Гидравлическое реле времени для испытателя пластов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 1511 Е 21 В 4 9/ ИЗОБРЕТЕВИДЕТЕЛЬСТВУ ОМИТЕТ СССР ТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕОПИСАН Я ТОР СНОМ(71) Калининское отделение Всесоюзного научно"исследовательского и проектно-конструкторского института геофизических исследований геологоразведочных скважин(56) 1. Аракелян Э.И. Обеспечение эффективного применения комплекта испытательного оборудования КОИС при испытании разведочных скважин. Отчет по теме 631/75 ВНИИГИС, Октябрьский,. 1976, Инв, Р Б 5582562. Авторское свидетельство СССР 9 514090, кл. Е 21 В 49/00, 1971 ,(прототип).(54)(57) 1. ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ РЕЛЕ ВРЕМЕНИ ДЛЯ ИСПЫТАТЕЛЯ ПЛАСТОВ, содержа щее корпус, шток, жестко связанный с поршнем, образующие гидравлическую камеру, сообщающуюся с затрубным пространством, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повьааения надежности реле.и расширения.его функциональных возможностей, поршень образует с корпусом и штоком надпорш невую воздушную камеру, а гидравлическая камера снабжена двумя клапанами, размещенными на выходе и. входе из камеры.2. Реле времени по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оно снабжено дросселем, выполненным в виде шайбы с калиброванным отверстием и установленным перед одним иэ клапанов.Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к оборудованию, применяемому прииспытании скважины.Известно гидравлическое релевремени замкнутого капиллярного типа,выполненное в виде цилиндра, заполненного маслом, внутри которого размещен плавающий поршень одностороннего действия, установленный на штокес возможностью ограниченного осевого 10перемещения относительно последнего.Поршень снабжен гидравлическим кана лом, связывающим надпоршневую и подпоршневую камеры гидрореле. Принципдействия гидрореле этого типа основан на том, что при передаче осевойсжимающей нагрузки, создаваемой весомтруб на шток гидрореле поршень,двигаясь вниз, сжимает масло в поршневой камере, откуда оно перетекает 20в надпоршневую камеру по каналу,имеющему большое гидросопротивление.При этом в поршневой камере созда.ется повышенное давление, обеспечивающее передачу сжимающей нагрузки 25на корпусе испытателя пластов ужев начальной фазе движения штока. Этоприводит к опережению процесса пакеровки по отношению к открытию приемного клапана пластоиспытателя Ц,Однако гидрореле такого типаимеет недостаточную надежность в ра"боте, что вызывается двумя основнымипричинами. Во-первых, частым засорением гидравлических каналов в поршне,з 5выполненных в виде капилляров диаметром не более 0,1 мм, что объясняется быстрым загрязнением масла мельчайшими частицами металла и кусочками резины иэ уплотнительных колец,разрушаемых в процессе работы под 40воздействием перепадов давления внесколько сотен атмосфер, а такжеглинистой фазой промывочной жидкости,которая проникает в камеру гидрорелев результате неизбежного нарушения 45герметичности уплотнения.Во-вторых, даже незначительныенеточности в изготовлении деталеймогут привести к перекосу и заклиниванию плавающего поршня, в результате чего гидрореле становится неработоспособным.Кроме того, реле отличается слож-, ностью регулировки гидрореле, заклю.чающейся в поддержании на определен ном уровне основных его параметров: времени срабатывания и гидравличес-.кого усилия пакеровки. Поскольку параметры гидрореле находятся в прямой зависимости от вязкости масла и 60 гидравлического сопротивления капилляров каналов, они значительно меняются при изменении температуры в скважине, учесть которую заранее с достаточнойточностью бывает Практи- у чески невозможно, При этом повторная регулировка гидрореле требует полной ее разборки, так как при этом необхЬ димо изменять проходное сечение капиллярных каналов в поршне.Реле также присуща невозможность изменения времени срабатывания узлов испытательного инструмента путем прекращения разгрузки веса труб на забой, поскольку в этом случае проис ходит остановка поршня и избыточное давление масла в подпоршневой камере стравливается по капиллярным каналам поршня. В результате этого усилие пакеровки становится равным нулю, что недопустимо. Кроме того, поскольку усилие пакеровки прямо пропорционально зависит от сжимающей нагрузки на штоке, отсутствует возможность изменять время срабатывания гидрореле изменением веса труб, разгружаемого на забой, т.е, если в процессе пакеровки окажется, что гидрореле отрегулировано неправильно и при нормальной нагрузке на пакер срабатывает слишком быстро, тофпри попытке изменить скорость движения поршня путем изменения сжимающей нагрузки на штоке усилие лакеровки. может либо повыситься, что приведет. к разрушению уплотнительного элемента, либо чрезмерно понизиться и явится причиной прорыва промывочной жидкости в трубы в момент открытия приемного клапана испытателя пластовНаиболее близким к изобретению потехнической сущности является гидрореле открытого типа, включающее плавающий поршень, образукиций со штокомкапиллярный канал, имеющий значительное гидросопротивление, создающееповышенное давление в поршневой камере при передаче на шток гидрорелеосевой сжимающей нагрузки. В отличиеот упомянутого устройства внутренняяполость этого реле, сообщающаяся сзатрубным пространством, заполненане маслом, а жидкостью, находящейсяв скважине, например, буровом растворе, для чего в надпоршневой камеревыполнено радиальное отверстие, расположенное в стенке цилиндра (корпуса)Достоинство этого гидрореле заключается в том, что для его работытребуется не масло, а промывочнаяжидкость 2 .Однако известное реле имеет всенедостатки, характерные для упомянутого устройства, Кроме того работоСпособность этого гидрореле еще ниже,что объясняется следующим. При большом диаметре кольцевого капиллярногоканала величина зазора между поршнеми штоком, необходимого для созданиятребуемого гидросопротивлейия, должна быть меньше, чем у вышеописанногогидрореле. Следовательно, у него вы-.ше вероятность засорения капиллярного канала, тем более, что рабочимагентом является промывочная жидкость, содержащая механические частицы и шлам, Кроме того, при малыхзазорах поршень будет иметь повышенную склонность к заклиниванию.Целью изобретения является повышение надежности и расширение функцнональных возможностей устройства.Указанная цель достигается тем,что в гидравлическом реле временидля испытания пластов, содержащемкорпус, шток, жестко связанный с , 15поршнем, образующие гидравлическуюкамеру, состоящую с эатрубным пространством, поршень образует с корпусом и штоком надпоршневую воздушную,,камеру, а гидравлическая камера снаб,жена двумя клапанами, размещеннымина выходе и входе из камеры,Причем реле снабжено дросселем,.выполненным в виде шайбы с калиброванным отверстием и установленнымперед одним из клапановНа фиг, 1 изображено предлагаемоегидравлическое реле времени бездросселя, на фиг. 2 - то же, с до-.полнительными дросселем.Гидравлическое реле времени состоит иэ цилиндра 1, внутри которогоразмещен шток 2 с поршнем 3, герметично разобщающим внутреннюю полостьцилиндра на верхнюю 4 й нижнюю 5 камеры. В нижней части цилиндра 1 рас.- З 5положен переводник б, в котором установлены регулируемый стравливающий 7и всасывающий 8 клапаны, связывающиенижнюю камеру 5 с наружным простран-ством. Клапан 7 снабжен пружиной 9, 40усилие которой при помощи винта 10отрегулировано на рабочее давление,обеспечивающее передачу на переводник б осевой нагрузки, необходимойдля осуществления пакеровки и нор- . 45мальной работы узлов, расположенныхниже гидрореле и соединенных с ци-линдром 1 посредством переводника б.Пружина 11 клапана 8 отрегулированана минимально возможный перепад дав. ления, что необходимо для осущестйдения беспрепятственного заполнениякамеры 5 гидрореле промывочной жид"костью при ходе поршня 3 вверх. Шток.2 соединен с трубами испытательного . уинструмента (не показан). Верхняякамера 4 заполнена воздухом при нормальном давлении.Гидрореле работает следующимобразом.При спуске испытательного инстру- фомента в скважину промывочная жидкостьчерез всасывающий клапан 8 заполняетнижнюю камеру 5 гидрореле. При этомна"цилиндр 1 действует неуравнове- шенная сила Р 1, равная произведению 65 гидростатического давления промывочной жидкости Рс на активную площадь поршня 3, которая подобрана таким образом, чтобы выполнялось условие: Р 1( Р винагде Г пак минимальное усилие, необходимое для осуществления начальной пакеровки уплотнительных элементов испытательного инструмента.После спуска комплекта испытательного инструмента на заданный интервал нижняя его часть фиксируется относительно стенок скважины либо с помощью якоря,либо посредством опоры хвостовика на забой. Затем осуществляется пакеровка испытательного инструмента путем передачи на испы.татель пластов осевой сжимающей нагрузки от веса инструмента. При этом может быть использовано несколько способов.Первый способ заключается в том, что на испытатель пластов сначала передается нагрузка, недостаточная для открытия стравливающего клапана 7, но превышающая минимальное .Усилие пакеровки. Затем, после выбора свободных ходов нижерасположенных устройств и пакеровки нагрузку йашток 2 увеличивают до тех пор, пока не откроется клапан 7. В результате этого поршень 3 сместится в крайнюю нижнюю точку относительно цилиндра 1, вытеснив пр этом жидкость из камеры 5 что на поверхности выражается в виде дополнительного перемещения труб до их механичнского упора в корпус испытателя пластов. При движении штока 2 вниз после окончания пакеровки происходит открытие приемного клапана испытателя пластов и закрытие его уравнительного. клапана.Второй способ заключается в том, что на испытатель пластов сразу передается все усилие пакеровки. При этом поршень 3 начинает перемещаться вниз, ;развивая в нижней камере 5 давление, достаточное для открытия стравливающего клапана 7, который автоматически поддерживает требуемое усилие пакеровки в течение всего хода поршня 3 вниз, что также обеспечивает опережение процесса пакеровки по отношению к моменту открытия приемного клапана пластоиспытателя, которое может быть осуществлено с любой задержкой во времени. Для этого следует приостановить разгрузку веса труб на испытатель пластов, что не влияет на герметичность пакеровки, поскольку давление в камере 5 остается постоянным.Если в процессе работы необходимо произвести ограниченную натяжку инструмента, то при движении поршня 3 вверх клапан 7 будет закрыт, а клапан 8 откроется, что приведет к заполнению камеры 5 промывочной жид1040134 10 ВНИИПИ Заказ 6849 Тираж 603 Подпис е костью под гидростатическим давлением, величина которого позволяет сохранить нагрузку, передаваемую на пакет, равную минимальному усилию пакеровки, и предотвратит преждевременный брыв пакера.5Следовательно, при любом способе пакеровки гидрореле (фиг. 1) обеспечивает правильную последовательность срабатывания устройств комплекта ,испытательного оборудования. При этом величина задержки момента открытия испытателя пластов не играет существенной роли, особенно для пластоиспытателей, снабженных автономными средствами для ограничения 15 депрессии или плавного запуска пласта в работу. Но в период спуска инструмента эта задержка во времени может потребоваться, так как при внезапной посадке инструмента, нап ример, на глинистую:пробку в скважине, буровой бригаде необходимо время для принятия оптимального решения. Поэтому при работе в скважине с осложненным стволом желательно 25 ввести в конструкцию гидрореле, описанную выше, дроссель 12, размещенный во впускной магистрали гидрореле перед стравливающим клапаном 7 фиг, 2).30 В этом случае гидравлическое реле времени работает следующим образом.При внезапной остановке нижней части компоновки испытательного инструмента шток 2 под действием веса вьндерасположенных устройств комплекта испытательного оборудования и сил инерции начнет двигаться вниз. Это, в свою очередь, в случае отсутствия 40 дросселя 12, может привести к соэдаййю ударной нагрузки при посадке труб на корпус испытателя .пластов. Дроссель 12 в таком случае выполняет роль дополнительного гидравлического сопротивления на пути жидкости, вытесняемой поршнем 3. В результате давление в камере 5 становится выше той величины, на которую отрегулирован клапан 7, а скорость движений поршняи труб вниз уменьшается. Таким образом, предотвращается соударение движущихся частей, т,е, дроссель 12 служит как бы демпфером.Применение описываемого гидравлического реле времени в составе испытателя пластов позволит снизить число холостых спуско-подъемов испытательного инструмента, вызываемых выходом из строя гидрореле в результате засорения его гидравлической системы или заклинивания поршня, Кроме того уменьшается трудоемкось технического обслуживания при подготовке его к работе, упрощается и ускоряется процесс настройки и полностью исключается необходимость его тарировки в зависимости от свойств масла и температуры в скважинеПомимо всего вышеуказанного предлагаемое гидрореле времени позволяет упростить процесс пакеровки испытательного инструмента, поскольку развиваемое им усилие пакеровки не зависит от интенсивности разгрузки веса труб на забой а время срабатывания не зависит от величины усилия пакеровки. Тем самим предотвращается самопроизвольный срыв пакеров при управлении другими испытательными устройствами с одновременным ограничением числа возвратно-поступательных перемещений колонны труб. Филиал ППП "Патент",г,ужгород,ул,Проектная,