Прямоточный полнопроходной пластоиспытатель

(9) (И А 1 51)5 Е 21 В 47(10 НИ ест веник государс ательскийредкт тянойпр ен газ и ппениеПластоеннык О.В.Пилюцкий 856085,47/00, ппублик. вого переводда щаЖ СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬПИЯМИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕН А ВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Изобретение относится кзодобыванщей промьпиленностиназначено для испытания объеглубоких. скважинах на неть,воду. Цель изобретения - повдостоверности отбора пробы.испытатель состоит иэ соединдруг с другом узлов А и Б шаклапана с присоединительнымником и гидравлического прив4" 1620621 5 10 15 рового.клапана. С узлом Б соединен узел С дожимной газовой камеры (ГК) ,42 с плавающим кольцевым поршнем(КП) 43. С .последним соединен механизм Д временной задержки с узлом для присоединения к пробоотборнику.В корпусе 46 механизма Д установлен нодпружиненный полый шток 52 с радиальным отверстием 58 с возможностью сообщения его с радиальным отверсти. ем 49 корпуса 46.На корпусе 46 жестко закреплен Фиксатор 47. Шток 52 со стороны Фиксатора 47 .выполнен с кольцевой проточкой 67 и с дополнительными сообщенными между собой .радиальными отверстиями 56 и 57 для сообщения полости затрубного простИзобретение относится к неФтегазодобывающей промьппленности, в частно.сти к пластоиспытательному оборудованию на трубах, и предназначено дляиспытания объектов в.глубоких скважинах на неФть, гаэ или воду.Целью изобретения является повышение достоверности отбора пробы.На Фиг. 1 изображен прямоточныйполнопраходной пластоиспытатель, раз рез, на Фиг. 2 - механизм временнойзадержки в положении "Пакеровка",разрез, на Фиг. 3 - то яе, в положении,"Задержка", на Фиг. 4 - компоновка пластоиспытателя в скважине.Пластоиспытатель содержит запор:ный шаровой клапан А, силовой гидравлический привод Б, дожимную га-.зовую камеру С и механизм временнойзадержки Д,Запорйый шаровой клапан А включает корпус 1 с конической присоединительной резьбой 2 в верхней части иЦилиндрической резьбой 3 в нижнейчасти. В верхней части корпус 1снабжен упорным седлом 4 установленным и цилиндрической стойке 5 с 50радиальными отверстиями 6. Внутренняя осевая полость стойки 5 образу"ет начало прямоточного полнопроход"ного канала 7 .пластоиспытателя. Внижней части корпус 1 снабжен.каналами 8, расположенными по окруя-.ности утолщенной нияней части корпуса 1. Во внутренней цилиндрическойполости 9 корпуса 1 подвижно устапонранства с полостью КП 43 узла С дожимной ГК 42 через дополнительныерадиальные отверстия 48, выполненныев корпусе 46 механизма Д. При создании дополнительной нагрузки на оборудование до взятия: пробы срабатывает Фиксатор 47, выходит из проточки 67 штока 52 и перемещается доупора в торец бурильного замка 69.Отверстия 48 на корпусе 46 совмещаются с отверстием 57 и сообщают полость эатрубного пространства с полостью под КП 43. Давление в ГК 42компенсируется и поршень 32 узла Бостается в равновесном состоянии,т,е, работа пластоиспытателя блокируется, 4 ил. лена вилка 10, снабженная в верхней части открытыми пазами 11, а в нижней части - цилиндрическим штоком 110, золотниковым клапаном, образованным радиальными отверстиями 12, уплотнительными элементами 13-15.и цилиндрической осевой расточкой в утолщенной нижней части корпуса 1, выполненной диаметром, равным диаметру штока . 11 а.Во внутренней цилиндрической расточке вилки 10 подвижна и герметично (относительно вилки 10) установлен стакан .16 с уплотнением 17. Стакан 16 жестко зафиксирован в проточке 18 корпуса 1. В стакане 16 через пружину 19 установлено нижнееседло 20 с уплотнительными элементами 21 и 22, ежду верхним 4 и нижним20 седлами подпружиненно. установленшар 23 с осевым каналом 24, Параллельно осевому каналу 24 шар 23 снабжен торцами, на которых жесткои противополояно установлены два выступа 25. Начала канала в корпусе 1,осевой канал 24 шара.23 и осевая проточка 26 вилки 10 образуют прямоточный полнопроходней канал запорногошарового клапана А,Силовой гидравлический привод Б содержит корпус 27, в верхней части которого имеется резьба для соединения с корпусом 1 шарового запорного клапана А и радиальные отверстия 28, а в нижней утолщенной части - каналы 29, расположенные по окружности,162 О 621 6 5и присоединительная резьба 30. Вовнутренней цилиндрической полости 31ксрпуса 27 установлен силовой поршень 32 с уплотнением 33. Поршень32 жестко соединен с полым штоком34, который в верхней части герметично свинчен с вилкой 10, а в нижнейчасти подвижно и герметично установлен в осевой расточке утолщенной 10части корпуса 27 и снабжен уплотнением 35. В полости 31, которая является частью газовой камеры С, устаночлена силовая пружина 36.Поршень 32 и шток 34 выполнены так,15что верхняя и нижняя поверхности поршня 32 имеют. одинаковую рабочую площадь. Осевой проход в штоке 34 образует прямоточцый канал в гидроприводе Б.Дожимная газовая камера С включает Вполый корпус 37, в. верхней части снабженный резьбой для соединения с узлом привода Б, а в нижней утолщеннойчасти - каналами 38, расположеннымипо окружности, и присоедицительцую 25резьбу 39. В нижнюю часть корпуса37 герметично и соосно ввицчен гладкий полый. шток 40, верхняя часть которого, снабженная уплотнением 4 1, подвижно входит н осевую расточку .корпуса 27.привода Б. В кольцевом .пространстве 42, образующем газовую камеру, подвижно установлен плавающийкольцевой раздельный поршень 43,снабженный уплотнительцымн элемецтами 44 и 45, в нижней части.имеющийкольцевую выточку, образующую полость под кольцевым поршнем 43, Осевой проход в штоке 40 образует пря,моточцый канал н дожимцой. газовой. 4 Окамере С,Механизм временной задержки Д содержит полый корпус 46, в верхнейчасти снабженный резьбой для соединения с корпусом 37 газовой камерыС, а в нижней части - фиксатором 47.На боковой. поверхности корпуса .46имеются дополнительные радильцыевпускные отверстия 48 и отверстия. 49. Внутренняя цилиндрическая расточка корпуса 46 в нижней части имеет кольцевой уступ 50, который переходит ца осевую расточку меньшего диаметра . Во внутренней полости .корпуса 46 подвижно установлен подпругинеиный многоканальный золотник в.виде поршня 51 со штоком 52 Для устранения вращения штока 52 относительно корпуса 46 он через продольный паз 53 подвижно соединен с пальцем54, жестко закрепленным в корпусе 46.Поршень 51 золотника снабжен вертикальными каналами 55, соединенными с. радиальными отверстиями 56 и 57. Ниже отверстий 57 расположены радиальные отверстия 58, которые соединены с, осевым прямоточным каналом 59 в штоке 52. Между радиальными отверстиями 56, 57 и 58 расположены уплотнительные элементы 60-64. Для удержания золотникового переключателя 51 в крайнем нижнем положении внутри корпуса 46 установлена предварительно сжатая пружина 65. Шток 52 в верхней части снабженуглотнецием 66 и подвижно входит в осевую цилиндрическую расточку корпуса 37 газовой камеры .С, Отверстия 48 и 56, каналы 55 и уплотнительныеэлементы 60 и 61 образуют отключающийклапан, а отверстия 49 и 58, полцопроходной канал 59 в штоке 52 и уплотнительные элементы 63 и 64 - уравни-. тельный клапан, В нижней.части шток 52 снабжен проточкой 67 и концевой трубной резьбой 68, через которую он жестко и герметично .свинчец с замковым ццппелем 69 для присоединения к пробоотборцику П (Фиг.4).Устройство работает следующим образом.Перед спуском в скважину все секции А, Б, С и Д пластоиспытателя должны быть герметично свинчены между собой и приведены ц состояние, показанное на фиг.1. При этом шаровой клапан 23 герметично перекрывает осевой какал 7, каналы 8 и отверстия 12 на штоке вилки 10, разобщены, поршень 32 под действием предварительна сжатой пружины 36 находится в крайнем верхнем положении. Газовые камеры 31 и 42 заполняются газом (азотом) при давлении 10- 157 от ожидаемого гидростатического в скважине на глубине спуска оборудования. Под действием .,того начального давления в газовой к .мере С кольцевой поршень 43 находится в крайнем нижнем положении. Золотниковый переключатель 51 механизма временцой задержки Д цо действием предварительно сатой пружины 65 цаходится в крайнем нижнем положении,При этом боковые отверстия 48 и 49на корпусе 46 совмещены с отверсти 7 1620.621.ну на трубах, показана на фиг.4,.В5колонну обсадных труб (ОТ). на:бурильных трубах (БТ) спускается. одна изтиповых компоновок: утяжеленные бурильные трубы (УБТ), циркуляционный 10 .клапан (К), узлы пластоиспытателя А,Б, С и Д (Фиг,1), затем пробоотборник (П), вспомогательное оборудование (0) и пакерующее устройство (ПК)с опорой на стенки. колонны ОТ сФильтром (Ф).По мере спуска оборудоваиия в скважину. проявляется действие все нарастающего гидростатического давления в затрубном пространстве скважины, Это давление через отверстие 28 узла Б воздействует иа верхнюю поверхность поршня 32, стремится вывести его из состояния равно,весия и сместить вниз. 25Однако этого не происходит, поршень 32 остается. уравновешенным благодаря тому, что давление в затрубном,пространстве через отверстия 48 и 49:узла Д.и отверстия 56, 55 и 38 воздействует на нижнюю поверхность кольцевого поршня 43 дожимной камеры 42 узла С. Поршень 43 перемещаЕтся вверх, сжимает газ до величины гидростатического, давления, Поскольку рабочие площади поршня 32 сверху35 и снизу равны по величине, поршень 32 остаетСя уранновешенным. Так, на протяжении всего спуска оборудования в . скважину автоматически поддерживается. равновесие поршня 32 силового привода 3. С целью обеспечения замещения жидкости из осевого канала оборудования в затрубное пространство скважины в процессе спуска ис.пользуется уравнительный клапан, расположенный в золотниковом переключателе Д и образованный отверстиями49 и 58 в позиции, показанной на фиг.1 По достижении заданной глубины спуска пластоиспытательного оборудования производится пакеровка скважины сжимающей нагрузкой от дейст вия веса УБТ (Фиг,4). При этом золотниковьй переключатель 51 узла Д переходит во вторую осевую позицию, показанную на Фиг.2, й удерживается Фиксатором 47 в результате чего полость эатрубного пространства скважины отсекается от полости осевого канала 59 (отверстия 49 и 58 разобщень 1), а также от полости под плавающим кольцевым поршнем 43 (отверстия 48, 56 и 57 разобщены), В этом положении давление в газовых камерах 42 и 31 стабилизируется и далее не компенсируется при изменении давления в затрубном пространстве скважины. В этом состоянии пластоиспыгатель готов к работе. Для этого в затрубном пространстве создается давление 1-го уровня, соответствующее рабочему давлению силового привода Б пласто". испытателя. Поскольку теперь давление под поршнем 32 не компенсируется, а над.поршнем 32 увеличивается (сообщение с затрубным пространством скважины через отверстия 28 постоянно), поршень 32 выходит из равновесия и движется вниз на величину рабочего хода. В результате движения поршня 32 внизчерез шток 34 передается движение вилке 10, которая по ходу движения совмещает каналы .8 и 12, в ре:зультате чего. снимается перепад давления на шаровой клапан 23 (жидкость обходит шар через полость 9 и отвер- . стия б), а затем поворачивает шаровой клапан 23.на угол 90 ф, в результате чего канал 24 в шаре 23 .совмещается с осевым каналом , Пластовый. Флюид ,через прямоточные каналы 59, 26, 24 и 7 начинает поступать в бурильные трубы, Это соответствует 1-му открытому периоду испытания объекта в скважине, Затем давление в затрубном пространстве скважины сжимают до исходного, в результате чего под действием усилия сжатой пружины 36 и газа в. газовых камерах 31 и 42 поршень 32 возвращается вверх и через вилку 10 поворачивает клапан 23 на закрытие, Начинается 1-й закрытый период для снятия кривых характеристик пласта (КВД).Путем создания и снятия давления в затрубном пространстве скважины можно выполнить несколько открытых и закрытых периодов испытания.Однако любое испытание объекта в скважине ставит целью отбор качественной пробы пластового Флюида. В пластоиспытательном оборудовании, управляемом затрубным давлением, для этой цели имеются специализированные пробоотборники, приводимые в дейст.вие также давлением, создаваемым взатрубном пространстве скважины, нопо величине выше уровня давления,необходимого для работы пластоиспытателя. Это обстоятельство снижает качество отбора пробы,так как отбор пробы5производится при открытом клапанепластоиспытателя, т.е, в открытом йериоде испытания, в результате чегоотобрать пробу при давлении, близком к плдстовому, не удается. Это, возможно только в конце закрытого периода испытания. Однако для. этогонужно, чтобы пластоиспытатель в пе риод отбора пробы не реагировал надавление, создаваемое в затрубномпространстве, т.е. был блокирован.Перед взятием пробы лластового Флюида на пластоиспытательное оборудование в конце закрытогО периода испытания создается дополнительнаякратковременная сжимающая нагрузка,в результате которой срабатываетфиксатор 47 и золотниковый перекл очатель (механизм временной задеря ъки) переходит в состояние третьейосевой позиции, как показано нафиг.З, При этом Ланговый фиксатор 47выходит из проточки 67 штока 52 и перемещается до упора в торец бурильного замка 69, Отверстия 48 на корпусе 46 совмещаются с отверстиями 57и сообщают полость затрубного пространства скважины с полостью под плавающим кольцевым поршнем 43, давление в газовой камере вновь компенсируется и, следовательно, поршень 32силового привода Б остается в состоянии равновесия, т.е. работа пластоис- .пытателя блокирована, После этого вэатрубном пространстве скважины создается давление, равное рабочему давлению пробоотборника, что приводит ксрабатыванию пробоотборника при за-.крытом клапане пластоиспытателя. Если необходимо продолжть.испытания, объекта в скважине, следует приподнять инструмент в скважине и перевести золотниковый переключатель Д во вторую осевую позицию, показанную на фиг.2.Формула изобретенияПрямоточный полнопроходной пластоиспытатель, содержащий узел шарового клапана с дрисоединительным переводником, узел гидравлического привода шарового клапана, соединенный с узлом шарового клапана, узел дожимной газовой камеры с плавающим КОЛЬЦЕВЫМ ПОРШНЕМ,: СОЕДИНЕННЫЙ С узлом гидравлического привода, механизм временной задержки с узлом для присоединения к пробоотборнику, соединенный с узлом дожимной газовой камеры и выполненный в виде корпуса с радиальными отверстиями и установленным в нем подпружиненным полью штоком с радиальным отверстием с воэможностью сообщения его с радиальным отверстием корпуса, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности отбора пробы,. он снабжен жестко закрепленным на корпусе механизма временной задержки фиксатором,в корпусе механизма временной задержки выполнены дополнительные радиальные отверстия, шток механизма временной задержки со стороны Фиксатора выполнен с коль- Левой проточкой и с дополнительными сообщенными между собой радиальными отверстиями для сообщения полости эатрубного пространства с полостью плавающего кольцевого поршня узла дожимной газовой камеры через допол-. нительные радиальные отверстия в корпусе механизма временной задержки..Шевкун Редакт Лежни Коррект ираж Прдпис:;оемитета па изобретениям и открытия ква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 аз 42 НИИПИ ГК Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 Государ ств е нного 113035, Маслова И.Дндык