SU1629522A1 - Клапан дл испытани пластов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к горной пром-стио Цель - повышение надежности работы клапана и расширение функциональных возможностей за счет использовани  его с испытател ми пластов Дл  этого клапан имеет цангу 18, захваты 19 которой размещены в осевом канале корпуса 1 над радиальными каналами,, Последние гидравлически изолированы от внешней среды и полости труб„ В осевом канале концентрич- но размещена выполненна  трехступенчатой втулка (В) 3, образующа  с внутренней поверхностью корпуса коль

Description

Изобретение относитс  к горной промышленности, в частности к клапа- нам циркул ционным, редукционным и перепускным, примен емым дл  сообщени  полостей труб в компановках испы-ч тательного оборудовани , спускаемых в скважину на трубах с затрубным пространством

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности работы клапана и расширение функциональных возможностей за счет использовани  испытател ми пластов,, спускаемыми на трубах разного диаметра при разном устьевом оборудовании„

На фиг„ 1 показан клапан в транспортном положении (радиальные каналы в корпусе изолированы от внутренней полости труб), общий вид на фиг„2 - то же, в рабочем положении (радиаль- ные каналы в корпусе сообщаютс  с внутренней полостью труб); на фиг„3 - то же, в транспортном положении, вариант исполнени ; на фиг. 4 - циркул ционный клапан в рабочем положе- нии, вариант исполнени ; на фиг.5 - то же, в открытом положении, вариант исполнени ; на фигс 6 - клапан, выполн ющий функции редукционного и

перепускногос

Клапан содержит корпус 1, в осевом канале которого выполнена кольцева  проточка А с верхним торцом Б

и нижним торцом Б{, с. двум -радиальными двухступенчатыми каналами В(, и BЈ, жестко св занные с корпусом 1 вставки 2 со сквозными двухступенчатыми отверсти ми, аналогичными отверсти м Б.,| и Вйс В верхней час

0 5

0 5

0

5

ти осевого канала корпуса 1 выпол- нены проточки Г со скошенным верхним торцом и трехступенчата  втулка 3., диаметр средней ступени которой выполнен большим, чем диаметр двух других (верхней и нижней) ступеней, На наружной поверхности верхней и нижней ступеней выполнены кольцевые канавки 4-6 с размещенными в них уп- лотнительными элементами (кольцами ) 7-9 „ В стенке верхней ступени втулки 3 выполнены два окна Д| и Д2, расположенных одно против другого, радиальные отверсти  5, в которых размещены концы штифтов 10, вторые концы которых размещены в радиальных отверсти х Ж кольца 11, размещенного на верхнем торце средней ступени втулки 3„ На наружной поверхности средней ступени втулки 3 выполнены продольные пазы и р д щелевых радиальных каналов И, расположенных выше кольцевой канавки 6, выполненной в плоскости перегородки 12,, В стенке третьей ступени втулки 3 выполнен второй р д щелевых радиальных каналов 4, расположенных под перегородкой 12.

Перегородка 12 выполнена с осевым отверстием Л, в котором свободно размещен стержень 13, один верхний конец которого сочленен с ограничителем- 14, на нижней стороне которого выполнены пазы М, а второй конец стержн  выполнен в форме конуса 15, на котором выполнена кольцева  канавка 16 под уплотнительное кольцо 1 7„ Клапан содержит цангу 18, жестко сочлененную резьбой с втулкой 3,

захваты 19 которой размещены в нижней кольцевой проточке 7 корпуса 1 и заглушки 20, размещенные во внешней ступени (большего сечени ) отверстий вставки 2, которые одной стороной взаимодействуют с торцом 6, образованным ступенью большего сечени  со степенью меньшего сечени , а втора  сторона заглушек уплотнена элас- д тичиой манжетой 21, прилегающа  сторона которой плоска , а наружна  вогнута.

При взаимодействии нижнего торца второй ступени втулки 3 с нижним тор- 15 цом Б| кольцевой проточки А внутренн   полость 0 осевого канала корпуса и нижней ступени втулки под перегородкой 12 гидравлически св зана кольцевым зазором, образованным внутренней 20 поверхностью отверсти  Л, наружной поверхностью стержн  13 и пазами М, с внутренней полостью первой ступени и осевого канала в верхней части корпуса 1 и гидравлически св зана верх- 25 ним р дом радиальных каналов И и дву- к  окнами Д { и Д с кольцевой полостью П, образованной поверхностью кольцевой проточки А и наружной поверхностью втулки 3, две замкнутые 30 полости Р| и Р, образованные внутренней поверхностью ступени малого сечени  вставки 3, внутренней стороной заглушек 20 и наружной поверхностью верхней ступени втулки 3, ограниченной уплотнительными. кольцами 7 и 8, размещенными в канавках 4 и 5, изолированы от внешнего пространства и полости труб и наход тс  под атмосферным давлением.4Q

При взаимодействии кольца 11 с торцом Б кольцевой проточки А (фиг02) захваты 19 цанги 18 размещаютс  в верхней кольцевой проточке 7, окна 4.и Д верхней ступени размещаютс  ., напротив радиальных каналов B,j и Вйо Канавки 4 и 5 с уплотнительными кольцами 7 и 8 размещаютс  выше радиальных каналов В( и В, замкнутые поости Р( и РЈ разгерметизируютс  и -л гидравлически св заны с внутренней олостью корпуса 1 и полостью труб, но остаютс  изолированными от внешей среды заглушками 20 с манжетаи 21 о Нижний конический конец стерж  13 взаимодействует кратковремено наружной конусной поверхностью с онусной поверхностью нижнего конца тверсти  Л перегородки 12„ Каналы

35

55

д

5 0 5 0 Q

, л

5

5

4 размещаютс  выше нижнего торца Б кольцевой проточки А корпуса 1 и полость О осевого канала корпуса и втулки , ограниченна  внутренней поверхностью третьей ступени втулки 3, нижним торцом перегородки 12 и нижним торцом (основанием) кон.уса 15 стержн  13, гидравлически св зана нижним р дом каналов 4 с кольцевой полостью П и внутренней полостью первой ступени втулки 3 продольными пазами и верхним р дом каналов М, а отверстие Л в перегородке 12 герметично перекрыто конусом 15 с уплотнителъным кольцом 17 о

С момента перемещени  втулки 3 из нижнего положени  в верхнее крайнее , когда нижний р д каналов 4 оказываетс  выше торца Б| кольцевой проточки А, а давление в полости Рх и Рл становитс  равным или близким давлению в полости О и давлению в кольцевой полости П, конус 15 стержн  13 под действием силы т жести смещаетс  в крайнее нижнее положение , после чего полость 0 сообщаетс  с полостью Р и Рл также кольцевым зазором, образованным внутренней поверхностью отверсти  Л, наружной поверхностью стержн  13 и пазами М ограничител  14 о

Клапан работает следующим образом

Клапан 22 циркул ционный устанавливают в компоновке испытательного оборудовани  (фиг0 7) над запорным клапаном поворотного действи  23 через две, три трубы 24„

Втулка 3 (фиго 1) находитс  в крайнем нижнем положении, радиальные каналы В и В с наружной стороны перекрыты манжетами 21 и заглушками 20, а с внутренней стороны - первой ступенью втулки 3 с уплотнительными кольцами 7 и 8 в канавках 4 и 50 За- хваты 19 цанги 18 размещены в нижней кольцевой проточке Г« Уплотнительное кольцо 9 в канавке 6 размещено ниже кольцевой проточки А, а щелевые каналы И второй ступени втулки 3 наход тс  выше нижнего торца Б кольцевой проточки А. Перегородка 12 втулки 3 находитс  ниже кольцевой проточки А„ Полость О осевого канала под перегородкой 12 сообщаетс  с полостью осевого канала первой ступени втулки 3 над перегородкой по кольцевому зазо- РУ, образованному отверстием Л в перегородке 12 и стержнем 13 и по пазам М в ограничителе 14 Замкнутые полости Р и РЛ, образованные внутренней поверхностью вставки 2, изолированы от скважинного пространства с наружной стороны заглушками 20 и манжетами 21, ас внутренней - наружной поверхностью первой ступени втулки 3 с уплотнительными кольцами 7 и 8, которые наход тс  под атмосферным давлением В таком положении клапан опускаетс  в скважину в компоновке испытательного оборудовани 

В процессе спуска испытател  пластов в скважину радиальные каналы В,| и В клапана 22 с наружной стороны перекрыты заглушками 20 и манжета Mi 21, а от действи  давлени  в полости труб - первой ступенью втулки 3 с уплотнительными кольцами 7 и 8„

После установки пакера 25 в заданном интервале открываетс  впускной клапан испытател  пластов 26 и в трубы 27 и 24 с высокой скоростью поступает жидкость из-под пакерного пространства и пласта за счет перепада давлени , равного заданной депрессии „ 0 г гидравлического удара потока жидкости, поступающей в трубы стержень 13 (фиг„ 2) перемещаетс  в верхнее положение до полного контакт конуса 15 с конусной поверхностью отверсти  Л перегородки 12, при этом отверстие Л герметично перекрываетс  конусом 15 с уплотнительным кольцом 17, и энерги  движущейс  жидкости в трубы воздействует на конус 15 и перегородку 12, вследствие чего втулка 3 перемещаетс  в крайнее верхнее положение. Кольцо 11 выполнено из м кого металла и см гчает удар торца второй ступени втулки 3 о торец Б кольцевой проточки А, Перва  ступень втулки 3 с канавками 4 и 5, в которы размещены кольца 7 и 8, перемещаетс  вверх на величину свободного хода втулки. Окна Д и Д оказываютс  против радиальных каналов В и В2, а радиальные каналы К и И размещаютс  в кольцевой проточке А, т.е полости над и под перегородкой сообщаютс  через кольцевую полость П и каналы К и И. Захваты 19 цанги 18 перемещаютс в верхнюю кольцевую проточку Г, с этого момента втулка фиксируетс  в крайнем верхнем положении.

Далее пластова  жидкость поступает в полость труб 28 о Камеры ат

5

0

5

0

5

0

5

0

5

мосферного давлени  Р и Р, в радиальных каналах В и В сообщаютс  с осевым каналом клапана и полостью труб, но остаютс  изолированными от затруб- ного пространства заглушками 20 в процессе испытани  пласта, независимо от количества циклов испытани . Манометры 29 и 30 регистрируют кривую восстановлени  давлени  После записи кривой восстановлени  давлени  одного или нескольких циклов за- порно-поворотный клапан 23 остаетс  закрытым и давление в трубах 27 под клапаном равно пластовому, а над запорным клапаном 23 давление в трубах 24 равно весу столба залитой и поступившей из пласта жидкости.

После окончани  цикла испытани  пласта снимаетс  с места пакер 25, впускной клапан испытател  пластов 26 закрываетс , замкнута  полость труб 27 под запорным клапаном и над испытателем пластов остаетс  под соким давлением (пластовым) ,

Дл  вытеснени  поступившей нефти или пластовой воды из полости труб над запорным клапаном необходимо обеспечить обратную циркул цию,, С этой целью полость труб через устьевую головку заполн ют промывочной жидкостью и создают в трубах давление , величина которого больше гидростатического давлени  (г0ст0), с помощью цесентировочного агрегата. Дл  обеспечени  обратной циркул ции в этом случае не требуетс  создавать значительное избыточное давление в трубах дл  среза шпилек или диафрагм Заглушки 20 с манжетами

21выпадают в затрубное пространство , и полость труб, наход ща с  вы- ° ше клапана 22, сообщаетс  с затруб- ным пространством. После этого промывочную жидкость закачивают в затрубное пространство, котора  поступает через каналы В4 и В2 клапана

22в полость труб 28 и вытесн ет нефть или пластовую воду в специальную емкость

После окончани  вытеснени  пластовой воды или нефти из труб продолжают подъем компоновки испытательного оборудовани  После подъема из скважины циркул ционный клапан разбирают , провер ют состо ние сопр гаемых поверхностей корпуса 1 и втулки 3, уплотнительных колец 7-9 и 17 Затем в отверсти  В4 и В устанавливаютс  новые заглушки 20 с манжетами 21, втулка 3 устанавливаетс  в крайнее нижнее положение, производитс  опрессовка клапана внутренним избыточным давлением и клапан готов к работе о

Радиальные каналы В и В2 циркул ционного клапана могут перекрыватьс  срезными диафрагмами 31, закреп- ленными гайками 32 (фиг0 3-5) Применение клапана в данном варианте обеспечивает возможность поднимать трубы, заполненные жидкостью, до усть  скважины и отбирать пробы жидкоети из труб (при условии, когда в трубы поступили пластова  вода или фильтрат)о

Дл  обеспечени  обратной циркул ции в этом случае создаетс  избыточ- ное давление (в полости труб) буровым насосом или цементировочным агрегатом , величина которого составл ет 5-10 МПа.

Первый (фиго 1 и 2) и второй (фиг„ 3 и 5) варианты исполнени  клапана надежны и удобны в эксплуатации. Первый вариант наиболее удобен при испытании скважин с высоким статическим давлением 100-120 МПа и в сква жинах с аномально высоким пластовым давлением, так как заглушки 20 после перемещени  втулки 3 в верхнее положение и заполнени  полости труб жидкостью до усть  станов тс  гидравли- чески уравновешенными и выпадают в затрубное пространство от незначительного перепада давлени 0 В этом случае нет необходимости в создании избыточного давлени  в полости труб0 Дл  удобства в эксплуатации клапан необходимо компоновать двухступенчатыми вставками 2, заглушками 20, манжетами 21 и, в то же врем , диафрагмами 31 и гайками 32,

Клапан предлагаемой конструкции (фиг„ 6) выполн ет функции редукционного и перепускного, в зависимости от места его установки в компоновке испытательного оборудовани , радиаль- ные каналы его снаружи перекрываютс  подпружиненндай клапанами, включающими седло 33, в котором установлен подпружиненный тарельчатый клапан 34, пружину сжати  35, закрепленных пер- форированной гайкой 36„ При установке предлагаемого клапана над запорным

Claims (1)

1. клапаном 23 он выполн ет функции перепускного , при этом во всех радиальных каналах дл  обеспечени  пропуска через них большого объема жидкости установлены подпружиненные клапаны. При установке предлагаемого клапана под запорным клапаном 23 над испытателем пластов он выполн ет функции редукционного клапана и обеспечивает выравнивание давлени  в замкнутой полости труб между запорным клапаном и испытателем пластов с давлением в затрубном пространстве в процессе подъема испытательного оборудовани  из скважины, при этом часть радиальных каналов В можно изолировать заглушками 37, так как переток жидкости через каналы незначителен Формула изобретени 

   Клапан дл  испытател  пластов, содержащий корпус с уплотнительными элементами и осевым и радиальными каналами и втулку, концентрично размещенную в осевом канале с возможностью осевого перемещени  и перекрыти  радиальных каналов, отличающий с   тем, что, с целью повышени  надежности в работе клапана и расширени  функциональных возможностей за счет использовани  его с испытател ми пластов, спускаемыми на трубах разного диаметра при разном устьевом оборудовании, он снаб жен цангой, захваты которой размещены в осевом канале корпуса над радиальными каналами , которые гидравлически изолированы от внешней среды и полости труб, а втулка образует с внутренней поверхностью корпуса кольцевую камеру и выполнена трехступенчатой, средн   из которых имеет больший диаметр , чем верхн   и нижн  , причем верхн   ступень втулки св зана с цангой и имеет диаметрально расположенные окна, при этом средн   и нижн   ступени втулки имеют радиальные каналы , а средн   ступень втулки на верхнем торце выполнена с кольцом из м гкого металла, которое св зано штифтами с верхней ступенью и имеет в осевом канале перегородку со сквозным отверстием и свободно размещенным в нем стержнем, нижний конец которого выполнен в виде диска, а верхний имеет ограничительо

   О

   Фм.З

   ГМ Cxi Ш 0 см VO

   R C S Ј4 53 « P5 «о сГй цэзс en sc

   о

   19

   Фи&б

   Составитель А„Симецка  Редактор И.Дербак Техред Л.СерДюкова Корректор Л.Патай

   Заказ 420 Тираж 355Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

   ФиеЛ