RU2247222C1

RU2247222C1 - Packer testing stand

Info

Publication number: RU2247222C1
Application number: RU2003132899/03A
Authority: RU
Inventors: В.И. Пындак (RU); В.И. Пындак; А.В. Щербин (RU); А.В. Щербин; М.В. Трохимчук (RU); М.В. Трохимчук
Original assignee: Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет (ВолгГАСУ)
Priority date: 2003-11-11
Filing date: 2003-11-11
Publication date: 2005-02-27

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: stand has imitators of casing and lifting columns with packer between them, means for heating casing column imitator, main hydraulic cylinder for axial loading and unloading of packer, pumps to create pressure. Stand is provided with additional hydraulic cylinder with hollow rod and cylinder, connected to rod of min hydraulic cylinder. Additional hydraulic cylinder is encased in the body, rigidly connected to main hydraulic cylinder and imitator of casing column. In additional hydraulic cylinder a ring-shaped piston is placed with conical skirt, interacting with keys with possible periodical supporting against the body through windows in said cylinder and below keys spring-loaded ring-shaped pusher is moveably mounted. In hollow of imitator of lifting column a floating piston is positioned, this hollow and hollow of the hollow rod are interconnected and also connected to hollow above ring-shaped piston.

EFFECT: broader functional capabilities, higher efficiency.

7 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для испытания различных конструкций пакеров, устанавливаемых в скважинах.The invention relates to the oil and gas industry and can be used to test various designs of packers installed in wells.

Известен стенд для испытания резиновых уплотнительных элементов скважинных пакеров, включающий стакан с крышками, внутри которого помещен пакер в сборе, собранный на стволе, при этом стакан снабжен термостатирующей рубашкой и измерительными приборами (SU №240621, МПК Е 21 В 33/12, 1969).A well-known stand for testing rubber sealing elements of downhole packers, including a glass with covers, inside which is placed the packer assembly assembled on the barrel, the glass is equipped with a thermostatic jacket and measuring instruments (SU No. 240621, IPC E 21 B 33/12, 1969) .

Технический недостаток стенда: ограниченные функциональные возможности - стенд приспособлен для испытания пакеров устаревших конструкций; неприемлемая монтажеспособность - для замены пакера требуется демонтаж многих деталей.Technical disadvantage of the stand: limited functionality - the stand is adapted for testing packers of obsolete designs; unacceptable mounting ability - many parts are required to replace the packer.

Известен способ испытания термостойких пакеров, включающий установку пакера в имитаторе обсадной колонны, измерение осевого усиления, регулирование и измерение других показателей (SU №1082931 А, МПК³ Е 21 В 33/12, 1984).A known method of testing heat-resistant packers, including installing a packer in a casing simulator, measuring axial gain, regulating and measuring other indicators (SU No. 1082931 A, IPC ³ E 21 V 33/12, 1984).

Технический недостаток способа: ограниченные функциональные возможности - способ в основном предназначен для имитации условий паронагнетальной скважины при ограниченном пластовом давлении.The technical disadvantage of the method: limited functionality - the method is mainly designed to simulate the conditions of a steam injection well with limited reservoir pressure.

Известен также стенд для испытания пакеров, содержащий имитаторы обсадной и лифтовой колонн с размещенным между ними пакером, средства для обогрева имитатора обсадной колонны, основной гидроцилиндр для осевой нагрузки и разгрузки пакера, насосные установки для создания давления и имитации скважинного давления (в книге: Повышение эффективности буровых работ на нефть и газ: Сб. науч. тр./ Укр. НИГРИ. - Львов, 1984, с.65-71, рис. 1 на с.66). Технический недостаток данного стенда: ограниченные функциональные возможности - стенд работает при максимальном перепаде давлений 50 МПа (при незначительных радиальных зазорах); повышенная энергоемкость испытаний из-за длительной работы насоса - как следствие отсутствия фиксации имитатора лифтовой колонны.There is also a well-known test bench for packers, containing casing and elevator simulators with a packer placed between them, means for heating the casing simulator, the main hydraulic cylinder for axial loading and unloading of the packer, pumping units for creating pressure and simulating borehole pressure (in the book: Increasing efficiency oil and gas drilling operations: Collection of scientific papers / Ukrainian NIGRI - Lviv, 1984, p.65-71, Fig. 1 on p.66). Technical disadvantage of this stand: limited functionality - the stand works at a maximum pressure drop of 50 MPa (with insignificant radial clearances); increased energy intensity of the tests due to the long operation of the pump - as a result of the lack of fixation of the simulator of the elevator column.

Техническая задача: расширение функциональных возможностей и снижение энергоемкости.Technical task: expanding functionality and reducing energy intensity.

Технический результат: имитация условий эксплуатации при высоких давлениях; надежная и автоматическая фиксация лифтовой колонны в процессе испытаний.Technical result: simulation of operating conditions at high pressures; reliable and automatic fixation of the lift column during the test.

Согласно изобретению стенд для испытания пакеров (содержащий имитаторы обсадной и лифтовой колонн с размещенным между ними пакером, средства для обогрева имитатора обсадной колонны, основной гидроцилиндр для осевой нагрузки и разгрузки пакера, насосные установки для создания давления и имитации скважинного давления) снабжен дополнительным гидроцилиндром с пустотелым штоком и цилиндром, связанными со штоком основного цилиндра, дополнительный цилиндр заключен в корпус, жестко соединенный с основным гидроцилиндром и имитатором обсадной колонны, в дополнительный гидроцилиндр помещен кольцевой поршень с конической юбкой, взаимодействующей с сухарями, посаженными на пустотелом штоке с возможностью периодического упора в корпус через окна в указанном цилиндре, а под сухарями на пустотелом штоке подвижно установлен подпружиненный кольцевой толкатель, в полости имитатора лифтовой колонны помещен плавающий поршень, при этом указанная полость пустотелого штока сообщаются между собой, с каналом в переходнике между пустотелым штоком и штоком основного гидроцилиндра и с полостью над кольцевым поршнем.According to the invention, the test bench for packers (containing casing and elevator simulators with a packer between them, means for heating the casing simulator, the main hydraulic cylinder for axial loading and unloading the packer, pumping units for creating pressure and simulating borehole pressure) is equipped with an additional hydraulic cylinder with a hollow rod and cylinder associated with the rod of the main cylinder, the secondary cylinder is enclosed in a housing rigidly connected to the main hydraulic cylinder and casing simulator of the first column, an annular piston with a conical skirt is placed in an additional hydraulic cylinder, interacting with crackers planted on the hollow stem with the possibility of periodic abutment in the housing through the windows in the specified cylinder, and under the crackers on the hollow stem a spring-loaded annular pusher is movably mounted in the cavity of the lift column simulator a floating piston is placed, while the indicated cavity of the hollow rod communicates with each other, with a channel in the adapter between the hollow rod and the rod of the main hydraulic cylinder and with cavity above the annular piston.

На фиг.1 изображен общий вид стенда для испытания пакеров в нерабочем состоянии (без нагрузки), в разрезе, на фиг.2 - то же, под нагрузкой; на фиг.3 и 4 - выноски I и II из фиг.1 соответственно; на фиг.5, 6 и 7 - выноски III, IV и V из фиг.2 соответственно.Figure 1 shows a General view of the stand for testing packers inoperative (no load), in the context, figure 2 is the same under load; figure 3 and 4 - callouts I and II of figure 1, respectively; figure 5, 6 and 7 - callouts III, IV and V of figure 2, respectively.

Стенд для испытания пакеров включает три блока: испытательный 1, фиксирующий 2 и силовой 3. Испытательный блок и весь стенд устанавливаются на фундаментальную плиту 4, которая посредством анкерных болтов 5 или иных известных средств закрепляется на фундаменте. На цилиндрическом выступе фундаментной плиты на резьбе смонтирован имитатор 6 обсадной колонны испытательного блока 1. В качестве имитатора используется отрезок реальной обсадной трубы необходимого размера. Внутри имитатора 6 помещен имитатор 7 лифтовой колонны - отрезок, например, насосно-компрессорной трубы соответствующего размера. Между имитаторами 6 и 7 размещен испытуемый пакер 8, между пакером и внутренней полостью имитатора 6 обсадной колонны предусмотрен кольцевой зазор. Имитатор 7 лифтовой колонны посредством нижнего переводника 9 соединен с пустотелым штоком 10 фиксирующего блока 2. На конце имитатора 7 подвижно установлен нижний упор 11, движение вниз которого ограничивает резьбовая муфта 12. На нижнем упоре на резьбе закреплена обечайка 13 с отверстиями 14. Между этой обечайкой и внутренней полостью имитатора 6 обсадной колонны предусмотрен кольцевой зазор. В фундаментной плите 4 выполнен канал 15 для подвода имитирующего скважинного давления в полость обечайки 13 и имитатора 6 обсадной колонны.The stand for testing packers includes three blocks: test 1, fixing 2 and power 3. The test block and the entire stand are installed on the fundamental plate 4, which is fastened to the foundation by means of anchor bolts 5 or other known means. On the cylindrical protrusion of the foundation plate, a casing simulator 6 of the test block 1 is mounted on the thread. As a simulator, a segment of a real casing of the required size is used. Inside the simulator 6 is placed the simulator 7 of the elevator column - a segment, for example, of a tubing of the appropriate size. A test packer 8 is placed between the simulators 6 and 7, and an annular gap is provided between the packer and the inner cavity of the casing simulator 6. The simulator 7 of the elevator column is connected via the lower sub 9 to the hollow rod 10 of the fixing block 2. At the end of the simulator 7, a lower stop 11 is movably mounted, the downward movement of which is limited by the threaded sleeve 12. A shell 13 with holes 14 is fixed to the thread on the thread. Between this shell and an annular gap is provided in the inner cavity of the casing simulator 6. In the foundation plate 4, a channel 15 is made for supplying a simulating borehole pressure into the cavity of the shell 13 and the casing simulator 6.

Основу фиксирующего блока 2 составляет дополнительный гидроцилиндр 16 с указанным пустотелым штоком 10 и цилиндром 17, которые связаны со штоком 18 основного гидроцилиндра 19 силового блока 3. Дополнительный гидроцилиндр заключен в корпус 20, жестко соединенный посредством, например, фланцев 21 и 22 и шпилек 23 с основным гидроцилиндром 19. Корпус 20 посредством резьбовой муфты 24 жестко соединен и с имитатором 6 обсадной колонны. Связь цилиндра 17 и пустотелого штока 10 со штоком 18 основного гидроцилиндра 19 выполнена посредством верхнего переводника 25. Проворот переводника 25 и всего дополнительного гидроцилиндра 16 вокруг оси предотвращается за счет штифта 26, закрепленного в переводнике и введенного в паз 27 корпуса 20. В дополнительный гидроцилиндр 16 помещен кольцевой поршень 28 с конической юбкой 29. Последняя взаимодействует с сухарями 30, посаженными на пустотелом штоке 10 с возможностью периодического упора в корпус 20 через окна 31 в указанном цилиндре 17. Под сухарями на пустотелом штоке 10 подвижно установлен кольцевой толкатель 32, опирающийся на пружину 33. На пустотелом штоке посажена конусовидная направляющая 34 с окнами 35 - с возможностью взаимодействия с ней внутренней полости юбки 29 кольцевого поршня 28 и с возможностью прохода в окна 35 сухарей 30. В последних выполнено конусовидное углубление (фиг.5), куда заходит скошенный конец 36 цилиндра 17. На наружной поверхности сухарей выполнена насечка 37. Продолжением цилиндра 17 является обечайка 38, которая скреплена с нижним переводником 9. Между обечайкой и толкателем 32 пропущен конец направляющей 34, при этом цилиндр 17 и обечайка 38 зажимают выступ направляющей. В связи с этим указанные окна 31 в цилиндре 17 конструктивно совмещены с окнами 35 в направляющей 34. В верхней части пустотелого штока 19 предусмотрено отверстие 39, которое гарантированно находится выше кольцевого поршня 28. Таким образом, полость имитатора 7 лифтовой колонны и полость пустотелого штока 10 сообщаются между собой и с полостью над кольцевым поршнем 28. Дополнительно к этому полости сообщаются с каналом 40 в верхнем переводчике 25, который, в свою очередь, сообщается с углублением в штоке 18 основного гидроцилиндра 19. Это углубление снабжено заглушкой 41.The basis of the fixing block 2 is an additional hydraulic cylinder 16 with the specified hollow rod 10 and the cylinder 17, which are connected with the rod 18 of the main hydraulic cylinder 19 of the power unit 3. The additional hydraulic cylinder is enclosed in a housing 20, rigidly connected by, for example, flanges 21 and 22 and studs 23 sec the main hydraulic cylinder 19. The housing 20 by means of a threaded sleeve 24 is rigidly connected to the casing simulator 6. The connection of the cylinder 17 and the hollow rod 10 with the rod 18 of the main hydraulic cylinder 19 is made by means of the upper sub 25. The turning of the sub 25 and the entire additional hydraulic cylinder 16 around the axis is prevented by a pin 26 fixed in the sub and inserted into the groove 27 of the housing 20. In the additional hydraulic cylinder 16 placed an annular piston 28 with a conical skirt 29. The latter interacts with crackers 30, mounted on the hollow stem 10 with the possibility of periodic stop in the housing 20 through the windows 31 in the specified cylinder 17. Under the crackers an annular pusher 32, supported by a spring 33, is movably mounted on the hollow stem 10. A cone-shaped guide 34 with windows 35 is planted on the hollow stem with the possibility of interacting with it the inner cavity of the skirt 29 of the annular piston 28 and with the possibility of passing crackers 30 into the windows 35. In the latter a cone-shaped recess is made (Fig. 5), where the beveled end 36 of the cylinder 17 enters. A notch 37 is made on the outer surface of the crackers. A continuation of the cylinder 17 is a shell 38 that is attached to the lower sub 9. Between the shell and t lkatelem skipped end 32 of the guide 34, the cylinder 17 and sides 38 of the guide projection is clamped. In this regard, these windows 31 in the cylinder 17 are structurally aligned with the windows 35 in the guide 34. An opening 39 is provided in the upper part of the hollow rod 19, which is guaranteed to be above the annular piston 28. Thus, the cavity of the simulator 7 of the lift column and the cavity of the hollow rod 10 communicate with each other and with the cavity above the annular piston 28. In addition to this, the cavities communicate with the channel 40 in the upper translator 25, which, in turn, communicates with a recess in the rod 18 of the main hydraulic cylinder 19. This is a deepening of sleep Jeno plug 41.

Силовой блок 3 - это по существу основной гидроцилиндр 19, продолжением штока 18 которого является поршень 42. Наружный цилиндр 43 этого блока снабжен нижней проходной 44 и верхней глухой 45 крышками, в которых выполнены каналы 46 и 47, 48 и 49 соответственно для подвода и отвода рабочей жидкости. Стенд содержит также патрубок 50 Г-образной формы для контроля герметизирующих свойств пакера 8, патрубок расположен выше пакера. Снаружи стенда, напротив расположенного в нем пакера, смонтированы средства 51 для обогрева имитатора обсадной - колонны для теплового воздействия на пакер и на рабочую среду возле него. Стенд снабжен известными насосными установками для создания давления, приборами контроля и т.п.(на чертежах не показаны). В полости имитатора 7 лифтовой колонны помещен плавающий поршень 52.The power block 3 is essentially the main hydraulic cylinder 19, the extension of the rod 18 of which is the piston 42. The outer cylinder 43 of this block is equipped with a lower passage 44 and an upper blind 45 covers, in which channels 46 and 47, 48 and 49 are respectively made for supply and exhaust working fluid. The stand also contains a pipe 50 L-shaped to control the sealing properties of the packer 8, the pipe is located above the packer. Outside the stand, opposite the packer located in it, means 51 are mounted for heating the casing simulator - the casing string for thermal influence on the packer and on the working medium near it. The stand is equipped with well-known pumping units for creating pressure, control devices, etc. (not shown in the drawings). A floating piston 52 is placed in the cavity of the simulator 7 of the elevator column.

Стенд для испытания пакеров работает следующим образом. Для установки испытуемого пакера 8 свинчивают резьбовую муфту 24, и два блока - фиксирующий 2 и силовой 3, вместе с нижним переводником 9 - поднимают, на имитатор 7 лифтовой колонны надевают пакер, опирая его на нижний упор 11. Далее фиксирующий блок 2 устанавливают на испытательный блок 1, соединяя их резьбовой муфтой 24, а силовой блок 3 отсоединяют. Для этого свинчивают верхние гайки со шпилек 23, поднимают блок 3 вместе с нижней проходной крышкой 44. Отвинтив заглушку 41, через канал 40 заправляют полости пустотелого штока 10 и имитатора 7 рабочей жидкостью, при этом плавающий поршень 52 опускается в крайнее нижнее положение. Далее в штоке 18 основного гидроцилиндра 19 устанавливают заглушку 41, и посредством фланцев 21, 22 и шпилек 23 скрепляют фиксирующий 2 и силовой 3 блоки. На этапе подготовки стенда к работе подключают также насосные установки, приборы контроля, источник питания средств 51 для обогрева имитатора обсадной колонны и т.п. Поочередно подавая рабочую жидкость в каналы 46 и 48 из штоковой и поршневой полостей гидроцилиндра 19 выдавливают воздух, который выходит через симметричные каналы 47 и 49 соответственно, после чего последние глушат. Проводят и пробную заправку подпакерной (“скважинной”) полости, подавая рабочую жидкость в канал 15 - воздух выходит через Г-образный патрубок 50.Stand for testing packers works as follows. To install the test packer 8, screw the threaded sleeve 24, and two blocks - fixing 2 and power 3, together with the lower sub 9 - are lifted, put on the simulator 7 of the lift column, resting the packer on the lower stop 11. Next, the fixing block 2 is installed on the test unit 1, connecting them with a threaded sleeve 24, and the power unit 3 is disconnected. For this, the upper nuts are screwed from the studs 23, the block 3 is lifted together with the lower passage cover 44. By unscrewing the plug 41, the cavities of the hollow rod 10 and the simulator 7 are filled with the working fluid, and the floating piston 52 is lowered to its lowest position. Next, a plug 41 is installed in the stem 18 of the main hydraulic cylinder 19, and the fixing 2 and power 3 blocks are fastened by means of the flanges 21, 22 and the studs 23. At the stage of preparation of the stand, pumping units, control devices, a power source for means 51 for heating a casing string simulator, etc. Alternately supplying the working fluid to the channels 46 and 48 from the rod and piston cavities of the hydraulic cylinder 19 squeeze out the air that exits through the symmetrical channels 47 and 49, respectively, after which the latter are damped. A test filling of the sub-packer (“borehole”) cavity is also carried out, feeding the working fluid into the channel 15 — air exits through the L-shaped pipe 50.

В процессе испытаний “раздавливают” пакер 8, для чего через канал 48 в крышке 45 подают рабочую жидкость в основной гидроцилиндр 19 силового блока 3, при этом из штоковой полости гидроцилиндра через канал 46 жидкость стравливается в бак. Потоком и давлением жидкости на поршень 42 со штоком 18 толкают верхний переводник 25, пустотелый шток 16 дополнительного гидроцилиндра 16 и нижний переводник 9. Последний воздействует на пакер 8, а через него и через нижний упор 11 - на обечайку 13. Вследствие этого вся названная система перемещается вниз до взаимодействия обечайки 13 с цилиндрическим выступом фундаментной плиты 4 (фиг.2). Одновременно с этим смещается вниз и имитатор 7 лифтовой колоны. После остановки обечайки 13 (вместе с нижним упором 11) некоторое перемещение вниз остальной системы продолжается. Благодаря этому пакер 8 деформируется, выбирается зазор между пакером и имитатором 6 обсадной колонны - происходит герметизация затрубного пространства, при этом резьбовая муфта 12 на имитаторе 7 отходит от упора 11. Названные действия соответствуют “раздавливанию” пакера в реальной скважине, когда соответствующий вес бурильной или насосно-компрессорной колонны (зачастую совместно с утяжеленными бурильными трубами) воздействует на пакер, прижимая его к дну скважины или к соответствующим элементам скважины и деформируя эластичный элемент пакера. В стенде давление в поршневой полости основного гидроцилиндра 19 задается из условий создания необходимого усилия на штоке 18.In the process of testing, the packer 8 is “crushed”, for which, through the channel 48 in the cover 45, the working fluid is supplied to the main hydraulic cylinder 19 of the power unit 3, while from the rod cavity of the hydraulic cylinder through the channel 46 the liquid is discharged into the tank. The upper sub 25, the hollow stem 16 of the additional hydraulic cylinder 16 and the lower sub 9. are pushed by the flow and pressure of the fluid onto the piston 42 with the stem 18. The latter acts on the packer 8, and through it through the lower stop 11, on the shell 13. As a result, the entire system moves down to the interaction of the shell 13 with the cylindrical protrusion of the base plate 4 (figure 2). Simultaneously, the simulator 7 of the elevator column is shifted down. After the shell 13 has stopped (together with the lower stop 11), some downward movement of the rest of the system continues. Due to this, the packer 8 is deformed, the gap between the packer and the casing simulator 6 is selected — the annulus is sealed, and the threaded sleeve 12 on the simulator 7 moves away from the stop 11. The above actions correspond to the “crushing” of the packer in a real well when the corresponding weight of the drill or the tubing string (often in conjunction with heavy drill pipe) acts on the packer, pressing it to the bottom of the well or to the corresponding elements of the well and deforming the elastic element t packer. In the stand, the pressure in the piston cavity of the main hydraulic cylinder 19 is set from the conditions for creating the necessary effort on the rod 18.

Далее через канал 15 подают имитирующее скважинное давление, значение которого может быть в несколько раз больше, чем давление в поршневой полости гидроцилиндра 19. Рабочая жидкость непосредственно воздействует снизу на пакер 8 - через нижний упор 11. Одновременно с этим жидкость через отверстия 14 проникает в радиальный зазор между имитатором 6, обечайкой 13 и упором 11. Это высокое “скважинное” давление провоцирует раскрытие пакера - проход жидкости между эластичным элементом пакера и имитатором 6. Показателем негерметичности пакера является стекание жидкости из Г-образного патрубка 50, например, в мерную емкость. Одной из задач испытаний пакера является подбор оптимального усилия на штоке 18, имитирующего вес колонны в скважине, при известном скважинном давлении - давлении под пакером.Then through the channel 15 serves simulating borehole pressure, the value of which can be several times greater than the pressure in the piston cavity of the hydraulic cylinder 19. The working fluid directly acts from below on the packer 8 through the lower stop 11. At the same time, the fluid through the holes 14 penetrates into the radial the gap between the simulator 6, the casing 13 and the stop 11. This high “well” pressure provokes the packer to open - the passage of fluid between the elastic element of the packer and the simulator 6. The packer is leaking. draining liquid from the L-shaped fitting 50, for example, in the measuring container. One of the tasks of testing the packer is the selection of the optimal effort on the rod 18, simulating the weight of the column in the well, at a known borehole pressure - the pressure under the packer.

При подаче имитирующего скважинного давления в полость под пакером 8 рабочая жидкость одновременно поступает в нижний “отсек” имитатора 7 лифтовой колонны и воздействует на плавающий поршень 52. Под действием давления поршень поднимается и создает давление в столбе жидкости над поршнем 52 - в полости имитатора 7 и пустотелого штока 10. Вследствие этого жидкость через отверстие 39 в пустотелом штоке поступает в надпоршневую полость дополнительного гидроцилиндра 16 и смещает вниз кольцевой поршень 28 с конической юбкой 29. Последняя воздействует на сухари 30 и смещает их вниз. Сухари скользят по конусовидной направляющей 34, нижняя часть сухарей с насечкой 37 проходит через окна 31 в цилиндре и совмещенные с ними окна 35 в направляющей 34 (фиг.4 и 5) и своей насечкой 37 прижимается к корпусу 20. Это происходит одновременно с воздействием на сухари 30 скошенного конца 36 цилиндра 17 (за счет перемещения штока 18 вместе с верхним переводником 25 и цилиндром 17), причем скошенный конец 36 воздействует на конусовидную щель в сухарях 30 - между их наружной поверхностью и внутренней плоскостью насечек 37 (фиг.5). При смещении вниз сухари воздействуют также на кольцевой толкатель 32, который, смещаясь вниз, сжимает пружину 33, при этом нижний конец направляющей 34 оказывается зажатым между этим толкателем и обечайкой 38. В итоге происходит фиксация подвижной колонны: шток 18 - верхний переводник 25 - пустотелый шток 10 - нижний переводник 9 - имитатор 7 относительно корпуса 20 и жестко связанными с ним наружного цилиндра 43 и имитатора 6 обсадной колонны. И чем выше имитирующее скважинное давление, тем большая сила воздействует на кольцевой поршень 28 с юбкой 29, и с большим усилием сухари 30 прижимаются к корпусу 20, обеспечивая фиксацию указанной колонны. Благодаря этому испытания пакера на протяжении длительного времени могут проводиться после снятия давления в поршневой полости основного гидроцилиндра 19 (при наличии имитирующего скважинного давления). При эволюциях верхнего переводника 25 совместно с цилиндром 17 и пустотелым штоком 10 исключается их проворот относительно собственной оси и нарушение расположения сухарей 30 относительно окон 31 (35). Это достигается за счет ввода штифта 26 на переходнике 25 в паз 27 в корпусе 20. Наряду с этим положение и перемещение штифта 26 в пазу 27 - это указатель положения и перемещения колонны внутри корпусов блоков 1-3.When simulating borehole pressure is applied to the cavity under the packer 8, the working fluid simultaneously enters the lower “compartment” of the elevator string simulator 7 and acts on the floating piston 52. Under pressure, the piston rises and creates pressure in the fluid column above the piston 52 in the cavity of the simulator 7 and hollow rod 10. As a result, the fluid through the hole 39 in the hollow rod enters the supra-piston cavity of the additional hydraulic cylinder 16 and shifts the annular piston 28 with the conical skirt 29 down. t on crackers 30 and shifts them down. Rusks slide along the cone-shaped guide 34, the lower part of the crackers with a notch 37 passes through the windows 31 in the cylinder and the windows 35 combined with them in the guide 34 (Figs. 4 and 5) and presses against the case 20 with their notch 37. This happens simultaneously with the impact on crackers 30 of the beveled end 36 of the cylinder 17 (due to the movement of the rod 18 together with the upper sub 25 and the cylinder 17), and the beveled end 36 acts on the conical gap in the crackers 30 between their outer surface and the inner plane of the notches 37 (Fig. 5). When shifting down, crackers also act on the annular pusher 32, which, shifting down, compresses the spring 33, while the lower end of the guide 34 is sandwiched between this pusher and the casing 38. As a result, the movable column is fixed: rod 18 - upper sub 25 - hollow the rod 10 is a lower sub 9 - a simulator 7 relative to the housing 20 and the outer cylinder 43 and the casing simulator 6 rigidly connected to it. And the higher the simulating borehole pressure, the greater the force exerted on the annular piston 28 with the skirt 29, and with great effort, the crackers 30 are pressed against the housing 20, providing fixation of the specified column. Due to this, packer tests can be carried out for a long time after depressurizing the piston cavity of the main hydraulic cylinder 19 (in the presence of simulating borehole pressure). During the evolution of the upper sub 25 together with the cylinder 17 and the hollow rod 10, their rotation with respect to their own axis and violation of the location of the crackers 30 relative to the windows 31 (35) are excluded. This is achieved by inserting the pin 26 on the adapter 25 into the groove 27 in the housing 20. In addition, the position and movement of the pin 26 in the groove 27 is an indicator of the position and movement of the column inside the blocks 1-3.

После завершения цикла испытаний снимают имитирующее скважинное давление, сбрасывая рабочую жидкость через канал 15 в фундаментной плите 4. Затем рабочую жидкость нагнетают в канал 46 в нижней проходной крышке 44 основного гидроцилиндра 19 - жидкость поступает в штоковую полость и давлением поднимает вверх поршень 42 со штоком 18. Последний увлекает за собой колонну: переводник 25 - пустотелый шток 10 - имитатор 7. Одновременно с переводником 25 поднимается и цилиндр 17, вследствие чего прекращается его силовое воздействие на конусовидную щель между сухарями 30 и внутренней плоскостью насечек 37. После этого под действием пружины 33 кольцевой толкатель 32 сдвигает сухари 30, которые, скользя по конусовидной направляющей 34, отходят от корпуса 20. При отсутствии давления под плавающим поршнем 52 снимается давление и в полостях имитатора 7 и пустотелого штока 10, а посредством отверстия 39 - и в надпоршневой полости дополнительного гидроцилиндра 16. В итоге происходит расфиксация стенда. Из поршневой полости основного гидроцилиндра 19 жидкость через канал 48 в верхний крышке 45 сбрасывается в бак. Для демонтажа испытанного пакера 8 или, по крайней мере, проверки его состояния свинчивают резьбовую муфту 24, и силовой 3 и фиксирующий 2 блоки поднимают. Вместе с ними поднимается и вся “начинка” испытательного блока 1, включая переводник 9 с имитатором 7 и пакером 8. В полостях имитатора 7 (выше плавающего поршня 53) и пустотелого штока 10 жидкость остается, и после очередной сборки стенда заправка этих полостей не производится.After completion of the test cycle, the simulated borehole pressure is removed by dumping the working fluid through channel 15 in the foundation plate 4. Then, the working fluid is pumped into the channel 46 in the lower passage cover 44 of the main hydraulic cylinder 19 - the fluid enters the stock cavity and lifts the piston 42 with the rod 18 upward . The latter carries with itself the column: sub 25 - hollow stem 10 - simulator 7. Simultaneously with the sub 25, cylinder 17 also rises, as a result of which its force action on the cone-shaped gap between crackers 30 and the inner plane of the notches 37. After that, under the action of the spring 33, the annular pusher 32 shifts the crackers 30, which, sliding along the cone-shaped guide 34, depart from the housing 20. In the absence of pressure under the floating piston 52, pressure is also removed in the cavities of the simulator 7 and the hollow rod 10, and through the hole 39 - and in the supra-piston cavity of the additional hydraulic cylinder 16. As a result, the stand is released. From the piston cavity of the main hydraulic cylinder 19, the liquid is discharged into the tank through the channel 48 in the upper cover 45. To dismantle the tested packer 8, or at least to check its condition, screw the threaded sleeve 24, and lift the power 3 and fixing 2 blocks. Together with them, the entire “filling” of the test block 1 rises, including an adapter 9 with a simulator 7 and a packer 8. In the cavities of the simulator 7 (above the floating piston 53) and the hollow rod 10, the liquid remains, and after the next assembly of the stand, these cavities are not refilled .

Таким образом, расширяются функциональные возможности стенда за счет имитации условий эксплуатации при высоких (до 70 МПа) давлениях имитирующего скважинного давления и заданной температуре; достигается также снижение энергоемкости стенда путем надежной и автоматической фиксации всей подвижной колонны, включая ее лифтовую часть, благодаря чему испытания проходят и после прекращения давления рабочей жидкости в основном гидроцилиндре.Thus, the functional capabilities of the bench are expanded by simulating operating conditions at high (up to 70 MPa) pressures of a simulating well pressure and a given temperature; a reduction in the energy intensity of the stand is also achieved by reliable and automatic fixation of the entire movable column, including its elevator part, due to which the tests also pass after the pressure of the working fluid in the main hydraulic cylinder ceases.

Claims

A packer test bench, comprising casing and lift simulators with a packer located between them, means for heating the casing simulator, a main hydraulic cylinder for axial loading and unloading of the packer, pumping units for creating pressure and simulating borehole pressure, characterized in that the stand is equipped with an additional a hydraulic cylinder with a hollow rod and a cylinder associated with the rod of the main hydraulic cylinder, an additional hydraulic cylinder is enclosed in a housing rigidly connected to the main hydraulic cylinder and and a casing string actuator, an annular piston with a conical skirt is placed in an additional hydraulic cylinder, interacting with crackers mounted on a hollow stem with the possibility of periodic abutment in the housing through windows in the specified cylinder, and a spring-loaded annular push rod is movably mounted under the crackers on the hollow stem in the cavity of the simulator lift a floating piston is placed in the columns, while the indicated cavity and the cavity of the hollow rod communicate with each other, with a channel in the adapter between the hollow rod and the main stem vnogo cylinder and with a cavity above the annular piston.