Устройство для регулирования межпакерного давления

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ МЕЖПАКЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для герметизации скважин при их испытании. Цель изобретения - расширение технологических воэможностей устройства и повышение надежности его работы путем уменьшения снимающих усилий, действующих на корпус в скважине, Устройство соударственныйпроектный иности ин и О,В,ПиСССР74. 7561 15 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 1(71) Северо-Кавказский госнаучно-исследовательский иститут нефтяной промышлен1617132 держит корпус, состоящий из верхнего 1 и нижнего 2 переводников. Внутри корпуса в переводнике 2, выполненном с внутренним кольцевым выступом 15, жестко установлен патрубок 13 с наружным выступом 16 и радиальными каналами 18 под ним. В полости между переводниками 1 и 2 и патрубком 13 размещен кольцевой дифференциальный поршень 20 с радиальными каналами 24 в его нижней части. Верхняя часть поршня 20 . с выступом 16 патрубка 13 образуют камеру 25 атмосферного давления, а с переводником 1 - камеру Д, в которой имеются радиальные каналы для сообщения с пространством за корпусом. При открытии Изобретение относится к горной промышленности, а именно к оборудованиюдля герметизации скважин при их испытании,Цель изобретения - расширение технологических возможностей устройства и повышение надежности его работы путемуменьшения сминающих усилий, действующих на корпус в скважине.На фиг, 1 изображено устройство, разрез; на фиг. 2 - схема установки устройствамежду пакерами испытательного оборудования,Устройство содержит переводники 1 и2, составляющие корпус (фиг. 1), Переводник 1 в верхней части имеет конусную резьбу для присоединения к испытательномуоборудованию, осевой канал 3, переходящий в полость 4 с внутренним диаметром Ози оканчивающийся резьбой для крепленияс переводником 2. Над резьбой выполненарасточка 5, в которой размещены радиальные отверстия б. В переводнике 1 выполнена радиальная полость 7, связанная сосевым каналом 3, В полости 7 размещеныклапан 8, пружина 9, закрепленные крышкой 10 с радиальными отверстиями 11,Переводник 2 имеет конуснуо резьбудля присоединения к испытательному оборудованию, осевой канал 12, заканчивающийся резьбой для крепления патрубка 13.Осевой канал 12 переходит а увеличеннуюполость 14, в верхней части которой выполнен внутрений уплотнительный выступ 15 суплотнением, диаметр которого 04(04 Оз).Патрубок 13 с наружным диаметром 01имеет на наружной поверхности радиальный уплотнительный выступ 16 с уплотнением 17, диаметр которого 02(02 ) 01). Внижней части патрубка 13 выполнены радиальные отверстия 18. В веохней части межиспытателя пластов, расположенного в скважине выше устройства, на ступени поршня 20 действуют атмосферное, внутри- трубное и затрубное давления, вызывая перемещение поршня 20 вверх до положения, при котором наступает равенство усилий, действующих на поршень в противоположных направлениях. При этом увеличение объема камеры Д приводит к регулированию межпакерного давления, В крайнем верхнем положении поршня 20 через каналы 6, 24 и 18 происходит сброс давления вовнутрь труб, Устройство обеспечивает пропуск аппаратуры через полно- проходной осевой канал. 2 ил. ду патрубком 13 и переводником 1 имеетсяпространство 19, в котором размещен кольцевой дифференциальный поршень 20, имеющий внутреннее уплотнение 21 с5 диаметром 01 и наружное уплотнение 22 сдиаметром Оз. Нижняя часть 23 поршня 20выполнена с внутренним диаметром 02 инаружным диаметром 04.В нижней части 23 поршня 20 выполне 10 .ны радиальные отверстия 24. Кольцевойдифференциальный поршень 20 своим уплотнением 21 и наружная поверхностьпатрубка 13 с радиальным уплотнительнымвыступом 16 образуют изолированную ка 15 меру 25, в которой сохраняется атмосферное давление или некоторое разряжение,Нижняя часть патрубка 13 ниже радиального уплотнительного выступа 16 и внутренняя поверхность переводника 220 образуют камеру Б. Поршень 20 и внутренная поверхность верхнего переводника 1образуют полость Д.Устройство устанавливается между патерами 26 и 27 (фиг. 2) под испытателем25 пластов 28, в котором имеется впускной клапан 29. Осевой канал 12 устройства соединен со сквозным осевым каналом пакеров26 и 27 и каналом испытателя 28,Устройство работает следующим обра 30 зом,При спуске в скважину промывочнаяжидкость через хвостовик, пакеры 26 и 27(фиг. 2) поступает в осевой канал 12 устройства, патрубок 13, во внутреннюю полость 435 (фиг. 1) устройства и далее до впускногоклапана 29 испытателя 28 пластов (фиг. 2).Внутренняя полость бурильных труб надвпускным клапаном 29 герметично разобщена с затрубным пространством и в ней40 действует трубное давление Ртр, а ниже впускного клапана 29 - затрубное давление10 20 25 30 лотнения 15 35 40 45 55 установки. скважины Рз, которое по величине всегдабольше трубного давления.Поскольку в процессе спуска в скважину в полостях Б и Д устройства постояннодействует затрубное давление Рз и устройство содержит изолированную камеру 25, тодифференциальный поршень 20 удерживается в крайнем нижнем положении усилием,возникающим от гидравлической неуравновешенности, равным6 = 0,785 (ОИ - ЕЛ)(Рз - Рат)где Рат- атмосферное давление в камере 25,Клапан 8 в процессе спуска находится вгидравлически уравновешенном состояниии удерживается в закрытом положении усилием пружины 9.После упора хвостовика испытателя взабой скважины на испытательный инструмент за счет веса колонны бурильных трубсоздается заданная сжимающая нагрузка,под действием которой пакерующие элементы верхнего 26 и нижнего 27 пакеров,деформируясь, увеличиваются по диаметрудо диаметра скважины и герметично изолируют зону скважины, расположенную между двумя пакерами 26 и 27, и зоны,расположенные под нижним и над верхнимопакерами.В начальный момент пакеровки гидростатическое давление под нижним пакером27, между пакерами 26 и 27 и выше верхнего,пакера 26 одинаково и равно Р т.е. перепад давления между этими зонами отсутствует.После открытия впускного клапана 29испытателя 28 пластов и сообщения полости 4 устройства и зоны, расположеннойпод нижним пакером, с трубным пространством, давление над кольцевым дифференциальным поршнем 20 и в камере Буменьшается до величины Ртр,Величина Ртр всегда меньше Рз, благодаря чему происходит изменение усилий,действующих на кольцевой дифференциальный поршень 20, и он начинает перемещаться вверх под действием усилия,первоначально равного0 = 0,785 (0 - Я) (Рз - Ртр) -- (01 - 01) (Ртр - Рат)При этом увеличивается объем полостиД. В нее через отверстие 6 поступает промывочная жидкость из межпакерного пространства. За счет перетока жидкости.давление в межпакерном пространствеуменьшается до некоторой расчетной величины (зависящей от соотношения выбранных диаметров 01, 02, Оз и 04 кольцевогодифференциального поршня 20) и наступает положение равенства усилий, действующих на поршень в противоположных направлениях, Давления, удерживаемые верхним и нижним пакерами 26 и 27, выравниваются, установившись в заданном соотношении, что предотвращает их разрушение.В том случае, если при перемещении кольцевого поршня 20 вверх освободившегося объема полости Д окажется недостаточно для снижения давления в межпакерной зоне до заданной величины, то дифференциальный кольцевой поршень 20 продолжает перемещаться вверх до подъема отверстия 24 в его нижней части 23 выше уплотнения 15 нижнего переводника 2, сообщая полость Д с полостью Б и полостью между пакерами 26 и 27, При этом давление из данной полости автоматически сбрасывается через радиальные отверстия 24 нижней части 23 г оршня 20 в камеру б и далее через радиальные отверстия 18 патрубка 13 в трубное пространство,Процесс сбрасывания давления продолжается до тех пор, пока не наступает условие равенства усилий, действующих на поршень 20 с двух противоположных сторон. После этого поршень 20 перемещается так, что отверстие 24 оказывается ниже упВ данном устройстве для регулирования межпакерного давления на его корпус в скважине действует сминающее давление, равное лишь перепаду между затрубным и трубным давлением в зоне установки устройства, что в несколько раз ниже полного гидростатического давления в этой зоне, действующего на корпус известного устройства. Кроме того, наличие полнопроходного осевого канала обеспечивает воэможность дистанционной регистрации параметров исследуемых пластов, что существенно расширяет технологические возможности устройства.По окончании испытания колонну бурильных труб приподнимают, впускной клапан 29 испытателя 28 пластов закрывается, а его уравнительный клапан открывается. Давление в подпакерной зоне скважины становится равным давлению в эатрубном пространстве Рз. Давление в полостях 4 и Б уСтройства также возрастает до величины Рз, При этом обратный клапан 8 открывается, промывочная жидкость поступает через этот клапан 8 в межпакерную зону скважины и давление здесь становится равным Рз.Выравнивание давления в межпакерном,также как и в подпакерном пространствах скважины, являются одним из условий беспрепятственного снятия пакеров с места их, Ревска 1 каз 4104 Тираж 473 Подписное ВНИИПИ Государственноо комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 45 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужго.Гагарина, 1 На поршень 20 действует усилие гидравческой неуравновешенности (благодаря ичию изолированной камеры 25), в реэулье чего поршень возвращается в исходное йнее нижнее положение, и устройство гоо к повторной работе пакеров. Формула изобретения Устройство для регулирования межпарного давления, включающее корпус с евым и радиальным каналами, установнный в корпусе патрубок с радиальными верстиями, кольцевой дифференциальный поршень и обратный клапан, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей устройства и повышения надежности его работы путем 5 уменьшения сминающих усилий, действующих на корпус в скважине, патрубок и кольцевой дифференциальный поршень образуют изолированную камеру, а дифференциальный поршень выполнен с радиаль ными каналами с воэможностью сообщенияполости патрубка с пространством за корпусом в крайнем верхнем положении поршня,