Устройство для испытания пластов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОУСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ Сфез Сфветскнк Социалистическими Республик(51) М. Кл.з с присоединением заявкм Йо Е 21 В 49/00 Государствеииый комитет СССР ио делам изобретеиий и открытий(23) Приоритет Опубликовано 30.1280. Бюллетень Й 948 Дата опубликования описания 3012. 80(72) Авторы изобретения В. В. Пустов и Э. И, Аракелян Калининское отделение Всесоюзного научно-исследовательскогои проектно-конструкторского института геофизическихисследований геологоразведочных скважин(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПЛАСТОВ Изобретение относится к геолого- разведочным работам при поисках на нефть и гаэ, а именно к проведению прямых гидродинамических исследований испытаний и опробований пластов, осуществляемых с помощьюиспытательного инструмента на трубах.в процессе бурения или пробной эксплуатации скважин.Основное назначение устройства - 10 обеспечение возможности испытания пластов любой интенсивности притока в условиях, идентичных условиям эксплуатации, иэ которых наиболее важным и существенным является ограничение 5 и сохранение постоянства депрессии на пластИзвестно устройство для испытания пластовимеющее дроссель притока, затвор которого выполнен в виде диффе ренциального поршня," гидравлически связанного с эатрубным пространством, и стакан, жестко связанный с корпусом и образующий с затвором дросселя буферную камеру, 25Устройство снабжено винтовой парой; связанной с верхней частью колонны труб и обеспечивающей регулировку. депрессии по командам с поверхности, и, кроме того , оно имеет запорный клапан, позволяющий в конце испытанияпроизводить запись кривой восстановления давления 1.К недостаткам данного устройстваследует отнести следующее,Регулировка усилий дроссельной пружины осуществляется с помощью вращения верхней части колонны труб, связанных с винтовой парой. Таким образом, вращение оказывается задействованным, в связи с чем его нельзя использовать с целью борьбы с прихватомколонны труб в скважине, в то времякак именно такой способ борьбы с при"хватом получил, наибольшее распространение.Вторым существенным недостаткомописываемого устройства является отсутствие в его составе клапана длязаливки, например, водой нижней части колонны труб в процессе спуска испытательного инструмента в скважину,в связи с чем существенно снижаютсядопустимые глубины установки испытателя пластов по условию прочноститруб на смятие от воздействия перепада внешнего давления.Кроме того, использование в качестве затвора дросселя дифференциальноРдпоршня, гидравлически связанного сзатрубным пространством, усложняет процесс регулировки депрессии напласт, т.к. ставит последнюю в зависимость от давления в эатрубном пространстве на глубине установкиприбора. Это давление часто не удает(ся точно прогонозировать и, кроме то 5 го, оно может меняться в процессе ис" пытания. 20 Известно устройство для испытанияпластов, включающее корпус, жесткосвязанный с нижней частью колоннытруб и стаканом, подпружиненный затвор дросселя притока, образующий состаканом герметичную камеру, винтовуюкару, состоящую иэ ходового винта игайки, установленной в корпусе свозможностью осевого перемещения,затвор запорного клапана и эаливочный клапан 2),Недостатком устройства являетсянеобходимость вращения верхней частиколонны труб для регулировки пружиныдросселя притока, что исключает возможность использования одного из наиболее эффективных методов борьбы сприхватом инструмента в скважине. 25Целью настоящего изобретения:,является обеспечение возможности регулировки и управления с поверхностидепрессией, передаваемой на пласт,без вращения колонны труб, что позво- ЗО,лит использовать предлагаемое устрой"ство в составе комплекта испытательного инструмента совместно с устройством для раздельного вращения колонны и, таким образом, повысит безопасность, а также качество и инфор"мативность процесса испытания,На фиг. 1 показано устройствовсборке с комплектом испытателя пластов на бурильных трубах с .первымвариантом исполнена средства, преобраэующего возвратно-поступательноедвижение винта во вращательное; нафиг. 2 показан второй вариант исполнения средства, преобразующего возвратно-поступательное движение винта 45во вращательное; на фиг. 3 представлен.разрез по А-А на фиг. 2,, Устройство содержит корпус 1 состаканом 2, полый ходовой винт 3 ишлицевую гайку 4, образующие винтовую пару, плунжер 5, являющийся затвором дросселя притока, пружину 6,передающую осевое усилие через винтово пару и толкатель 7 на плунжер 5,Ходовой винт 3 эагерметизированотносительно корпуса 1 с помощью уплотнеиия 8. Кроме того, на наружнойповерхности ходового винта 3 вЫилненазамкнутая фигурная канавка Б,взаимо,действующая со штифтом 9 корпуса 1.Выступ может быть выполнен на наружной поверхности винта 3, а фигурнаяканавка на внутренней поверхностикорпуса 1.В зависимости от намеченной технологии испытания и.формы фигурной 65 канавки Б ходового винта 3 устройство может быть оснащено винтовой парой правого или левого вращения. Причем, в том случае, если винтовая пара работает на вывинчивание (переход от больших депрессий к меньшим), запорный клапан должен быть перевернутогоф типа, т.е. обеспечивать перекрытие притока при полностью вы" вернутом ходовом винте 3.Верхняя часть ходового винта 3 имеет специальную головку для сцепления с каким-либо устройством 10, типа.ловильного спускаемого в полость труб на кабеле или тросе 11.Гайка 4, постоянно находящаяся в шлицевом зацеплении с кОрпусом 1, снабжена поршнем 12, выполняющим роль затвора запорного клапана, В корпусе 1 размещен подпружиненный заливочный клапан. 13 с каналами для заполнения нижележащей полости труб жидкостью при спусКе пластоиспытателя в скважину, В корпусе 1 выполнен центральный осевой канал В, снабженный уплотнением для герметизации плунжера 5, верхний. конец которого также снаб-. жен уплотнениями и образует со стаканом 2 герметичную (буферную) камеру Г, предохраняющую плунжер 5 от воздействия гидростатического давления столба жидкости в трубах. Причем, для обеспечения постоянства депрессии на пласт необходимо, чтобы верхний и нижний концы плунжера 5 имели равные площади поперечного сечения.В комплект испытателя пластов включены трубы 14, соединяющие корпус 1 устройства с компоновкой испытательного инструмента, устройство для раздельного вращения колонны труб 15, испытатель пластов 16 со снятым шту" цером, пакер 17, фильтр 18 с манометром 19, хвостовик или якорь и трубы 20, на которых осуществляется спуск всей сборки в скважину.С целью получения наиболее полкой информации о процессе испытания в скважину совместно с ловильным устройством 10 может быть спущен дополнительный глубинный манометр 21,Устройство работает следующим образом.Перед спуском в скважину осуществляется регулировка пружины 6 на определенное усилие в зависимости от - ожидаемого пластового давления и депрессий (начаЛьной и конечной), кото-рые можно передать на пласт.Затем при помощи труб 14 корпус 1 устройства соединяется в вышеописанной компоновкой испытательного инструмента и вся сборка на трубах 20 спускается в скважину.При спуске в глубокие скважины или скважины с утяжеленной промывочной жидкостью, когда наружное давление на трубы испытательного инстру 791965мента может превысить, допустимое,в трубы для создания противодавлениязаливают жидкость, которая своим давлением открывает заливочный клапан 13и заполняет нижнюю полость испытательного инструмента,После достижения забоя или зацепления эа стенки скважины в полостьтруб опускают на кабеле или тросе11 ловильное устройство 10. Послесцепления ловильного устройства 10 сголовкой ходового винта 3 весомтруб создают бсевую нагрузку, которая деформирует уплотнительный элемент пакера 17 и герметизирует испытываемую зону, после чего открывается приемный клапан испытателя пластов 16 и притекающий из пласта флюидсоздает осевую нагрузку на плунжер5. В момент, когда усилие от действиядавления флюида, направленное вверх,превысит суммарную нагрузку на плунжер 5 от действия пружины б и давления в буферной камере Г, плунжер 5переместится вверх и отверстие Вдросселя притока частично откроется,сообщая испытываемую зону с внутренней полостью верхней части колоннытруб. Таким образом происходит отборфлюида иэ пласта при забойном давлении, заданном оператором. При изменениях дебита скважины плунжер 5будет иметь соответствующие вертикальные перемещения на некоторуюнезначительную величину. При этомизменения усилия пружины б и давления в буферной камере Г также будутнезначительны, поэтому забойное давление практически сохраняется постоянным,Перемещение ходовбго винта 3 навеличину рабочего хода нлунжера 5не вызовет его вращения относительногайки 4, так как при этом выступ9 корпуса 1 будет скользить по одному из вертикальных участков канавки Б.При необходимости оценки пласта на других режимах ходовому винту 3, путем натяжек кабеля или троса 11 передают то или иное количество возвратно-поступательных перемещений, При этом ходовой винт 3, скользя канавкой Б по выступу 9 корпуса 1, повернется на соответствующий угол относительно корпуса 1 и связанной с ним гайки 4, в результате чего изменится усилие пружины б и, следовательно, депрессия, передаваемая на пласт.По окончании открытого периода испытания многократными натяжками кабеля или троса 11 гайку 4 полностью наворачивают на ходовой винт 3, приэтом поршень 12 перекрывает центральное отверстие ходового винта 3, прекращая отбор пробы. Манометр 19 записывает кривую восстановления давления. На фиг, 2 и 3 показан второй, равноценный, с точки зрения полезности,вариант исполнения средства для преобразования возвратно-поступательногодвижения ходового винта 3 во вращательное. В данном случае укаэанйоесредство дополнительно включает промежуточную втулку 22, подпружиненнуюотносительно корпуса 1 пружиной 23 и .концентрично установленную между хоро )пусом 1 и ходовым винтом 3. На наружной поверхности втулки 22 нарезанакрутая винтовая канавка Д, взаимодействующая с выступом 9 корпуса, 1,Ходовой винт 3 связан с втулкой 22храповым устройством, обеспечивающимодностороннее вращение ходового винта 3 и его осевое перемещение (люфт)относительно гайки 4. В данном случае храповое устройство выполнено ввиде подпружиненного шарика 24, вза имодэйстэующего с канавками Е специального профиля выполненными на наружной поверхности ходового винта 3.При движении ходового винта 3вверх на величину, превышающую рабо чий ход плунжера 5 дРосселя, вместес ходовым винтом 3, сжимая пружину23, начинает перемещаться промежуточная втулка 22, которая взаимодействуя нарезанной на ней винтовой канавкой Д с выступом 9 корпуса 1, при"ходит во вращательное движение относительно корпуса 1. При этом Ъраповое устройство застопорено, поэтомувместе с втулкой 22 одновременновращается и ходовой винт 3, которыйвывертывается или наворачивается(в зависимости от направления нарезки винтовой канавки Д и резьбы винтовой пары) на гайку 4. При движенииходового винта 3 под действием пружи ны б вниз промежуточная втулка 22,смещаясь под действием пружины 23также вниз, начинает вращаться относительно корпуса 1 в противоположнуюсторону, но храповое устройство при 4 этом расстопорено, поэтому вращенияходового винта 3 в противоположнуюсторону не происходят. Таким образом,при возвращении ходового винта 3 внижнюю точку гайка 4 оказывается повернутой относительно винта 3 нанекоторый угол, что сопровождаетсяизменением усилия дроссельной пружины б, при этом шарик 24 остается водной иэ канавок Е ходового винта 3.Предлагаемое устройство для испытания пластов может быть испольэова"но для проведения Гидродинамическихисследований (испытаний и опробований) нефтяных, газовых и водяныхскважин как в процессе бурения (в 40 открытом стволе) , так и в процессепробной эксплуатации (после спускаобсадной колонны) .Формула изобретения1. Устройство для испытания плас тов, включающее корпус, жестко связанный с нижней частью колонны труб и стаканом, подпружиненный затвор дросселя притока, обруэующий со стаканом герметичную камеру, винтовую пару, состоящую иэ ходового винта и г гайки, установленной в корпусе с воэможностью осевого перемещения затвор запорного клапана и заливочный клапан, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения возможности регулирования депрессии, передаваемой на пласт, беэ вращения колонны труб, корпус устройства связан с верхней частью колонны труб жестко, а ходовой винт снабжен головкой для сцепления со спускаемым на кабеле или трассе захватом и средством для преобразования возвратно-поступательного движения винта во вращательное для связи с корпусом.2, Устройство по п, 1, о т л и - .ч а ю щ е е с я тем, что средство для преобразования возвратно-поступательного движения винта во вращательное выполнено в виде замкнутой синусоидальной канавки, которая выполненаиа наружной поверхности ходового винта и жестко связанного с корпусомштифта, установленного в канавке винта.3. Устройство по и. 1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что средстводля преобразования возвратно-поступательного движения винта во вращате льное выполнено в виде установленноймежду корпусом и ходовым винтом свозможностью осевого перемещения иодностороннего вращения относительнопоследнего подпружиненной относительно корпуса втулки с винтовой канавкой, 5 в которой установлен штифт жесткосвязанный с корпусом.Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР 20 9 502113, кл. Е 21 В 49/00, 1973.2, Нефтяное хозяйство Р 2, 1977,с. 72-74 (йрототип) .7919 б 5 Составитель, И Техред И.Рей Кепкес Корректор Н. Стец дактор Л. Герасимо каэ 943 филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 34 Тираж НИИПИ Государственногпо делам иэобретени 113035, Москва, 3-35,26 комитет и откры Раушская ПодписноеСССРЙаб., д. 4/5