SU1752944A1 - Пр моточный пластоиспытатель - Google Patents

Abstract

Использование: в нефтегазодобывающей промышленности, в испыта ..тельном оборудовании на трубах дл  (испытани  пластов в глубоких скважинах на нефть и газ дл  повышени  надежности работы герметизирующего узла приемного шарового клапана. Сущность изобретени : пластоиспыта- тель содержит корпус (К) 1 с осевым и радиальными каналами, механизм управлени  клапанами с верхним 31 и нижним 32 штоками, телескопически Г Ё Ч сл ю ю ь J

Description

св занными между собой. Шток 31 выполнен в виде вилки 37 с пазами 38 и 39, в которых размещены выступы 20 и 21 приемного шарового клапана 19. В нижней части штока 31 закреплен цанговый захват Ш. Нижний шток 32 имеет кольцевые выступы k2 и 3 на наружной поверхности, один из которых взаимодействует с цанговым захватом kG, а другой - с дифференциальной гиьзой 6 уравнительного клапана. Над шаровым клапаном 19 закреплена в К 1 пола  стойка 7 с

верхними и нижними радиальными отверсти ми 10, сообщенна  с осевым ка- алом К 1 с помощью плавающей втулки (В) 11 с уплотнени ми 12, подвижно установленной на стойке 7, на которой подвижно установлен золотниковый клапан в виде В 15 с радиальными отверсти ми 16, сообщающимис  при работе с радиальными отверсти ми стойки 1, В 15 жестко закреплена в вилке 37, а В 11 установлена с можностыо герметизации- верхних радиальных отверстий стойки 7. 5 ил.

Изобретение относитс  к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к пластоиспытательному оборудованию на трубах, и предназначено дл  испытани  объектов в глубоких скважинах на нефть, газ или воду.

Известен пр моточный пластоиспы- татель, который содержит цилиндрический корпус, жестко соединенный с Колонной бурильных труб, приемный шаровой клапан с полнопрохбдным ка- налом, уравнительный клапан, полый шток5 реле времени с разделительным поршнем и присоединительные переводники.

Устройство обеспечивает многократное испытание объектов за один спуск оборудовани  в скважину. Путем осевого перемещени  колонны бурильных труб устройство позвол ет многократно управл ть работой приемного (шарового ) клапана и единично закрывать уравнительный клапан в момент паке- ровки скважины. Приемный и уравнительный клапаны путем осевых перемещений бурильной колонны управл ютс  синхронно.

Недостатком указанного устройства  вл етс  невысока  эксплуатационна  стойкость вследствие нарушени  герметичности узла приемного клапана и невозможность многократного независимого управлени  работой уравнительного клапана, что не позвол ет по окончании процесса испытани  объектов осуществл ть выравнивание затрубного и внутритрубного давлени  и требует наличи  в компоновке сква- жинного оборудовани  дополнительной сборочной единицы, например цирку- л ционного клапана с автономным

5

0

5

способом управлени , что снижает оощую надежность работы испытательного оборудовани . Кроме того, закрытие уравнительного и открытие приемного клапанов, а затем закрытие приемного и открытие уравнительного клапанов происходит зависимо и синхронно , ччто ограничивает работу пласто- испытател  режимом одного цикла, т.е. исключает многоцикловые испытани , что  вл етс  существенным недостатком указанной конструкции о

Известен пластоиспытатель, который содержит соединенный с колонной труб цилиндрический корпус с осевыми и радиальными отверсти ми. В корпусе установлен подпружиненный приемный шаровой клапан с осевым каналом и с золотниковым клапаном разгрузки. Клапаны размещены в вилке верхнего штока механизма управлени . Испытатель содержит уравнительный клапан с дифференциальной гильзой, механизмы управлени  клапанами из телескопически св занных между собой и имеющих радиальные каналы подпружиненного верхнего штока с вилкой с пазами поворота приемного шарового клапана в верхней части и с цанговым захватом в нижней части и нижнего штока с кольцевыми выступами на наружной его поверхности, гидравлическое реле времени и присоединительные переводники.

Недостатком указанного устройства  вл етс  невысока  эксплуатационна  с стойкость пластоиспытател  вследствие нарушени  герметичности узла приемного (шарового) клапана. При- менение единственного уплотн ющего элемента не обеспечивает надежную

5

0

герметизацию конструкции, так как на закрытый шаровой клапан может действовать значительный перепад давлени  (до 35 МПа), и герметизирующий элемент при этом часто разру шаетс , что приводит к потере герметичности узла шарового клапана и, следовательно, невозможности дальнейшего проведени  работ по испытанию пластов.

Цель изобретени  - повышение надежности работы герметизирующего узла приемного шарового клапана.

Указанна  цель достигаетс  тем, что пр моточный пластотиспытатель, содержащий соединенный с колонной труб корпус с осевым и радиальными каналами, подпружиненный относительно корпуса приемный шаровой клапан осевым каналом и золотниковым клапаном разгрузки, размещенным в вилк верхнего штока механизма управлени  механизм управлени  клапанами из телескопически св занных между собой верхнего штока с вилкой, пазами поворота приемного шарового клапана и цанговым захватом и нижнего штока с кольцевыми выступами ка наружной поверхности, один из которых взаимодействует с цанговым захватом, а другой - с дифференциальной гильзой уравнительного клапана, снабжен закрепленной в корпусе над шаровым клпаном полой стойкой с верхними и нижними радиальными отверсти ми и сообщенной с осевым каналом корпуса плавающей втулкой с уплотнени ми, подвижно установленной на стойке, и снабжен дополнительным золотнико вым клаланом) выполненным в виде втулки с радиальными отверсти ми, причем втулка жестко закреплена в вилке верхнего штока и подвижно установлена на стойке с возможностью совмещени  нижних радиальных отвер-4 стий стойки с радиальными отверсти-  ми втулки, а плавающа  втулка установлена с возможностью герметизации врехних радиальных каналов стойки.

Наличие плавающей втулки в узле шарового клапана пр моточного плас- тоиспытател  повышает надежность герметизации шарового клапана. Дл  облегчени  открыти  шарового клапана пластоиспытател  предусматриваетс  наличие дополнительногочзолот- никового клапана, который синхронно с золотниковым клапаном разгрузки о

крываетс  и закрываетс  посредством осевых перемещений колонны бурильных труб.

На фиг. 1 и 2 представлен пласто- испытатель, общий вид, разрез/ на фиг.З и k - то же, в открытом периоде испытани f на фиг. 5 -сечение А-А на фиг .1.

Пластоиспытатель Фиг.1- содержит приемный шаровой клапан А (узел А), уравнительный клапан с механизмом управлени  приемным и уравнительным клапанами Б (узел Б), гидравлическое

5 реле времени В (узел В), присоединительный переводник Г (узел Г).

Узел А включает корпус 1 (из нескольких частей, соединенных по резьбе ) с конической присоединительной

0 резьбой 2 в верхней части и цилиндрической резьбой 3 в нижней утолщенной части. В верхней утолщенной части корпуса 1 имеетс  уплотнение k, в средней части корпуса J выполнена

5 кольцева  проточка 5 а в нижней утолщенной части корпуса 1 по окружности выполнены каналы 6. В полости Д корпуса 1 установлейа пола  цилиндрическа  стойка 7 с концентри0 ческим буртом 8 с отверсти ми 9 в средней наружной части. В верхней части стойки 7 имеютс  радиальные отверсти  10, сообщающие полость Л с внутренней полостью Е стойки 7, об5 разующей начало полнопроходного канала испытател . На стойке 7 над буртом 8 установлена плавающа  втулка 11с уплотнени ми , 12. Между корпусом 1 и втулкой 11 имеетс  концент0 РИЧНЫЙ зазор Ж.

Под буртом в стойке 7 выполнены дополнительные радиальные каналы 13 с уплотнени ми 14. На стойке 7 поде вижно установлена втулка 15 с радиальными каналами 16. Втулка 15 имеет резьбу 17. В нижней части стойки 7 расположено верхнее седло приемного с шарового клапана с уплотнением 18. 0 Шар 19 с цилиндрическими выступами 20 и 21 и осевым полнопроходным каналом И удерживает стойку 7. Шар 19 установлен в подпружиненное нижнее седло 22 с уплотнением-23 и уплотне- с нием 2. Седло 22 с пружиной 25 размещены в стакане 26 с уплотнением 27. Стакан 26 своими упорами 28 жестко зафиксирован в корпусе 1 в проточке 5 (фиг.5).i

Узел Б механизма управлени  клапанами с уравнительным клапаном включает цилиндрический корпус 29 из двух частей, соединенных по резьбе и с резьбами дл  креплени  с корпусом 1 приемного шарового клапана и корпусом 30 гидравлического реле времени.

Механизм управлени  включает JQ верхний шток 31 и нижний шток 32, телескопически св занные между собой . Верхний шток 31 имеет канал.К и радиальные каналы 33 с уплотнени ми 3 и 35 и размещен подвижно в jr нижней утолщенной части корпуса 1. В верхней части шток 31 выполнен увеличенного диаметра с каналом, в котором подвижно установлен стакан 26, а упоры 28„стакана 26 про jo ход т через продольные окна 36 в штоке 31. В верхней части шток 31 выполнен в виде вилки 27 с пазами 38 и 39 в которых размещены выступы 20-21 шара 19 дл  поворота шара 25 19 в положении Открыто и Закрыто, К вилке 37 по резьбе закреплена втулка 15. В нижней части штока 31 на резьбе закреплен цанговый захват 40, подпружиненный пружиной kl, 30 упирающейс  в корпус 1.

Нижний шток 32 выполнен с каналом Л, кольцевыми выступами k. и 43 на наружной поверхности. Над выступом 43 имеютс  радиальные отверсти  , й. Нижн   часть штока 32 выполнена ступенчатой с уплотнением 45 и на ней подвижно установлена дифференциальна  гильза 46 уравнительного клапана с уплотнени ми 47 и 48. В о корпусе 29 выполнена проточка 49, равна  по диаметру уплотнению 47 дифференциальной гильзы 46, и расположенные ниже радиальные каналы 50. Нижн   часть корпуса 29 и ступен- дд чата  часть штока 32 герметизирова- на уплотнением 51.

Узел В гидравлического реле времени включает цилиндрический корпус 30 с присоединительными резьбами дл  креплени  с корпусом 29 и корпусом 52 присоединительного переводника, Корпус 30 в верхней части снабжен шлицевыми каналами 53. В Нижней части корпуса 30 выполнены кольцевые выступы 54 и 55. Внутри корпуса 30 между кольцевыми выступами 56 и 57, {выполненными на нижнем штоке 32,устаноQ r o 5 0

о д

0

5

;лен полый разделительный поршень 58 с наружным уплотнением 59. Внутри поршн  58 имеютс  каналы гидравлического сопротивлени  с установленными в них стержн ми 60. Торцы поршн  58 закрыты тарельчатыми клапанами 61 и 62, поверхности которых взаимодействуют с кольцевыми выступами 56 и 57 штока 32. В нижней части корпуса 30 между выступами 54 и 55 на штоке 32 установлен полый плавающий поршень 63, снабженный уплотнительными элементами 64 и 65. Вс  полость корпуса 30 заполнена тормозной жидкостью 66.

Узел Г присоединительного переводника включает цилиндрический корпус 52 с раздельным каналом 67, с резьбой дл  креплени  с корпусом 30 в верхней части и выступом 68 шестигранного сечени  в нижней части. Корпус 52 находитс  в шестигранном теле скопиче- ском соединении с полым переводником 69, который в свою, очередь жестко и герметично соединен по резьбе со штоком 32 в верхней части и в нижней части с присоединительным переводником 70 с замковой резьбой 71. Элементы 69 и 70 могут перемещатьс  в осевом направлении.

Пластоиспытатель работает следующим образом.

Перед спуском в скважину все узлы А, Б, В, Гпластоиспытател  должны быть герметично свинчены между собой и приведены в состо ние согласно фиг.1 и 2. В процессе и после спуска оборудовани  на заданную глубину до начала пакеровки в пластоиспытателе под действием гидростатического давлени  столба бурового раствора в затрубном пространстве скважины происходит следующее: через каналы 50 и 44, полости Л, К ззтрубное давление действует на закрытый шар 19, создава  значительное прижимающее усилие. В то же врем  над шаром 19 в полости Е действует трубное давление , по величине значительно меньшее гидростатического давлени  столба бурового раствора в затрубном пространстве , которое через каналы 10 передаетс  в полость Д. Перепад давлени , обусловленный разностью гидростатических давлений столба бурового раствора в затрубном пространстве и столба жидкости в Трубах, удерживаетс  нижним уплотнением

23 шара 19, на верхнее уплотнение 18 шара 19 перепад давлени  не действует , так как давление в полост х Е и Д одно и то же и равно давлению столба жидкости, залитой в трубы. Таким образом, испытатель пластов работает на нижнем уплотнении 23 шара 19. После установки хвостовика на забой скважины или упора  корного устройства в стенки скважины создаетс  сжимающа  нагрузка весом колонны бурильных труб дл  па- керовки. Усилие передаетс  корпусам 1, 29, 30 и 52, которые с задержкой благодар  реле времени (узел В), на- чинают вместе со стойкой 7, шаром 19, седлом 22, стаканом 26, верхним штоком 31, цанговым захватом 0 и пружиной М перемещатьс  вниз. При этом присоединительный переводник 70 и жестко св занные с ним переводник 69, нижний шток 32 остаютс  неподвижными , так как через нижерасположенные части компоновки пласто- испытательного оборудовани  опираютс  на пакер с хвостовиком, каналы 50 перекрываютс  гильзой 6 и затруб- ное пространство скважины разобщаетс  от трубного. При дальнейшем движении корпусов 1, 29, 30, 52 вниз цанга 0 и св занные с ней чверхний шток 31 с вилкой 37 упираютс  в нижний шток 32 и останавливаютс , а стакан 26, седло 32 , шар 19, верхн   стойка 7 продолжают перемещатьс  вниз вместе с корпусом 1, при этом на участке движени  шара 19 по пазам 38 и 39 неподвижной вилки 37 совмещаютс  каналы 13 и 16, биЗЗ золотниковых клапанов, что обеспечивает выравнивание давлени  над и под шаром 19, и позвол ет через цилиндрические выступы 20 и 21 и нижние упоры пазов 38 и 39 вилки 37 повернуть шар 19 на 90° и вывести его в открытое положение (фиг.З). Герметизирующа  плавающа  втулка 11 остаетс  в исходном положении (фиг.1). Указанное состо ние пластоиспытате- л  соответствует открытому периоду испытани .

После завершени  открытого перио да бурильна  колонна приподнимаетс , корпуса 1, 29, 30 и 52 пласто- испытател  при этом вместе с верхней стойкой 7, шаром 19, седлом 22, стаканом 26 перемещаютс  относительно замкнутых цанговым захватом 0

0

5

0

5

0

5

0

5

верхнего штока 31 с вилкой 37, шар 19 закроетс , каналы 13 и 16, 6 и 33 Золотниковых клапанов разобщатс  (фиг.1), давление в полости Л, благодар  наличию кольцевого зазора Ж и каналов 10, станет равным гидростатическому давлению столба жидкости , залитой в трубы, в полости Е.

Давление в полости К будет соответствовать величине пластового давлени , так как уравнительный клапан Б остаетс  закрытым/ Возникший, перепад давлени  на шар 19 будет удерживатьс  нижним уплотнением 23. Такое состо ние пластоиспытател  соответствует закрытому периоду испытани  пласта. Аналогично путем осевых перемещений бурильной колонны выполн етс  необходимое число открытых и закрытых периодов испытани .

8 том случае, если при спуске пластотиспытательного оборудовани  нарушитс  герметичность уплотнени  23 шара 19, произойдет перераспределение давлени  в полости Л, которое станет равным гидростатическому давлению столба бурового раствора. Возникший перепад давлени  между полост ми Д и Е воздействует на герметизирующую плавающую втулку 11, котора , в св зи с малой величиной площади кольцевого зазора Ж, переместит- с  вверх и герметично перекроет каналы 10, разобщив полости Д и Е (фиг.З), с этого момента перепад давлени  между гидростатическими давлени ми столбов бурового раствора и жидкости, залитой в трубы, удерживаетс  верхним уплотнением 18 шара 19 и герметизирующей плавающей втулкой 11, обеспечивающими герметичность узла А приемного шарового клапана. После спуска испытательного оборудовани  до заданной глубины и пакеров- ки ствола скважины созданием сжимающей нагрузки закрывают уравнительный клапан Б и открывают шар 19, как это описано. Г(ри этом герметизирующа  плавающа  втулка 11 будет продолжать перекрывать каналы 10 за счет сил трени , возникающих в уплотнени х k и 12.

Создание закрытого периода испытани  производитс  так же, как и при проведении нормального процесса испытани  пласта с той лишь разницей, что перепад между пластовым давлением и давлением стрлба залитой в трубы

жидкости в полости Е будет удерживатьс  верхним уплотнением 18 шара 19 и герметизирующей плавающей втулкой 11.

Нарушение герметичности узла приемного шарового клапана А за счет выхода из строй нижнего уплотнени  23 возможно не только в процессе спуска пластоиспытательного оборудовани , но и во врем  проведени  закрытого периода испытани  пласта. В этом случае механизм дублированной герметизации работает так же, как и при нарушении нижнего уплотнени  23 шара 19 во врем  спуска пластоиспытательного оборудовани , -обеспечива  герметичность узла приемного шарового клапана А и возможность проведений процесса испытани  пласта .

Claims (1)

1. Наличие плавающей втулки в узле шарового клапана пр моточного пла- стоислытател  повышает надежность герметизации шарового клапана по крайней мере в два раза. Таким об- разом, использование изобретени  позволит существенно (не менее чем в 2 раза) ПОЁЫСИТЬ эксплуатационную стойкость пр моточного пластоиспыг тател  и, как следствие, снизить Количество неудачных операций из-за негерметичности приемного клапана и/ св занных с этим дополнительных спусков пластоиспытательного оборудбва- ни . Формула изобретени 

   | , у-

   Пр моточный пластоиспытатель, содержащий соединенный с колонкой

   0

   5

   0

   0

   5

   труб корпус с осевым и радиальным каналами , подпружиненный относительно корпуса приемный шаровой клапан с осевым каналом и золотниковым клапаном разгрузки, размещенным в вилке верхнего штока механизма управлени , механизм управлени  клапаном из телескопически св занных между собой верхнего штока с вилкой и пазами поворота приемного шарового клапана и цанговым захватом и нижнего штока с кольцевыми выступами на наружной поверхности, один из которых взаимодействует с цанговым захватом, а другой - с дифференциальной гильзой уравнительного клапана , отличающийс  темг что, с целью повышени  надежности работа герметизирующего узла приемного шарового клапана, он снабжен закрепленной в корпусе над шаровым клапаном полой стойкой с верхними и нижними радиальными отверсти ми и сообщенной с осевым каналом корпуса плавающей втулкой с уплотнител ми, подвижно установленной на стойке, и снабжен дополнительным золотниковым клапаном , выполненным в виде втулки с радиальными отверсти ми, причем втулка жестко закреплена в вилке верхнего штока и Подвижно установлена на стойке с возможностью совмещени  нижних радиальных отёерстий стойки с радиальными отверсти ми втулки, а плавающа  втулка установлена с возможностью герметизации верхних радиальных отверстий стойки. ;/

   7ПбгШ

   Фиг4

   26

   1

   Фиг.5