Способ испытания термостойких пакеров
СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ТЕРМОСТОЙКИХ ПАКЕРОВ, включающий установку RCiflOWSHA ПАТЕНТНО. 13 TFXHHOJiKA SlfbJIHOTBiiA пакера в имитаторе обсадной колонны, имитацию и измерение осевого усилия от веса колонны труб, регулирование температурного режима внутри ствола пакера и имитатора обсадной колонны; измерение подпакёрного -давления и радиальных деформаций ствола пакера, уплотнителя и имитатора обсадной колонны в месте насадки пакера, о т личающийся тем, что, с целью повышения достоверности результатов испытания при имитаций условий паронагнетательных скважин, производят отбор тепла с наружной поверхности имитатора обсадной колонны с одновременным измерением его осевой дегформации и периодически изменяют осев вое усилие на стволе пакера.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (19) (И) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
315Ц Е 21 В 33 12 (21) 3484403/22-03 (22) 10 ° 08.82 (46) 30.03.84,Бюл. Р 12 (72) В.A.Ãèðèícêèé, A.II.Êóäèíîâ, В.Н.Коршунов и В.A,Ìàøêîâ (71) Научно-производственное объединение по термическим методам добычи нефти "Союэтермнефть" (53) 622.245. 4 (088. 8} (56) 1. Авторское свидетельство СССР
М 240621, кл. E. 21 В 33/12, 1967.
2. Авторское свидетельство СССР
9 439587, кл. Е 21 .В 33/12, 1971 (прототип) .
/ (54) (57) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ТЕРМОСТОЙКИХ IIAKEPOB, включающий установку пакера в имитаторе обсадной колонны, имитацию и измерение осевого усилия от веса колонны труб, регулирование температурного режима внутри ствола пакера и имитатора обсадной колонны, измерение подпакерного давления и радиальных деформаций ствола пакера, уплотнителя и имитатора обсадной ко- . лонны в месте насадки raicepa, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения достоверности результатов испытания при имитации условий паронагнетательных скважин, произво-. дят отбор тепла с наружной поверхности имитатора обсадной колонны с одновременным измерением ere осевой деформации и периодически изменяют осе и вое усилие на стволе пакера.
10.82931
Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть .использовано для определения надежности работы и долговечности термостойких пакеров в условиях высоких температур паронагнетательны; сква жин.
Известен способ испытания термостойких пакеров, включающий установку термостойкого пакера в имитаторе обсадной колонны при имитации тем- t0 пературы пласта с замером и регистрацией радиальных деформаций имитатора обсадной колонны в месте посадки пакера и радиальных деформаций ствола пакера в различных сечениях j1) .
Данный способ не предусматривает определения влияния осевых линейных деформаций имитатора обсадной колонны, аналогичных удлинению обсадной колонны реальной скважины, на работоспособность уплотнителя пакера.
В процессе проведения закачки теплоносителя в реальной паронагнетательной скважине существуют условия, при которых температура обсадной колонны в месте установки пакера изменяется с течением времени в сторону ее роста. При этом изменяются осевые и радиальные размеры обсадной колонны. Согласно известной технологии термостойкое внутрискважиниое оборудование в паронагнетательной скважине устанавливается при тем1 пературе пласта, а его эксплуатация .осуществляется при значительно больших температурах. B результате влия- 35 ния температуры изменяются геометрические размеры самого оборудования и обсадной колонны, что отрицательно сказывается на работоспособности пакера. 40
Известен также способ испытания термостойких пакеров, включающий установку пакера в имитаторе обсадной колонны, имитацию и измерение осевого усилия от веса колонны труб, регулирование температурного режима внутри ствола пакера и имитатора обсадной колонны, измерение подпакерного давления и радиальных деформаций ствола пакера, уплотнителя и ими-50 татора обсадной колонны в месте посадки пакера (2j .
Известный способ не предусматривает систему регулируемого теплообмена, на наружной поверхности обсадной ко-,55 .лонны, позволяющую имитировать работу обсадной колонны в реальной паронагнетательной скважине, где существуют условия постепенного увеличения ее температуры при постоянстве темпе-60 ратуры теплоносителя эа счет существования рассеивания тепла в окружающие скважину породы.
Методика проведения испытаний на стенде не предусматривает измерения линейных осевых деформаций обсаднои колонны и влияния изменения этих деформаций на работоспособность пакера с течением времени.
Кроме того, известно, что паронагнетательные скважины оснащаются, помимо пакера, другим термостойким внутрискважинным оборудованием, таким, например, как термоквмпенсатор, служащий для компенсации удлинения колонны труб. Величина удлинения колонны труб. зависит от температуры теплоносителя. При этом корпус термокомпенсатора через соединительную трубу соединяется жестко с пакером, а шток — с колонной труб. Термокомпенсатор содержит сальниковый узел., который схватывает шток и препятствует утечке теплоносителя. При этом для устранения утечки необходимо определенным усилием сжать материал набивки.
При удлинении колонны труб шток
Перемещается внутри сальниковой набивки неравномерно, что приводит к скачкообразному изменению осевой нагрузки, действующей на ствол пакера.
Для получения достоверных данных о работоспособности пакера необходимо учитывать изменение осевой нагрузки на стволе пакера.
Способ не позволяет изменять осевую составляющую, т.е. имитировать влияние рабаты внутрискважинного оборудования на работу пакера.
Цель изобретения — повышение достоверности результатов испытания при имитации условий паронагнетательных скважин.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу испытания термостойких пакеров, включающему установку пакера в имитаторе обсадной колонны, имитацию и измерение осевого, усилия от веса колонны труб, регулирование температурного режима внутри ствола пакера и имитатора обсадной колонны, измерение подпакерного давления и радиальных деформаций ствола пакера, уплотнителя и имитатора обсадной колонны в месте наса ки пакера, производят отбор тепла с наружной поверхности. имитатора обсадной колонны с одновременным измерением его осевой деформации и периодически изменяют осевое усилие на стволе пакера.
На чертеже изображен стенд для осуществления. предлагаемого способа.
Стенд содержит корпус 1 с имитатором обсадной колонны 2, связанные друг с другом посредством фланцев 3.
Между наружной поверхностью имитатора обсадной колонны 2 и корпусом 1 образована кольцевая камера 4,заполненйая имитатором горной породы (обладающей определенными теплофизическими
1082931 свойствами), слагающей продуктивный йласт. В кольцевой камере 4 установлен нагреватель 5 для имитации температурных условий пласта. Внутри имнтатора обсадной колонны 2 устанавливается термостойкий пакер 6 со шлип- 5 совой подвеской 7, который стволом
8 через фильтр 9 связан со штоком 10 силового гидроцилиндра 11. Надпоршневая полость 12 и подпоршневая полость
13 в силовом гидроцилиндре 11 связа- 10 . ны трубопроводами 14 и 15 с насосом
16, служащим для создания давления в силовом гидроцилиндре 11, в стволе
8 пакера б . Корпус 1 охватывается термостатирующей рубашкой 17 с обра- 15 зованием кольцевой камеры 18, связанной подводящим трубопроводом 19 с насосом 20 и отводящим трубопроводом 21 через холодильник 22 — с приемной магистралью насоса 20. На корпусе 1 стенда установлен термометр
23 для замера температуры в кольцевой камере 4. Кольцевая камера 18 разделена внутри радиальными втулками 24, через которые пропущены стерж-25 ни 25, жестко связанные с имитатором обсадной колонны 2 и выходящие за пределы термостатирующей рубашки 17.
Разделительные втулки 24 уплотнены относительно стенки корпуса 1 и имитатора обсадной колонны 2 и обеспечивают при этом свободную циркуляцию хладагента внутри кольцевой камеры
18 по всей ее высоте. На одном из стержней 25 закреплена мерная линейка 26, на другом — индикаторная
35 стрелка 27. Для имитации теплового потока в осевом канале ствола 8 термостойкого пакера 6 помещен нагревательны элемент 28 с регулятором температуры. 40
При проведении длительных испытаний термостойкого пакера б существует вероятность срыва его с места установки в имитаторе обсадной колонны 2. 45
Для безопасного ведения работ шток 10 силового гидроцилиндра 11 выходит за его пределы, а на конце штока имеется гайка 29. На крышке . силового гидроцилиндра 11 установле- 50 на втулка 30, выполненная равнопрочной со штоком 10, охватывающая его и образующая с гайкой 29 регулируемый зазор 31, подбираемый исходя йз возможного допустимого переМеще- 55 ния пакера б внутри имитатора обсадной колонны 2.
При осуществлении способа терМостойкий пакер б устанавливается внут- 11. Операцию распакеровки осуществляют путем подключения насосного агре- 65 гата к стволу 8 или напорной магист-, рали от насоса 16 . Температура термостойкого пакера б и имитатора колонны 2 в момент распакеровки поддерживается нагревателем 5 на уровне температуры пласта, существующей в скважине до подачи теплоносителя. Подачей рабочей жидкости от насоса 16 по трубопроводу 15 под поршень силового гидроцилиндра 11 на термостойкий пакер 6 воздействуют осевой нагрузкой. Величина осевой нагрузки определяется расчетным путем, исходя из давления теплоносителя под термостойким пакером 6 и диаметра обсадной колонны, в данном случае — диаметра имитатора обсадной колонны 2. ! В начальный момент осуществляют измерение радиальных деформаций имитатора обсацной колонны 2 и внутренних напряжений в уплотнителе пакера б . В осевой канал ствола 8 термостойкого пакера 6 подают нагревательный элемент 28 с регулятором температуры и доводят температуру до температуры теплоносителя, которйй предполагается закачивать в скважину. По термометру 23 ведут контроль за температурой на наружной поверхности имитатора обсадной колонны 2 с одновременным замером параметров удлинения ее по мерной линейке 26 и изменения величины внутренних напряжений в уплотнителе пакера 6. Темп ростатемпературы на имитаторе, обсадной колонны 2 определяют, исходя из опытных данных ° Рост температуры в единицу времени, например за сутки, составляет ориентировочно 15 С с точкой отсчета от температуры пласта. Температуру на имитаторе обсадной колонны 2 поддерживают путем обеспечения отвода тепла от наружной поверхности корпуса 1 при обеспечении подачи хладагента насосом 20 по трубопроводу 19 в кольцевую камеру 18 с возвратом по трубопроводу 21 через холодильник 23 к приемной магистрали насоса 20. При переходе на новый температурный режим расход хладагента в кольцевую камеру 18 уменьшают, производят замер параметров осевого линейного удлинения имитатора обсадной колонны 2, радиальной деформации и внутренних напряжений в уплотнителе пакера 6. Одновременно с изменением температуры на имитаторе обсадной колонны 2 увеличивают по абсолютной величине осевое усилие, действующее на ствол 8 пакера 6 со стороны поршня силового гидроцилиндра 11, путем увеличения давления s надпоршневой полости 12. Тем самым имитиру1082931 ют влияние на термостойкий пакер 6 внутрискважиниого оборудования, например термокомпенсатора, который устанавливается .в комплекте с ним в реальной паронагнетательной скважине. Изменение давления, рабочей жид- 5 кости в надпоршневой полости 12 осуществляют кратковременно с восстановлением прежнего состояния имитации осевого усилия на стволе 8 пакера 6. Процесс увеличения температуры на имитаторе обсадной колонны,2 и периодическое изменение осевого усилия на стволе 8 пакера 6 в процессе перехода на более высокую температуру ведут до достижения температуры на имитаторе обсадной колонны.2, близкой или сравнимой с температурой теплоносителя, с постоянной фиксацией и,замером величины радиальных и осевых деформаций имитатора обсадной 20 колонны 2.и величины внутренних напряжений в уплотнителе пакера 6. При проведении испытаний существует вероятность срыва пакера 6 с места его установки в имитаторе обсадной колонны 2. Пакер 6 при этом может переместиться на величину, равную вели-: чине регулируемого зазора 31 между гайкой 29 на штоке 10 и втулкой 30, установленной на крышке корпуса силового гидроцилиндра 11. По окончании процесса испытаний снимают осевое нагружение на стволе 8 пакера 6, отключают нагревательный элемент 28 в осевом канале ствола 8 пакера 6 и охлаждают стенд путем подачи хладагента от насоса 20 в кольцевую камеру 18. Наблюдение за температурным удлинением имитатора обсадной колонны 2 и изменением внутренних напряжений в уплотнителе пакера 6 позволяет судить о работоспособности пакера в условиях, максимально приближенных к условиям реальной паронагнетательной скважины. 1082931 Составитель И.Кепке Техред А.Бабинец, Корректор A.ÇHìîêoñoâ Редактор Л.Филь Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 Заказ 1704/30 Тираж 564 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
