Испытатель пластов(его варианты)

10 П И-С А Н И Е и 920202ИЗОЗРЕТЕН ИЯ Союз СоввтскикСоциалистическиРеспубиии К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кл. Е 21 В Й 9/00 3 Ьеударетееый кемтет СССР вв делен зфбретеЯеткрытЯ(5 Й) ИСПЫТАТЕЛЬ ПЛАСТОВ (ЕГО ВАРИАНТЫ) Изобретение относится к области испытанйя скважин на нефть, газ или воду, в частности к устройствам для испытания скважин в процессе бурения и после крепления их колонной.Известен испытатель пластов, вклю" чающий корпус, шток, реле времени, приемный клапан, раздвижной механизм, сигнализатор, выполненный в виде пат" рубка с радиальными каналами и разметф щенного в нем полого поршня с кольцевыми .выступами, между которыми выполнены радиальные каналы, причем патру" бок жестко связан со штоком испытате" ля пластов, а полый поршень - с колон", ной труб 03 .Однако работа данного испытателя пластов, хотя и позволяет осуществлять прямую и обратную циркуляцию в скважи" не, не обеспечивает закрытия клапанов после циркуляции, для его последующей работы в скважине. Кроме того, конструкцией испытателя пластов не предусмотрена многоцикловост.ь в работе, а 2также возможность сообщения трубного, затрубного, подпакерного пространств- скважины одновременно до и после испытания обьектаПоэтому данный испытатель не может быть применен для испытания за один спуск двух и более обьектов, с доставкой продукта испытания каждого пласта на поверхность, проведения технологической промывки через него перед испытанием, проведения работ по интенсификации притока через испы" татель пластов с последующим запуском пласта в работу.Известен также испытатель пластов, включающий верхний полый шток, жестко связанный с колонной труб, реле времени с разделительными поршнями, при" емный и уравнительный клапаны с каналами и подвижную втулку, установленную между полым штоком и корпусом, нижний полый шток с кожухом и корпус, телескопически связанный с верхним и нижним полыми штоками 1,23 .3 92Недостатком указанного испытателяпластов является то, что он не можетприменяться для испытания двух и более объектов с доставкой продукта испытания каждого пласта на поверхность. Его конструкция не предусматривает проведения технологической промывки перед испытанием и проведения работ по интенсификации притока из пласта, поСкольку его конструкцией не предусмотрено сообщение трубного, затрубного и межпакерного пространства одновременно перед испытанием и после него каждого объекта 1 Сигнал о"закрытии приемного клапана испытателя пластов фиксируется на поверхности стабилизацией веса колон. ны труб, отмечаемой по индикатору.Это осуществляется за счет телескопического перемещения корпуса относительно нижнего штока испытателя пластов. Кроме того, данное устройство характеризуется недостаточной надежностью получаемого сигнала в глубо" ких, наклонных и геологически сложных скважинах, Это приводит к некачественным и даже неудачным испытаниям объектов из-за незакрытия приемного или преждевременного открытияуравнительного клапана, Преждевременный срыв уравнительного клапана испытателя пластов имеет место также и в том случае, когда перепад междудавлениями в кольцевом и межпакерном0202 4О 1 ная цель достигается тем, что втулка и нижняя часть корпуса снабжены цанговыми захватами для фиксации их соответственно относительно корпуса и кожуха, причем корпус и кожух имеют кольцевые выступы под захваты втулки и корпуса, а втулка установлена над каналами приемного и уравнительного клапанов.Надежность работы устройства повышается за счет устранения преждевременного открытия уравнительного клапана, более точной передачи на поверхность сигнала о закрытии приемного клапана и возможности проведения промывки перед каждым испытанием, а также проведения работ по интенсификации притока из пластов через испытатель пластов.На фиг. 1 изображен испытательпластов в положении при спуско-подьемных операциях и во воемя циркуляциижидкости через него, общий вид; на фиг. 2. - нижняя часть испытателя пластов в положении при открытом периоде испытания и при закачке рабочего агента, например (ПАВ), в межпакерную зону; на фиг. 3 " нижняя часть испытателя пластов в положении при закрытом периоде испытания; на фиг. 4 - нижняячасть испытателя пластов с решенным как отдельный конструктивный элемент телескопическим соединением, находящимся в положении при открытом пери(подпакерном) пространствах скважины незначителен, так как уравнительный клапан в данном устройстве удерживается в закрытом положении только усилием, действующим от перепада этих давлений.Целью изобретения является повышение надежности работы устройства при испытании нескольких объектов за один спуск испытателя в глубокиеи искривленные скважины, причем испытатель пластов может быть спущен в скважину и на трубах малого диамет" ра.Поставленная цель достигается тем, что приемный клапан и втулка снабжены цанговыми, захватами для фиксации их относительно корпуса, в котором выполнены кольцевые выступы под захваты клапана и втулки, при- чем втулка установлена над каналами приемного и уравнительного клапанов.При спуске испытателя в скважину на трубах малого диаметра поставлен. оде испытания; на фиг. 5 " нижняя часть испытателя пластов с упомянутымдополнительным телескопическим соединением, находящимся в положении при закрытом периоде испытания. 40 4 Я И Испытатель пластов состоит иэ корпуса, включающего патрубки 1, 2 и 3 и переводник 4. Внутри корпуса расположен полый шток 5, жестко связанный с переводником 6, на котором винтами 7 фиксируется патрубок 8, находящийся в шестигранном телескопическом соединении с патрубком 1. В средней части штока 5 выполнен кольцевой выступ А, в нижней .- выступ Б. В ка" мере, образованной патрубками 1 и 2, находится реле времени, состоящее из поршня 9, колец 10, 11 и скобы 12, фиксирующей поршень 9 на штоке 5.Внутри поршня 9 выполнены каналы гидравлическаго сопротивления В с установленными в них стержнями. На ниж" ней части штрка 5 расположены втулка 13, цанговый захват 14, и уплотни59202тельный элемент 15, образующие вместе с от верстием Г, выполненном напатрубке 3, уравнительный клапан испытателя пластов. Указанные деталиклапана ограничены от перемещения 5вниз относительно штока 5 деталямиприемного клапана, жестко связаннымис штоком 5 и включающими клапан 16с отверстием Д, цанговый захват 17и уплотнительный элемент 18.В верхней части камеры 1 расположена втулка 19, ограничивающая переме.щение разделительного поршня 20, внижней ее части выполнены радиальныеотверстия Е. В нижней части патрубка 151 расположена втулка 21. Внутренняяполость патрубков 1, 2 через отверстия, перекрытые пробками 22, 23, заполняется тормозной жидкостью. В патрубке 3 выполнен кольцевой выступ Ж, 20В переводнике 4 выполнены кольцевыевыступы И, К, Л кольцевая канавка И,соединенная каналом Н с полостью оборудования, расположенного ниже кольцевого выступа Л. 25Испытатель пластов с выделеннымтелескопическим соединением кроме перечисленных деталей включает переводник 2 М, жестко связанныи с шестигранным штоком 25, находящимся в телеско- зопическом соединении с кожухом 26.:Нижняя часть кожуха 26 жестко соединена. с переводником 27, который жесткосвязан с полым штоком 28, находящимсяв телескопическом соединении со штоком 25, На шестигранном штоке 25 расположен цанговый захват 29. В кожухе26 вйполнена кольцевая проточка О,Испытатель пластов работает следующим образом,В процессе спуска в скважину бурильные трубы заполняются промывочной жидкостью через каналы Г патрубка 3 и каналы Д приемного клапана 16,.Через каналы Д и Г производится тех 45нологическая промывка скважины 1 пря"мая циркуляция) перед началом испыта"ния, что позволяет привести параметры промывочной жидкости в норму и. исключить возможные осложнения при испытании. После этого, при окончанииспуска, промывочная жидкость, заполняющая трубы, замещается водой (полностью или частично) путем прямойциркуляции, для создания расчетнойдепрессии на пласт. Затем производится упор якорного устройства встенку скважины и создается сжимаю 02 6щая нагрузка для пакеровки. Под действиемм этой нагрузки переводник 6 вместе с штоком 5 смещается вниз допора кольцевого выступа А штока в поршень 9 реле времени. Тормознаяжидкость перетекает по карелу гидравлического сопротивления В, благодарячему создается задержка перемещения штока 5 по времени. Приемный клапан 16 входит в соответствующий ему кольцевой выступ И. Уравнительный клапан после соприкосновения с кольцевым выступом Б на штоке 5 начинаетперемещаться в крайнее нижнее положение. 1 После того, как поршень 9 реле времени окажется ниже радиальных отверстий Е, выполненных в патрубке реле, гидравлическое сопротивление перетоку тормозной жидкости резко снижается, шток 5 вместе с приемным и уравнительным клапанами быстро перемещается в крайнее нижнее положение (фиг. 2), что фиксируется на поверхности по индикатору веса.При этом уплотнительный элемент 15 уравнительного клапана оказывается ниже отверстий Г патрубка 3, разобщая трубное и кольцевое простран,ства скважины. Выступы цангового захвата 1 ч располагаются ниже кольцевого выступа Ж патрубка 3.Уплотнительный элемент 18 приемного клапана 16 устанавливается в полости кольцевого выступа К, чтопредотвращает взаимодействие уплотнения с флюидом. Отверстия Д клапана 16, располагаются против кольцевойканавки И и сообщаются с межпакернымпрост.ранством скважины через каналы Н переводника М. Выступы цанговогозахвата 17 устанавливаются ниже кольцевого выступа Л. На фиг. 2 детали .испытателя пластов показаны в йоложении, соответствующем открытому периоду испытания. Причем срабатывание клапанов испытателя пластов фиксируется на поверхности по индикатору веса. Снятие противодавления с пласта и его запуск в работу осуществляется путем открытия соответствующего крана, расположенного в поверхностной об -вязке на устье скважины. По истечении времени открытого периода испытания колонну труб приподнимают до полного устранения сжимающей механической нагрузки на испытатель пластов.При дальнеишем перемещении колонны труб вверх приемный клапан соприкасается с уравнительным, что фиксируется на поверхности увеличением. натяжения, превышающим натяжение,необходимое для срыва цангового захвата 17. Это является вторым, дополнительным сигналом о закрытии приемного клапана 16. Цанговый захват1 ч предупреждает преждевременныйсрыв уравнительного клапана при низких перепадах давлений в кольцевбм имежпакерном пространствах скважины,а также предотвращает износ уплотнительного элемента 15, удерживая втул 40ку 13 неподвижной относительно патрубка 3 при кратковременных посадкахво время спуска испытателя пластовв скважину. Для повторного открытия45приемного клапана необходимо сновасоздать сжимающую нагрузку на испытатель пластов. Таким образом, путемосевых перемещений колонны труб можно осуществлять многократные открытые и закрытые периоды испытания плас 50та с получением на поверхности сигна"лов о срабатывании его клапанов,После окончания испытания полостьбурильных труб перекрывается на устьескважины. Трубы приподнимаются вверх, 55растягивающее усилие после началавзаимодействия торцов приемного суравнительнЫм клапаном возрастает до 30 7 9202 При дальнейшем подьеме труб,с увеличением натяжения до определенной величИны (30-чО кН), что фиксируется по индикатору веса, цанговый захват 17 срывается с кольцевого выступа Л, что также фиксируется по,индикатору веса на поверхности. Детали испытателя пластов устанавливаются в положении, соответствующем закрытому периоду испытания. Отверстия Д приемного 0 клапана 16 перекрываются уплотнительными элементами 15, 18 от кольцевого и межпакерного пространства скважины одновременно. Приемный клапан испытао теля пластов закрыт при закрытом урав 15 нительном клапане.Наличие свободного хода Е телескопического соединения испытателя пластов позволяет передать на поверхность сигнал о закрытии его приемного кла пана (срыв цангового захвата 17), не допуская соприкосновения торцов приемного 16 и уравнительного клапанов.На поверхности это отмечается падени" ем веса (на 30-40 кН) по индикатору, 25 02 8определенной величины (фиксируется на поверхности по индикатору веса) и детали испытателя пластов возвращаются в исходное положение. В результате этого полость труб, кольцевое и межпакерное пространства скважины сообщаются между собой. После открытия крана на устье скважины содержимое полости бурильных труб замещается промывочной жидкостью путем обратной циркуляции. Продукт испытания пласта по трубам поднимается на устье скважины, где замеряется его обьем и производится отбор проб. После полного замещения содержимого труб промывочной.жидкоствю испытательное оборудование перемещается в скважине для испытания очередного пласта. Производится технологическая промывка скважины и весь цикл испытания повторяется. В случае необходимости через испытатель пластов проводятся работы по интенсификации притока из пласта, например кислотная обработкаИспьпатель пластов с дополнительным телескопическим соединением применяется в тех случаях, когда колонна труб, на которой он опускается, имеет мальЬ диаметр 114 мм) и при работе в глубоких скважинах, в частности при создании растягивающих осевых усилий для закрытия приемного клапана и срыва цангового захвата, для получения сигнала о его закрытии, когда длина колонны сокращается на значительную величину. Сокращение длины колонны труб при этом компенсируется ходом дополнительного телескопического соединения.Работа испытателя пластов с выделенным телескопическим соединением ничем не отличается от его работы в том случае, когда телескопическое соединение не выделяется. При сжатом испытателе пластов (открытый период испытания) выступы цангового захвата 29 находятся в кольцевой проточке О, По истечении времени открытого периода испытания колонну труб приподнимают. Приемный клапан 16 испытателя пластов торцом соприкасается с торцом уравнительного клапана, полость труб и межпакерное (подпакерное) пространство скважины разобщаются. При дальнейшем подъеме труб, с увеличением натяжения до,определенной величины 30-40 кН), что фиксируется по индиФормула изобретения 2. Испытатель пластов, включающийверхний полый шток жестко связанныйс колонной труб, реле времени с разделительными поршнями, приемный иуравнительный клапаны с каналами иподвижную втулку, установленную между полым штоком н корпусом, нижнийполый шток с кожухом и корпус, телескопически связанный с верхним и нижним полыми штоками, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства прииспытании нескольких объектов за одинспуск испытателя в глубокие и искривленные скважины, втулка и нижняячасть корпуса снабжены цанговыми захватами для фиксации их соответственно относительно корпуса и кожухапричем корпус и кожух имеют кольцевыевыступы под захваты втулки и корпуса,а втулка установлена над каналами,приемного и уравнительного клапанов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРй 569702, кл. Е 21 В 49/00, 1975.2. Авторское свидетельство СССРйф 44315 кл. Е 21 В 49/ОО, 191(прототип ). 9 9202катору веса, цанговый захват 29 выхо"дит из кольцевой проточки О кожуха26, колонна труб сокращаясь, по длинеперемещает. шестигранный шток 25 отно"сительно кожуха 26 и полого штока 28, 5жестко связанных через переводник 27с нижней частью испытательного оборудования, Это предотвращает преждевременное открытие уравнительного клапана испытателя пластов и обеспечивает 10передачу на поверхность через колонну труб динамического сигнала о за"крытии приемного клапана, что надеж"но фиксируется по индикатору веса.Усилие, необходимое для срыва цангового захвата 29, всегда значительноменьше усилия, удерживающего уравнительный клапан в закрытом положе"нии. Таким образом, наличие в испытателе пластов цангового захвата съемно фиксирующего его телескопическоесоединение в сжатом положении, позволяет получать сигналы о каждом закрытии его приемного клапана. Экономическая эффективность от применения предлагаемого испытателя пластов достигается за счет получения сигнала на поверхность о закрытии его приемногоклапана. Это позволяет исключить не"качественные и неудачные испытания 30из-за незакрытия приемного клапанаили преждевременного срыва уравнительного клапана. Неудачные испытания поэтой причине составляют примерно 152 от общего количества испытанныхобъектов,Общее количество проводимых испы"таний в стране испытателем пластовсоставляет примерно 5000. Время, необходимое для подготовки скважины и 40проведения повторного испытания неудачно испытанных объектов, составля.ет в среднем 2-2,5 сут,Сметная стоимость 1 ч работы буровой установки составляет 56,47 руб, 4 зСледовательно, экономическая эф-;,фективность за год от примененияпредлагаемого устройства по странесоставит 2 х 24 х 56,4 х 5000 х 0,15 =-200000 руб.50Расчет не учитывает основноготрудноподсчитываемого экономическогоэффекта, который может быть полученза счет расширения и повышения каче.ства данных при испытании двух и бо"лее объектов за один спуск испыта;еля пластов в скважину и испытание 02 10объектов в скважинах со сложными геологическими условиями, где из-за опасности прихвата или проявления невоз"можно произвести испытание другимоборудованием. 1. Испытатель пластов, включающийкорпус, телескопически связанный сполым штоком, который жестко соеди" нен с колонной труб, реле времени сразделительными поршнями, приемныйи уравнительный клапаны с каналамии подвижную втулку, установленную между полым штоком и корпусом, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности работыустройства при испытании несколькихобъектов за один спуск испытателя в глубокие и искривленные скважины,приемный клапан и втулка снабженыцанговыми захватами для фиксации ихотносительно корпуса, в котором выполнены кольцевые выступы под захватыклапана и втулки, причем втулка установлена над каналами приемного иуравнительного клапанов,920202 г Составитель И. КепС. Тимохина Техред М, Рейвес орректор А. фере еда 289/30 а я Тираж 624 ВНИИОИ Государ по делам из 113035, Москва, Филиал ППП "Патент Подписноевенного комитета СССРретений и открытий35 Раушская наб., д.