При этом резиновые элементы пакеров 1 и 12 деформируются и перекрывают кольцевой зазор между стенкой скважины и основами пакеров, трубка 3 скользит в уплотнении корпуса 2. Под действием передаваемой нагрузки впускной клапан пластоиспытателя и давление в проточных каналах понижается до значения, определяемого высотой заполнения труб. При этом уравновешенность поршня 9 нарушается, так как соотношение поперечных сечений полостей устройства, на которые действуют давления, создает условия равновесия поршня. Поскольку давления над верхним пакером и под нижним пакером действуют на поршень сверху, то при умен шении давления устройства и полости К поршень под действием давления в межнапорном устройстве перемещает ся вверх. При этом раствор из надпоршневой полости через каналы и трубку 3 вытесняется в пространстве над верхним пакером,- а объем прдпорш невой полости /t увеличивается за счет перемещения поршня. Тогда суммарный объем ме хпакерного пространства и полости также увеличивается и давление в нем снижается за счет малой упругости жидкости. Пере мещение поршня происходит до восстановления равновесия поршня. Подпружиненный стопор 8 за счет разности давлений в полости и межпакер ном пространстве утапливается, давая возможность поршню перемещаться на полный рабочий ход. При большом значении межпакерного объема ограниченный объем подпоршневой полости Л- не обеспечивает снижения давления в межпакерном пространстве ДО требуемого .значения. Для осушеств ления такого снижения при крайнем верхнем положении поршня открывается отверстие Лс во втулке 7 и жидкость из межпакерного пространства перетекает через него в проточный канал, где давление равно давлению под нижним пакером. За счет перетока жидкости давление в межпакерном пространстве снижается до значения, при котором неуравновешенность поршня 9 изменяется, на противоположную и .он перемещается вниз, закрывая отверстие 71С . Давление в межпакерном пространстве повышается до значения при котором поршень находится в равновесии. Если верхний пакер окйжется негерметичным, давления в полости Сс i-i межпакерном пространстве будут равными и стопор будет препятствовать перемещению поршня в крайне верхнее полох ение. Тогда отверстие 7 остается закрытым и перетока жидкости через него не происходит. При достаточной устойчивости нижлего пакера испытание пласта происходит как с одним пакером. Выравнивание давления в межпакерном пространстве после окончания испытания происходит за счет обрат56ного перемещения поршня в нижнее положение. Если при возврате поршня в нижнее положение, давление в межпакерном пространстве не выравняется с давлением в скважине, разность давлений будет действовать на неуравновешенную площадь золотниковой втулки 11 и, преодолевая усилие пружины 10, переместит ее вверх. При этом открывается отверстие е в стенке поршня 9, через которое давление выравнивается. Формула изобретения 1. Устройство для регулирования межпакерного давления, спускаемое на колонне труб, содержащее корпус с продольным и радиальным каналами, трубку,установленные между пакерами и связанные между собой переводник с хвостовиком и патрубок с втулкой, полый дифференциальный поршень, надпоршневая полость которого связана трубкой с затрубным пространством над верхним пакером, а подпоршневая - с затрубным пространством между пакерами,отличающееся тем, что, с целью обеспечения равномер Ofo распределения перепада давления между пакерами независимо от расстояния между ними, во втулке выполнен радиальный канал, сообщающий межпакерное пространство через подпоршневую полость с внутритрубным пространством при крайнем верхнем положении поршня. 2.Устройство по По1, отличающееся тем, что, с целью предотвращения перетока жидкости из скважины во внутритрубное пространство при не герметичности верхнего пакера, в патрубке над поршнем установлен подпружиненный стопор. 3.Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что, с целью обеспечения выравнивания давления в межпакерном и внутритрубном пространствах скважины перед подъемом устройства, поршень снабжен радиальным каналом, перекрытым золотниковой втулкой. Источники .информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № k2k3(k, кл. Е 21 В 33/12, 1971. 2.Информационный листок ВНИИОЭНГ К 5-76. Сер.08-12, 1976.