Устройство для управления впуском флюида

 

Изобретение относится к отбору герметизированных проб флюида в процессе испытания скважин трубными испытателями пластов. Техническим результатом является повышение чистоты отбираемой пробы, расширяется диапазон скважин для исследования, отбор пробы может производиться на любом цикле испытания скважины. Для этого устройство, спускаемое на колонне труб, включает корпус, шток, клапан, размещенный во втулках, выполненный подвижным в виде дифференциального штока, стойку с фигурным пазом, на которой установлен подпружиненный патрубок с пальцем, имеющий возможность осевого перемещения относительно стойки. Причем в штоке выполнено сквозное осевое отверстие, а корпус содержит с обоих торцов два глухих торцевых отверстия, выполненных по оси устройства, и два радиальных, сообщающихся с полостью дифференциального штока, а патрубок с пальцем расположен в фигурном пазе с угловым смещением относительно дифференциального штока, так чтобы контакт пальца и штока происходил на заранее запланированном цикле. 1 ил.

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности, к их испытанию трубными испытателями пластов и отбору герметизированных проб флюида в процессе бурения.

Известен испытатель пластов (а.с. 746099, Е 21 В 49/00, 07.07.80, бюл. №25), содержащий штангу, установленную в корпусе со стойкой и жестко связанную с золотниковым клапаном, и клапаны, размещенные во втулках, связанных со стойкой срезными элементами, патрубок с пальцем и поршень со штоками, причем втулки установлены с возможностью взаимодействия с пальцем, а поршень со штоками. Данное устройство имеет следующие недостатки:

- при смещении втулок происходит срезание шпилек, что снижает надежность работы испытателя в целом, а также возникает опасность самосрезания шпилек при гидравлических ударах;

- испытатель, управляемый от вертикального перемещения труб и являющийся приводом устройства в прототипе, не всегда обеспечивает надежное получение восстановления давления, особенно в скважинах средней и большой глубины и горизонтальных скважинах:

- сложность конструкции.

Известно также устройство для испытания пластов (“комплекс пластоиспытательный ипт-116дп. Руководство по эксплуатации. АЯЖ 2.832.062 РЭ”. ВНИИнефтепромгеофизика, Уфа, 2002), имеющее вид приставки для испытателя пластов, принятое за прототип, содержащее золотниковый клапан, имеющий возможность возвратно-поступательного движения, клапан, размещенный во втулках, выполненный подвижным в виде дифференциального штока, площадь сечения большего диаметра которого в 2 раза превышает площадь сечения меньшего диаметра, имеющего на наружной поверхности 4 ряда уплотнительных колец, глухое осевое отверстие и два ряда радиальных отверстий, пересекающих осевое отверстие и перекрытых втулками, закрепленными жестко с корпусом блока управления, механизм переключения золотникового клапана, состоящий из стойки с фигурным пазом, на которой установлен патрубок с пальцем, он подпружинен и имеет возможность осевого перемещения относительно стойки при взаимодействии с золотниковым клапаном. Данное устройство, служащее для ступенчатого переключения депрессии, не может быть использовано для отбора герметизированных проб флюида, поскольку управляет перепадом давления между полостью над дифференциальным штоком и затрубным пространством.

Задача изобретения - создание устройства, управляющего впуском пробы в многоцикловом режиме испытания скважины, которое обеспечит повышение чистоты отбираемой пробы, возможность использования его при испытании скважин различных диаметров.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве управления впуском флюида, состоящем из корпуса, штока, клапана, размещенного во втулках и выполненного подвижным в виде дифференциального штока, стойку с фигурным пазом, на которой установлен подпружиненный патрубок с пальцем, имеющим возможность осевого перемещения относительно стойки при взаимодействии с золотниковым клапаном испытателя пластов, шток выполнен со сквозным осевым отверстием, а в корпусе выполнено два глухих торцевых отверстия по оси устройства и два радиальных, сообщающихся с полостью дифференциального штока, кроме того патрубок с пальцем расположен в фигурном пазе с угловым смещением относительно дифференциального штока, так чтобы контакт пальца и штока происходил на заранее запланированном цикле.

Отличительными признаками заявляемого технического решения от прототипа являются:

- наличие центрального осевого отверстия в штоке, двух глухих торцевых отверстий по оси устройства и двух радиальных в корпусе, в совокупности обеспечивают впуск флюида в пробоотборник;

- расположение патрубка с пальцем в фигурном пазе с угловым смещением относительно дифференциального штока, что позволяет осуществить контакт пальца и штока на заранее запланированном цикле.

Заявителю не известны технические решения, содержащие вышеперечисленные признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа.

Устройство для управления впуском пробы флюида к испытателю пластов представлено на чертеже и состоит из корпуса 1, в торцах которого выполнены глухие осевые отверстия А, Б и два радиальных отверстия В и Г, закрытые пробками 2, дифференциального штока 3, размещенного во втулках 4 и 5, которые в свою очередь фиксируются от выпадения из корпуса 1 гайкой 6. Дифференциальный шток 3 устанавливается так, что в исходном положении перекрывает отверстия Г и выполнен таким образом, что площадь сечения большего диаметра в два раза превышает площадь сечения малого диаметра, кроме того на поверхности дифференциального штока установлены четыре уплотнительных кольца и выполнен канал Д и два радиальных отверстия Е, пересекающих осевой канал и перекрывающихся втулками 4 и 5. Первое радиальное отверстие расположено между вторым и третьим уплотнительным кольцом и в крайнем верхнем положении штока сообщает канал В с каналом Г, а второе радиальное отверстие расположено под большим диаметром и служит для гидравлического уравновешивания дифференциального штока 3.

С нижней частью корпуса соединены шток 7 со сквозным осевым отверстием И, стойка 8. В транспортном положении патрубок 9 под действием растягивающей силы пружины 10, одним торцом упирающейся в подшипник 12, прижат к расширенной части штока 7. На наружной поверхности стойки 8 выполнен фигурный паз 15, в который вставлен штифт 11, жестко связанный с патрубком 9.

При продольном перемещении патрубка 9 относительно стойки 8 и штока 7 штифт 11 скользит по фигурному пазу 15, поворачивая патрубок 9 относительно стойки 8 за каждый ход на определенный угол, например, на 60°. Палец 16 при этом нажимает на торец одного из дифференциальных штоков 3 и смещает его вверх. В результате канал А через каналы В, Д, Е и Г сообщается с каналом Б и центральным осевым отверстием И в штоке 7.

Подготовленное устройство для управления впуском пробы подсоединяется к корпусу испытателя пластов 13, имеющего верхнее расположение золотникового клапана 14, и спускается в скважину в обычной компоновке пластоиспытательного оборудования (снизу вверх): хвостовик из труб, фильтр, пакер, замок безопасности, ясс гидравлический, испытатель пластов, управляемый вращением с верхним расположением золотникового клапана 14, приставка для отбора пробы, содержащая предлагаемое устройство, циркуляционный клапан, бурильные трубы до устья (но может быть и другая компоновка). В процессе спуска золотниковый клапан испытателя пластов 14 находится в крайнем нижнем положении и не контактирует с патрубком 9. После спуска производится пакеровка и начинается испытание. В начале первого цикла золотниковый клапан 14 перемещается вверх и, преодолевая усилие пружины 10, смещает патрубок 9, который совершает холостое движение, не соприкасаясь с дифференциальным штоком 3, и за цикл делает поворот относительно оси вращения труб на 60°. В конце открытого периода второго цикла, гильза золотникового клапана 14 перемещается вверх, закрывая клапан и преодолевая усилие пружины 10, смещает патрубок 9 до соприкосновения пальца 16 с дифференциальным штоком 3. Палец 16 перемещает дифференциальный шток 3 вверх до момента, когда отверстие Д дифференциального штока 3 сообщает канал А через каналы В. Е и Г с каналом Б и сквозным осевым отверстием И в штоке 7. Вместо золотникового клапана испытателя пластов в качестве привода может быть использовано и другое устройство.

Предлагаемое устройство имеет ряд преимуществ по сравнению с известными техническими решениями:

1. Устройство позволяет производить впуск на заранее запланированном цикле.

2. Устройство реализовано в виде приставки к испытателю пластов, что позволяет расширить круг исследования для него.

3. Возможность использования с пластоиспытателями различных диаметров, которая позволяет увеличить диапазон скважин для исследования.

Формула изобретения

Устройство для управления впуском флюида к испытателю пластов, спускаемое на колонне труб, состоящее из корпуса, штока, клапана, размещенного во втулках, выполненного подвижным в виде дифференциального штока, стойки с фигурным пазом, на которой установлен подпружиненный патрубок с пальцем, имеющий возможность осевого перемещения относительно стойки, отличающееся тем, что в штоке выполнено сквозное осевое отверстие, а корпус содержит с обоих торцов два глухих торцевых отверстия, выполненных по оси устройства, и два радиальных, сообщающихся с полостью дифференциального штока, а патрубок с пальцем расположен в фигурном пазе с угловым смещением относительно дифференциального штока так, чтобы контакт пальца и штока происходил на заранее запланированном цикле.

РИСУНКИРисунок 1