Испытатель пластов Советский патент 1982 года по МПК E21B49/00 

Изобретение отиосится к оборудованию для испытания нефтяных и газовых скважин Трубными испытательными инструментами,

Известен испытатель пластов многоцикловый, включающий корпус, шток гидрокамерУ впускные и уравнительные клапаны. Для контроля открытия и закрытия впускного и уравнительного клапанов под этим устройством устанавливают раздвижной механизм

Однако применение раздвижного механизма не устраняет зависимость осевой сжимающей нагрузки на пакер от гидростатического давления в процессе восстановления пластового давления.

Известен также испытатель пластов, содержащий корпус,, телескопически связанный с ним шток с поршнем,гидрокамеру с реле времени, впускной клапан, золотник и пакер .

В процессе восстановления давления механическая нагрузка с пакера полностью снимается путем перемещения труб вверх и герметичность пакеровки обеспечивается только гидравлической нагрузкой, действующей за счет перепада давления между гидростатическим и давлением в подпакерном пространстве, в этом случае качественное испытание возможно, когда осевая сжимающая нагрузка па пакер не менее 8-9 т. При уменьшении гидравлической нагрузки в процессе восстановления давления до критической величины происходит самораспакеровка скважины, вследствие чего операция по испьлтанию скважины будет неудачной. В случае проведения работ в скважинах, заполненных глинистым раствором удельного веса до 1,2 и ниже (например водой) при незначительных и средних глубинах 15 испытания (1000-2000 м), осевая сжимающая нагрузка на пакер в процессе восстановления давления недостаточна для герметизации скважины. Аналогичное явление имеет место также при испытании на больших глубинах, когда величина пластового давления близка к значению гидростатического давления в скважине. Поэтому применение этих устройств по вышеуказанным причинам ограничено.

Целью изобретения является повышение эффективности многоциклового 30 испытания за счет улучшения герме-

тичности пакеровки в процессе восстановления давления.

Поставленная цель достигается тем, что испытатель пластов, содержщий корпус, телескопически связанный с ним шток с поршнем, гидрокамеру с реле времени, впускной клапан, золотник и пакер, снабжен установленным с возможностью взаимодействия с золотником разделительны плунжером, полость над которым связана с гидравлической камерой реле времени, а золотник подпружинен относительно корпуса, причем площадь поперечного сечения плунжера меньше площади поперечного сечения поршня,

На фиг.1 noKasfiH испытатель пластов в скважине при закрытом положении в процессе спуско-подъемных , продольный разрез; на фиг.2 - обратный клапан испытателя пластов, продольный разрез.

Испытатель пластов состоит из верхнего 1 и нижнего 2 корпусов. Внутри верхнего корпуса 1 размещен шток 3 с поршнем 4, Между верхним корпусом I, поршнем 4 и штоком 3 образованы гермётичнче камеры 5 и б, заполненные жидкостью и сообщенные между собой каналом А.

К нижнему концу верхнего корпуса 1 устанавливается втулка 7, в которой сверху ввернут на определенную величину поршень 8 реле времени, имеющий снаружи винтовые каналы Б малого сечения, выполняющие функцию реле времени испытателя пластов, Клапан 9 с пружиной 10 обеспечивают быстрый переток жидкости из нижней части поршня 8 в камеры б и 5 при создании растягивающей нагрузки на испытатель пластов. Внутри втулки 7 предусмотрен разделительный плунжер 11, который вместе с золотником 12 прижат пружиной 13 вверх под определенным усилием. Верхний конец плунжера 11 сообщен, через канал малого сечения Б с герметичными жидкостными камерами. Нижний конец золотника 12 через камеру 14 и канал В сообщается с затрубным пространством. Плунжер 11 и золотник 12 имеют одинаковый диаметр Д. Диаметр плунжера Д- выполнен меньшим, чем диаметр поршня Д . Пружина 13 отрегулирована так, что перемещение штока 3 с поршнем 4, а также перемещение разделительного плунжера 11, золотника 12 вниз до упора и сообщение впускных каналов Г, Д и Е происходит после создания на испытатель пластов определенной сжимающей нагрузки, величина которой больше величины сжимающей нагрузки на пакер, создаваемой для repv eтизaции ствола скважины,

К нижнему концу испытателя пластов .присоединяется пакерный узел 15

состоящий из корпуса 16 с уравнительными каналами Ж, поршня 17 с каналом 3. Между корпусом 16 и штоком 18 предусмотрен резиновый элемент 19. Ниже пакерного узла устанавливают фильтр.

Перед спуском испытательное оборудование присоединяют к нижнему концу колонны труб 20.

Испытатель пластов работает следующим образом.

После установки испытателя в интервале исследования на колонну ;труб создают сжимающую нагрузку, заведомо несколько большую, чем для

5 сжатия резинового элемента 19 пакерного узла и пружины 13 испыт.ателя. При этом в процессе пакеровкй скважины поршень 17, перемещаясь вниз, входит по внутрь штока 18 и изйли0 рует испытуемую зону от гидростатического столба выше пакерного узла. Шток 3 с поршнем 4 медленно начинают перемещаться вниз. Под действием избыточного давления часть жидкости

C из камер 5 и 6 через канал Б поршня реле времени перетекает в полость, образованную между втулкой 7 и разделительным плунжером 11, Плунжер 11 и золотник 12 перемещаются вниз, сжимая пружину 13 до упора, и происходит сообщение каналов Е, Д с Г, Пластовый флюид через шток пакера, канал 3 поршня 17, каналы Г, Д и Е поступает внутрь колонны труб 20,

5 Для осуществления закрытого периода испытания осевую нагрузку на колонну труб уменьшают, оставляя часть сжимающей нагрузки, необходимой для герметичной пакеровкй

0 скважины. Давление в камерах 5 и 6 уменьшается до определенной величины. В результате под действием усилия пружины 13 золотник 12 с разделительным плунжером 11 перемещаются

5 вверх и происходит открытие клапана 9, Тормозная жидкость из полости между втулкой 7 и разделительным плунжером 11 через клапан 9 и каналы И, к перетекает обратно в камеры 6 и 5. Шток 3 совместно с поршнем 4 устанавливаются в исходнс е положение, происходит разобщение каналов Е, Д с Г, но при этом поршень 17 находится внутри штока 18 пакера и распакеровка скважины не происходит.

С этого момента начинается процесс

восстановления давления в призабойной зоне. После истечения периода восстановления давления на колонну труб создают растягивающую нагрузку,

в результате испытатель пластов совместно с корпусом 16 и поршнем 17 перемещаются вверх относительно штока 18 пакера. Осуществляется: сообщение затрубного пространства выше

пакера с подпакерной зоной через

каналы Ж, Происходит выравниззание давления над и под пакером и распаковка скважины, как показано на фиг.1.

Для исследования другого интервала или повторного исследования этого же интервала повторяют те же технологические приемы.

Когда необходимо иэ пласта отобрать герметизированную пробу, испытатель пластов устанавливают в двух местах, над и под пробоотборной трубой. В качестве пробоотборника можно использовать обычные серийно выпускаемые бурильные или насоснокомпрессорные трубы. Причем в испытателе, размещенном выше пробоотборной трубы, в месте заглушки 21 устанавливают седло 22 с обратным клапаном 23 и пружиной 24, При таком исполнении подпружиненный клапан 23 через канал д обеспечивает заполнение пробоотборной трубы предварительно залитой жидкостью из труб 20 и предотвращает снятие пробоотборных труб при работе на больших глубинах. В процессе подъема инстру мента с большим внутренним давлением золотник 12 испытателя, размещенного ниже пробоотборника, передвигаясь вниз, стравливает из пробоотборных труб избыточное давление до безопасной величины, тем самым выполняет функцию редукционного клапана.

Целесообразность выполнения разделительного плунжера 11 с меньшей площадью, чем площадь поршня 4 вытекает из конструктивных соображений с учетом диаметра скважины и возможности выполнения данной конструкции. Именно при таком конструктивном исполнении совместно со ступенчато выполненными жидкостными камерами появляется возможность с помощью небольшой пружины, вписываемой в ограниченные размеры испытателя, управлять открытием и закрытием впускного клапана и создавать необходимую осевую нагрузку на пакер в процессе восстановления давления путем осевых перемещений колонны труб.

На сколько площадь поршня больше площади плунжера зависит от диаметра разрабатываемого испытателя, При разработке малогабаритного испытателя это соотношение уменьшается, но для создания оптимальной конструкции площадь поршня всегда должна быть больше площади плунжера.

15

Формула изобретения

Испытатель пластов, содержащий корпус, телескопически связанный с

ним шток с поршнем, гидравлическую камеру с реле времени, впускной клапан, золотник и пакер, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности многоциклового испытания за счет улучшения герметичности пакеровки в процессе восстановления давления, испытатель пластов снабжен установленным с возожностью взаимодействия с золотником разделительным плунжером, полость над которым связана с гидравической камерой реле времени, а золотник подпружинен относительно корпуса, причем площадь поперечного сечения плунжера меньше площади поперечного сечения поршня.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Сухоносов Г,Д. Испытание необсаженных скважин. М., Недра,

1976, с, 70.

2,Авторское свидетельство СССР № 569702,. кл. Е 21 В 49/00, 197,5 (прототип),