Запорный клапан для испытателя пластов

СОЮЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 16 9/О ы,ж,4 ЛПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ РЭю ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофизики (72) Е,К; Поздеев и Ю,В. Смороденков (53) 622.245.7(088,8)(56) Авторское свидетельство СССР М 1574808, кл. Е 21 В 49/00, 1987.(54) ЗАПОРНЫЙ КЛАПАН ДЛЯ ИСПЫТАТЕЛЯ ПЛАСТОВ(57) Изобретение относится к горной промышленности, в частности к оборудованию для испытания пластов в скважинах. Цель - повышение надежности работы клапана за . счет исключения разрушения диафрагмы при спуске в скважину, воэможности необходимой записи КВД и отбора герметизированных проб пластового флюида при испытании глубоких и наклонно направленных скважин, Запорный клапан для испытания пластов включает корпус 1, концы которого соединены с переводниками (П) 2,3, диафрагму 4, втулку 5, Последняя выполнена с наружными кольцевыми выступами 6, 7 с перегородкой 8 в осевом канале. В верхнем П 2 установлен с возможностью перекрытия его радиальных каналов и радиальных каналов втулки 5 под перегородкой стакан (С) 22. При этом С 22 выполнен на боковой поверхности в нижней частот с диаметрально расположенными окнами. Другой С 28 установлен в нижнем П 3, жестко связан с ним и выполнен на наружной поверхности с кольцевым выступом 29, имеющим осевые каналы с уплотнением на внутренней поверхности под шток 12. Нижний конец штока 12 размещен в С 28, а верхний - жестко связан с дном С 22. Выступ 13, жестко связанный с плунжером 15. верхним торцом взаимодействует с нижней стороной перегородки 8. Диафрагма 4 утолщенной частью поворачивает отверстие Б. которое обеспечивает прямую или обрат. ную циркуляцию жидкости, 1 з.п.ф-лы, 4 ил,Изобретение относится к горной промышленности, в частности к оборудованиюдля испытания пластов в бурящихся и законченных бурением как вертикальных, таки наклонно направленных скважинах.Целью изобретения является повышение надежности работы клапана за счет исключения разрушения диафрагмы приспуске клапана в скважину, возможностинеобходимой записи кривой восстановления давления (КВД) и отбора герметизированных проб пластового флюида прииспытании глубоких и наклонно-направленных скважин.На фиг. 1 показан клапан в открытомположении, общий вид; на фиг, 2 - та же, взакрытом положении; на фиг, 3 - схема компоновки испытательного оборудования вскважине; на фиг, 4 - вид клапана, поднятого из скважины при переводе пробы флюидав контейнер,Клапан содержит корпус 1, концы которого соединены с переводникэми 2 и 3, вкоторых выполнены кольцевые проточки А,А и радиальный канал Б в переводнике 2,диафрагму 4, втулку 5 с наружными кольцевыми выступами 6, 7 с перегородкой 8 восевом канале, с полостью В нэд перегородкой, с полостью Г пад перегородкой, с радиальными каналами Д над перегородкой,каналами Е, выполненными ниже полости Гс уплотнениями 9, 10 на наружной поверхности обоих концов втулки, размещенных вкольцевых канавках, с отверстием Ж в перегородке 8. На внутренней поверхности отверстия Ж размещено уплотнительноекольцо 11. Шток 12 с резьбой на верхнемконце выполнен со сквозным осевым каналом 3 и радиальным каналом И жестко связан с выступом 13.Втулка 5 концентрично установлена вкорпусе 1. Наружный кольцевой выступ(диск) 13 выполнен с отверстиями К, расположенными вокруг штока 12. Кольцо 14, размещенное в полости В, выполнено измягкого металла. Плунжер 15 с двумя уплотнительными кольцами 16, 17 размещен вполости Г под выступом 13 и жестко связанс ним, выполнен в виде гладкой втулки,Фиксатор выполнен из двух колец: верхнее кольцо 18, взаимодействующее с нижним торцом плунжерэ 15, выполнена сдвумя пазами Л на внутренней поверхностис радиальными отверстиями М в пазах, эвторое кольцо 19 выполнено с выступами Нна внутренней поверхности и двумя упорами 20 на выступах, концы которых размещены в пазах Л кольца 18. и на концах упоров20 выполнены радиальные каналы О под10 С нэ нижних полках 27 окон П П, подвижноразмещен в осевом канале переводника 2 и жестко связан дном 23 с верхним концом 15 20 30 35 атмосферным давлением. Полость Ч стака 40 на 28 гидравлически связана с полостями В и Х каналами 3, И, С 45 50 55 срезные элементы 21, вторые концы которых размещены в радиальных каналах М.Стакан 22, выполненный с массивным дном 23, с двумя окнами П П 1, расположенными одно против другого, с уплатнительными кольцами 24, 25, 26, размещенными в кольцевых канавках на наружной поверхности, с глухим отверстием Р под сочленение с верхним концом штока 12, с отверстиями штока 12.Стакан 28 (нижний), выполненный с наружным кольцевым выступом 29; с отверстиями (или пазами) Т вокруг стакана, с уплотнительным кольцом 30 на внутренней поверхности со стороны открытого конца, размещенного в кольцевой проточке, концентрична размещен в осевом канале пере- водника 3, а кольцевой выступ 29 размещен неподвижна на торце кольцевой проточки А 1 переводника 3. Нижний конец штока 12 размещен в открытом конце стакана 28 с возможностью осевого и кругового перемещения.Прокладки 31 выполнены по форме "полок" окон П, П 1 стакана 22, размещены на указанных "полках" над отверстиями С Кольцевая полость У, образованная внутренней поверхностью корпуса 1, наружной поверхностью втулки 5, торцами кольцевой проточки сообщается с полостью Ф каналами Т и с полостью Х каналами Д, Полость Ц(при установке диафрагмы). образованная внутренней поверхностью радиального канала Б, торцом диафрагмы 4, наружной поверхностью стакана 22, находится под Компоновка испытательного оборудованияпредставленная на фиг, 3, содержит запорный клапан 32, пакер 33, испытатель пластов 34, трубы 35, 36, 37, манометры 38, 39, груз-шток 40 (фиг. 2), устройство для разгерметизации полостей компоновок испытательного оборудования.Клапан работает следующим образом, В открытом положении (фиг. 1) плунжер 15 жестко связан с диском 13, верхний стакан 22 жестко связан со штоком 12, находится в крайнем верхнем положении, окна П. П 1 размещены против радиальных каналов Д. прокладки 31 размещены на "полках" окон П, П 1, перекрывая отверстия С, исключают попадание осадка под дно 23 стакана 22, радиальные каналы Д, Е втулки 5 открыты. Выступ 13, жестко связанный с плунжером 15, верхним торцом взаимодействует с нижКлапан устанавливается в компоновке испытательного оборудования .через 3-5 35клапана в процессе испытания пласта, и 40 50 ней стороной перегородки 8, Верхний конец штока 12 с радиальными каналами И размещен в полости В втулки 5 над перегородкой, второй конец (нижний) штока 12 размещен в верхней части полости Ч стакана 28. Осевой канал 3 в штоке 12 гидравлически связывает внутреннюю полость Ч стакана 28 с полостью В, Х втулки 5 над перегородкой через каналы И, С,Уплотнительные кольца 24, 25 стакана 22 находятся в осевом канале корпуса: одно выше радиального канала Б, второе 25 ниже канала Б, кольцо 26 находится в осевом канале втулки 5 выше радиального канала ДУплотнительные кольца 16, 17, размещенные в кольцевь 1 х канавках плунжера 15, находятся выше радиальных каналов Е втулки 5,Упоры 20 кольца 19 зафиксированы кольцом срезными элементами 21. а кольцо 18 жестко зафиксировано торцом нижнего конца втулки 5 и верхним торцом кольцевого выступа 29 стакана 28, нижний торец выступа 29 размещен на торце кольцевой проточки А; переводника 3. Кольцо 14 находится в полости В втулки 5 на верхней поверхности перегородки 8. крывает отверстие Б, которое обеспечиваетпрямую или обратную циркуляцию жидкости. труб выше испытателя пластов (фиг. 3),Количество труб от испытателя до клапана выбирается ив условия, обеспечивающего исключение подьема шлама до зависит от конкретных условий чистоты труб. забоя скважины, промывочной жидкости и др.)При создании заданной депрессии на пласт полость труб выше испытателя пластов предварительно заполняется до определенного уровня жидкостью. Клапанопускается в скважину на насосно-компрессорных трубах. При достижении заданной глубины устанавливают пакер 33 фиг, 3), открывается впускной клапан испытателя пластов 34, жидкость или гаэ из исследуемого пласта поступает в полость труб 35, 36, проходит через клапан 32 в трубы 37, Манометры 38 и 39 регистрируют кривую притока, Для записи кривой восстановления давления клапан 32 закрывают путем сброса в полость труб груз-штока 40 (фиг. 2), который, достиг 5 10 15 20 25 нув глубины установки клапана, ударяетсяо массивное дно 23 стакана 22 (фиг, 2).Отударагруз-штока стакан 22,шток 12с выступом 13 и плунжер 15 перемещаютсявниз, воздействуя на верхний торец кольца18, которое передает усилие на срезные элементы штифты) 21. Штифты 21 срезаются, иплунжер 15, кольцо 18, шток 12 синхронносо стаканом 22 перемещаются в крайнеенижнее положение.Нижний торец стакана 22 опирается накольцо 14 в полости В (см, фиг. 2), кольцо 18опирается на выступы Н кольца 19. Упоры20 размещаются в кольцевой полости Г, образованной внутренней поверхностьюплунжера 15 и наружной поверхностью штока 12, Нижний конец штока 12, размещенный в полости Ч стакана 28, перемещаетсявниз, а жидкость, находящуюся под торцомштока 12, вытесняет в полости В и Х поосевому и радиальному каналам 3 и И вштоке,Уплотнительные кольца 16, 17 на плунжере 15 размещаются одно ниже, а второевыше канала Е.Окна П, П 1 стакана 22 размещаются вполости В втулки 5 ниже каналов Д. Уплотни-,ельные кольца 25, 26 на стакане 22 размещаются одно ниже, второе вышерадиальных каналов Д,Уплотнительное кольцо 24 стакана 22размещается ниже радиального отверстияБ в переводнике 2, Кольцевая полость У,образованная внутренней поверхностьюкорпуса 1, наружной поверхностью втулки5, верхними и нижними торцами переводников 3 и 2, с этого момента с пробой пластового флюида изолирована от полости Фосевого канала переводника 3 плунжером15, а от полости Х осевого канала переводника 2 уплотнительными кольцами 25, 26стакана 22,Радиальные канал И в штоке 12 находится над перегородкой 8 втулки 5, что исключает сообщение полости Г с полостью Ви Х после закрытия клапана.Жидкость, находящаяся во внутреннейполости плунжера 15 под выступом 13, вовремя движения плунжера вниз перетекаетпо отверстиям К в полость Г над выступом13, что исключает гидравлический удар подплунжером 15 при движении его вниз призакрытии клапанаС момента закрытия клапана 32 см. фиг.3) полость труб 35, 36, находящихся между,испытателем пластов 34 и клапаном 32, находится под давлением, величина которогоравна пластовому давлению и изолированаот полости труб 37, размещенных над клапаном 32, Кольцевая полость У в клапане 32(см. фиг. 2) изолирована от полости труб 37 и 35, 36 стаканом 22 и плунжером 15 и заполнена флюидом под давлением, величина которого равна давлению столба жидкости в полости труб 37 В конце притока. Полость Ц радиального канала Б В корпусе ссор щается с полостью труб 37 (при установленной диафрагме см. Фиг. 2), но остается изолированной От затрубного пространстВВ диафрагмой 4. Если диафрагма 4 не установлена в клапане, при закрытии клапана 32 одновременно открывается радиальный ка" нал,Б, и в процессе регистрации КВД осуществляется обратная циркуляция и вытеснение пластового флюида. В этом случает обеспечивается совмещение двух операций: регистрац. КВД и вытеснение пластового флюида. Сигналом на поверхности о том, что груэ-шток закрыл клапан 32 и открыл радиальный клапан Д я.ляется положение статического уровня на устье в скважине, который начинает снижаться при перетоке скважинной жидкости в полость труб 37 через радиальный канал Б за счет разности уд. Весов. После перемещения В крайнее нижнее положение стакан 22, шток 12 и ппунжер 15 остаются в нижнем положении, так как гидра впически уравноВешены и на них отсутствует ВыталкиВающее усилив от наличия перепада давления под клапаном 32 и в полости труб 37.Манометры 38,39 регистрируют кривую восстановления давления.После записи КВД (Фиг, 3) пакер 33 снимают, впускной клапан испытателя пластов 34 закрывается, производят подьем инструмента, полость труб 35. 36 находится под избыточным давлением, равным ппастовому, а кольцевая полос гь У клапана 32 находится под избыточным давлением, величина которого равна весу столба жидкости в трубах 37 над клапаном В конце притока В момент закрытия клапана,Для освобождения полости труб 37 от пластового Флюида срезается диафрагма 4 (фиг. 2) избыточным давлением в трубах и обратной циркуляцией вытесняют нефть или пластовую Воду в специальную емкость,Полость труб 35, 36 под клапаном 32 выше испытателя пластов 34 остается под избыточным давлением.Устройство 41 для разгерметизации полостей в компоновках испытательного ОЬО- рудования, установленное под запорным клапаном 32, закрыто. При подъеме инструмента иэ скважины давление в трубах 35, 36 под клапаном сохраняется избыточное, По" сле подъема клапана на скважины из него удаляют груз-шток 40, на устье скважины к устройству 41 подсоединяют трубу высокого давления с манометром и, раэгерметизируя замкнутую полость труб 35. 36, переводят пробу пластового флюида в контейнерыили канистры,После того, как в полости труб 35, 36 давление будет равно атмосферному. отвинчивают от устройства 41 клапан 32 (фиг.3) с герметизированной пробой в полости У(фиг. 2), Открытые концы верхнего и нижнего клапанов промывают водой, В муфту верхнего конца клапана 32 (фиг. 4) навинчивают заглушку 42 с устройством 43 для перевода проб, а на нижний конец навинчивают заглушку 44 с краном 45 высокого цавпения, На гладкий конец штока 46 устройства 43 устанавливают муфту 47 с уплотнительными кольцами 48, 49 на внутренней поверхности. К штуцеру 50 и крану 45 подсоединяют трубки 51, 52 высокого давпения, к трубкам 51 подсоединяют ручной насос, к трубке 52 подсоединяют контейнер для проб флюида, С помощью насоса через трубку 51 заполняют полость Ф жидкостью (соленой Водой). За маховик 53 вращают шток 46, сочлененный с винтом 54 поршня 55.Поршень 55 с винтом 54 перемещаются Вверх отйоситепьно корпуса переводчика 2 совместно со стаканом 22, штоком 12 и ппунжером 15, так как защелки 56 эа торцы окна П, П 1 зафиксированы со стаканом 22, Радиальные каналы Д, Е втулки 5 приоткрываются, При подаче жидкости в полость Ф калана 32 при открытых каналах Е и Д втулки 5 пластовый флюид Вытесняется из кольцевой полости У в контейнер через окна П, П 1 стакана 22, осевые каналы в поршне 55, штоке 46, штуцер 50 и трубке 52.После освобождения полости У от пластового флюида клапан 32 промывают, производят полную разборку, визуально проверяют состояние уплотнительных колец и состояние сопрягаемых поверхностей всех деталей, негодные детали заменяют, Сборка клапана производится в обратной последовательности. Подготовленный к работе клапан проверяется на герметичность созданием избыточного давления в полости Ф при открытом верхнем конце клапана, затем в полости Х при открытом нижнемконце клапана. Формула изобретения 1. Запорный клапан для испытателя пластов, содержащий полый корпус, связанный с нижним и верхним имеющим радиальный каналпереводниками , жестко установленную в корпусе втулку с осевым чаналом, перегородкой и радиальными ка 9 1659639налами над и под последней, и образующую с корпусом кольцевую полость, размещенный в отверстии перегородки шток с наружным кольцевым перфорированным выступом и осевым и радиальным каналами, установ ленный под кольцевым выступом штока полый плунжер с фиксатором и размещенную в радиальном канале верхнего переводника диафрагму, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности работы кла пана за счет исключения разрушения диафрагмы при спуске клапана в скважину, возможности необходимой записи кривой восстановления давления и отбора герметизированных проб пластового флюида при 15 испытании глубоких и наклонно направленных скважин, он снабжен стаканами,. один иэ которых установлен в верхнем перевод- нике с возможностью перекрытия его радифО альных каналов и радиальных каналов втулки над перегородкой и выполнен на боковой поверхности в нижней части с диаметрально расположенными окнами, а другой стакан установлен в нижнем переводнике, жестко связан с ним и выполнен на наружной поверхности с кольцевым выступом, имеющим осевые каналы с уплотнением на внутренней поверхности под шток, нижний конец которого размещен в стакане, а верхний жестко связан с дном стакана, установленного в верхнем переводнике, причем . осевой канал в штоке выполнен сквозным, в его кольцевой выступ жестко соединен с плунжером. 2. Клапан по и. 1, отл ич а ю щи йс ятем, что площади сечений обоих концовштока выполнены равными..Корол Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 10 Заказ 1829 ВНИИПИ Госуда Составитель А,СимецкаТехред М,Моргентал Тираж Збб Подтвенного комитета по изобретениям и 113035, Москва, Ж, Рэушская наб исноеткрытиямпри ГКНТ СС