Испытатель пластов

до делам изобретений н открытий/Г Северо-Кавказский Государственный научно-иследовательский и проектный институт нефтяной промышленност с,(54) ИСПЫТАТЕЛЬ ПЛАСТОВ 1Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, к оборудованию для испытания и обработки пласта после крепления скважины обсадной колонной.Известен испытатель пластов, обеспечивающий проведение испытания объекта в открытом и обсаженном стволе скважины 11,Однако этот испытатель не обеспечивает проведение за один спуск оборудования в скважину испытания и работ, требующих создания давления в подпакерной зоне и прокачки больших объемов жидкости таких как обработка призабойной зоны пласта, закачка цемента под давлением.Известен испытатель пластов, предназначенный для испытания и обработки пласта, включающий циркуляционный клапан, состоящий из корпуса с циркуляционными каналами, телескопически соединенного с ним полого подпружиненного штока, выполненного с уплотняемым кольцевым выступом и образующего с корпусом тормозную камеру, испытательный клапан, состоящий из корпуса, телескопически соединенного с ним полого штока с впускными каналами, образующего с корпусом тормозную камеру, и установленной в канале штока съемной пробки, уравнительный клапан и пакер с удерживающим механизмом 2.Устройство сложно в управлении гидравлической неуравновешенности испытателя пластов, возникающей в связи с расположением уплотняемого выступа в средней части штока разгрузочного (циркуляционного) клапана и способствующей открытию циркуляционных отверстий при спуске испы тательного оборудования в скважину,Целью изобретения является предотврашение преждевременного открытия циркуляционного клапана и упрощение процесса управления испытателем пластов.Поставленная цель достигается тем, чтовыступ штока цилиндрического клапана расположен над циркуляционными каналами, а корпус испытательного клапана телескопически связан подвижным уплотнителем с корпусом уравнительного клапана, причем 20 диаметр подвижного уплотнителя большедиаметров штоков испытательного и циркуляционного клапанов и меньше диаметра уплотняемого выступа штока циркуляционного клапана.На фиг. 1 - общий вид испытателя пластов в разрезе; на фиг. 2 - развертки паза корпуса испытательного клапана; на фиг, 3 разрез паза фиксатора якоря пакера.Испытатель пластов включает циркуляционный клапан, содержащий корпус 1 с циркуляционными отверстиями 2, полый шток 3 с плотнительным выступом 4, пружину сжатия 5, тормозную камеру 6, шлицевое соединение 7; испытательный клапансодержащий шлицевое соединение 8, корпус 9, полый шток 10 с впускными отверстиями 11, тормозную камеру 12, гильзу 13, с впуск- ными отверстиями 14; уравнительный клапан, содержащий шлицевое соединение 15, корпус 16 с уравнительными отверстиями 17, с пазом 18, шток 19 с уравнительными отверстиями 20 и выступом 21, шлицевое соединение 22; пакер, содержащий корпус 23, подпружиненные тормозные башмаки 24, якорное устройство 25, разиновые элементы 26, удерживающее устройство 27, шток 28 с отверстием 29; вазом 30, палец 31, трубку 32 и камеру 33.В осевом канале штока 10 испытательного клапана закреплена с помощью стопорного устройства 34 съемная пробка, состоящая из корпуса 35 и штока 36, зафиксированных между собой шпилькой 3. Шток 36 выполнен со специальной головкой 38 и хвостовиком 39, имеющим уменьшенный диаметр по отношению к остальной части штока.К хвостовику 39 штока 36 крепятся манометры и пробоотборник 40.Съемная пробка устанавливается при сборке испытателя пластов. Испытатель пластов содержит основные подвижные уплотнения с диаметрами Р Ри Р , влияющими на гидравлическую урановешенность испытателя в целом, где Р, - диаметр уплотнительного выступа штока циркуляционного клапана; 02 - диаметр штока испытательного и циркуляционного клапанов; Р з - диаметр подвижного уплотнения.Штоки 3 и 10 жестко связаны между собой. Корпус 1 со штоком 3 и корпус 9 со штоком 10 связаны телескопически, Также телескопически связан корпус 9 испытательного клапана с корпусом 16 уравнительного клапана. Корпус 1 циркуляционного клапана жестко связан с колонной труб 41,Испытатель пластов работает следующим образом.Испытатель пластов спускается в скважину в положении, показанном на чертеже. При этом пружина 5, упирается в торцы корпуса 1 и выступа 4 полого штока 3 и удерживает циркуляционный клапан 1 в сжатом положении, циркуляционные отверстия 2 закрыты. Тормозная камера 6 препятствует растяжению циркуляционного клапана.1 Е 1 З 20 ,21 Испытательный клапан при спуске в скважину растянут, впускные отверстия 11 и14 разобщены (закрыты). Тормозная камера 12 препятствует его сжатию в процессекраТковременных посадок, При спуске выступ 21 штока 19 уравнительного клапананаходится в нижнем положении паза 18,расположенного в корпусе 16, уравнительные отверстия 17 и 20 сообщены (открыты).Уравнительный клапан замкнут в открытомположении.Пакер опускается с пальцем 31 тормозного устройства 24, находящимся в нижнейчасти паза 30, выполненного на штоке 28.При этом якорное устройство 25 находитсяв исходном положении, В исходном положении также находится удерживающее устройство 27. Тормозные башмаки 24 с помощью пружин прижимаются к стенке скважины.Съемная пробка 35 перекрывает осевойканал штока 10 испытательного клапана.Щлицевые соединения 7, 815 и 22 служатдля передачи крутящего момента расположенному ниже оборудованию,Во время спуска циркуляционного клапана отверстия 2 удерживаются в закрытомположении усилием равным:6 = бгн. + бар, - ЙХф где 6-усилие действующее от гидравлической неуравновешенности испытания пластов, равное В",Рт= 0,785- гидравлическое давление стол- фба бурового раствора, заполняющего скважину;Ор, рабочее усилие пружины 5;35 Яув-,вес хвостовика.Как указывалось, дополнительно, открытию циркуляционных отверстий 2 препятствует тормозная камера 6.Пакеровка скважины и закрытие уравнительного клапана производится путемправого вращения на 1/4 оборота и нисходящего перемещения колонны труб. Приэтом палец 31 перемещается в верхнюю часть42 паза 30, плашки якорного устройства 25входят в зацепление со стенкой скважины,и резиновые элементы 26, сжимаясь, перекрывают ствол скважины. Выступ 21 перемещается в верхнюючасть 43 паза 18, уравнительные отверстия 17 и 20 разобщаются(закрываются), уравнительный клапан, та-.ким образом, замыкается в закрытом поло жении. С некоторой задержкой во временипо отношению к пакеровке и закрытию-уравнительного клапана, под действием осевоймеханической нагрузки, совмещаются впускные отверстия 11 и 14 испытательного клапан на.Циркуляционные отверстия 2 остаются взакрытом положении,После открытия впускных отверстий, всвязи с перераспределением давления вовнутренней полости испытательного оборудования, происходит изменение усилий, действующих от гидравлической неуравновешенности на отдельные конструктивные элементы клапанных систем.В этот период возникает усилие, прижимающее корпус 9 испытательного клапана вниз.Это усилие способствует последующему закрытию впускных отверстий 11 и 14 с целью осуществления закрытого периода испытания. Без учета переданной на оборудование механической нагрузки, оно равноб, = 0,785(Э - 02) (Рз - Рупр)где 3-, гидростатическое давлениестолба жидкости, заполняющей трубы.При этом на шток 3 и 10, действует усилие, по-прежнему прижимающее его вверх, равноеб = 0,785(Р, - Рз) (Рй - Рюр,) + ф"РДля разобщения впускных отверстий 11 и 14 и, следовательно, разобщения полости труб с подпакерным пространством, с целью ъь осуществления закрытых периодов испытания, производится снятие веса колонны труб, переданного на испытательное оборудование и восходящее перемещение колонны труб, При этом, вначале растягивающее усилие передается штоку, а затем через этот шток корпусу 9 испытательного клапана. Уравнительный клапан остается в замкнутом положении, пакер за счет наличия на нем перепада давления, удерживается в рабочем положении. Корпус 9 испытательного клапа- и на имеет свободный ход по отношению к корпусу 16 уравнительного клапана, что способствует предотвращению преждевременного открытия циркуляционного отверстия 2. за счет чрезмерного натяжения колонны труб.По мере восстановления пластового давления в течение закрытого периода испытания усилие б будет уменьшаться и в конечный момент будет равно:5 б = 0,785(Р, - Р з( (Р 2 - Ргв, ),где Р лл. - пластовое давление.Для,повторного открытия впускных отверстий 11 и 14 на оборудование передается первоначальная осевая механическая нагрузка от веса колонны труб.Для открытия циркуляционных отверстий 2, с целью замены содержимого бурильных труб путем осуществления прямой или обратной циркуляции, необходимо довыбрать свободный ход корпуса испытательного клапана и произвести натяжение колонны труб по величине равное усилию. Замена пластового флюида, поступившего в трубы буровым раствором, может производиться путем обратной циркуляции в процессе закрытого периода испытания.Перед извлечением съемной пробки, манометров и пробоотборника, для выравнивания давления в трубах, за трубами и подпакерном пространстве, открываются уравнительные отверстия 17 и 20. Для этого производится правое вращение на 1/4 оборота, восходящее перемещение и левое вращениена 1/4 оборота колонны бурильных труб, При этом выступ 21 возвращается в исходное (нижнее) положение в пазе 18 и уравнительный клапан замыкается в открытом положении.Для извлечения съемной пробки в скважину на стальном тросе спускается авершот, соединяющийся с головкой 38 пробки, путем натяжения троса срезается шпилька 37. При поднятии штока 36 до положения суженной части его хвостовика 39 против стопорного устройства 34, съемная пробка освобождается от действия стопорного устройства, после чего она может свободно подниматься на дневную поверхность с манометрами и пробоотборником 40.После проведения операций по испытанию объекта и извлечения съемной пробки, без подъема колонны труб, предлагаемый испытатель пластов используется для проведения обработки призабойной зоны или закачки цемента. Для этого, после закачки и доведения до забоя необходимого количества рабочего агента закрываются отверстия 2 циркуляционного и уравнительного клапана, для закрытия циркуляционных отверстий 2 достаточно сжать циркуляционный клапан. Закрытие уравнительных отверстий 17 и замыкание уравнительного клапана производится, как указывалось выше, путем поворота на 1/4 оборота и нисходящего перемещения колонны труб. Операции, требующие создания давления под пакером производятся при оборудовании нагруженном осевой механической нагрузкой за счет веса колонны труб.При создании избыточного давления в подпакерной зоне, жидкость под этим давлением, проходя через отверстие 29 штока 28, заполняет камеру 33 и действует на удерживающее устройство 27 с его внутренней стороны, благодаря этому плашки удерживающего устройства 27 входят в зацепление со стенкой скважины и удерживают пакер от перемещения вверх.Снятие пакера с места пакеровки производится путем создания увеличенного натяжения колонны труб. При этом палец 31 штока 28 возвращается в исходное положение в пазу 30 и якорное устройство замыкается. формула изобретенияИспытатель пластов, включающий циркуляционный клапан, состоящий из корпу802542 витель А. Солтанод А. Бойкасж 638 Со Тех Тир ВНИИПИ Государс по делам изоб 113035, Москва, Ж -илиал ППП Патент, Р Редактор Т. Авдейчик Заказ 10233/4Корректор С. ЩомаПодписноеета СССРкрытийнаб., д. 4/5л. Проектная, 4 твенного комитретений и от35, Рву шская г. Ужгород, у са с циркуляционными каналами, телескопически соединенного с ним полого подпружиненного штока, выполненного с уплотняемым кольцевым выступом и образующего с корпусом тормозную камеру, испытательный клапан, состоящий из корпуса, теле скопически соединенного с ним полого штока с впускными каналами, образующего с корпусом тормозную камеру и установленной в канале штока съемной пробки, уравнительный клапан и пакер с удерживающим механизмом, отличающийся тем, что,10 с целью предотвращения преждевременного открытия циркуляционного клапана и упрощения процесса управления испытателем пластов, выступ штока циркуляционного клапана расположен над циркуляционными каналами, а корпус испытательного клапана телескопически связан подвижным уплотнителем с корпусом уравнительного клапана, причем диаметр подвижного уплотнителя больше диаметров штоков испытательного и циркуляционного клапана и меньше диаметра уплотняемого выступа штока циркуляционного клапана.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Ясашин А. М., Яковлев А. И. Испытание скважин, М., Недра, 1973,с. 158 - 161.2. Патент США3096823, кл. 166 - 150, опублик. 09.07.63.