Устройство для регулирования межпакерного давления

 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для герметизации скважин при их испытании. Цель - расширение технологических возможностей устройства и повышение надежности его работы путем уменьшения снимающих усилий, действующих на корпус в скважине. Устройство содержит корпус, состоящий из верхнего 1 и нижнего 2 переводников. Внутри корпуса в переводнике 2, выполненном с внутренним кольцевым выступом 15, жестко установлен патрубок 13 с наружным выступом 16 и радиальными каналами 18 под ним. В полости между переводниками 1 и 2 и патрубком 13 размещен кольцевой дифференциальный поршень 20 с радиальными каналами 24 в его нижней части. Верхняя часть поршня 20 с выступом 16 патрубка 13 образуют камеру 25 атмосферного давления, а с переводником 1 - камеру Д, в которой имеются радиальные каналы для сообщения с пространством за корпусом. При открытии испытателя пластов, расположенного в скважине выше устройства, на ступени поршня 20 действуют атмосферное, внутритрубное и затрубное давления, вызывая перемещение поршня 20 вверх до положения, при котором наступает равенство усилий, действующих на поршень в противоположных направлениях. При этом увеличение объема камеры Д приводит к регулированию межпакерного давления. В крайнем верхнем положении поршня 20 через каналы 6, 24 и 18 происходит сброс давления внутрь труб. Устройство обеспечивает пропуск аппаратуры через полнопроходной осевой канал. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s77s Е 21 В 33/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ KOhAMTET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

71

73

19

21

Z0 (21) 4354657/23-03 (22) 04.01,88 (46) 30,12.90. Бюл. 1Ф 48 (71) Северо-Кавказский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) M.Ï.Cíåæêo, О.П.Лопаткин и О.В,Пил ю4кий (53) 622.245.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР . М 424964, кл. Е 21 В 33/12, 1974.

„„Я „„1617132 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

МЕЖПАКЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для герметизации скважин при их испытании. Цель изобретения — расширение технологических воэможностей устройства и повышение надежности его работы путем уменьшения снимающих усилий, действующих на корпус в скважине. Устройство со1617132 держит корпус, состоящий из верхнего 1 и нижнего 2 переводников. Внутри корпуса в переводнике 2, выполненном с внутренним кольцевым выступом 15, жестко установлен патрубок 13 с наружным выступом 16 и ра1 диальными каналами 18 под ним. В полости между переводниками 1 и 2 и патрубком 13 размещен кольцевой дифференциальный поршень 20 с радиальными каналами 24 в его нижней части. Верхняя часть поршня 20 . с выступом 16 патрубка 13 образуют камеру

25 атмосферного давления, а с переводником 1 — камеру Д, в которой имеются радиальные каналы для сообщения с пространством за корпусом. При открытии

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к оборудованию для герметизации скважин при их испытании.

Цель изобретения — расширение технологических возможностей устройства и повышение надежности его работы путем уменьшения сминающих усилий, действующих на корпус в скважине.

На фиг, 1изображено устройство,,разрез; на фиг. 2 — схема установки устройства между пакерами испытательного оборудования.

Устройство содержит переводники 1 и

2, составляющие корпус (фиг. 1), Переводник 1 в верхней части имеет конусную резьбу для присоединения к испытательному оборудованию, осевой канал 3, переходящий в полость 4 с внутренним диаметром 0з и оканчивающийся резьбой для крепления с переводником 2. Над резьбой выполнена расточка 5, в которой размещены радиальные отверстия 6. В переводнике 1 выполнена радиальная полость.7, связанная с осевым каналом 3, В полости 7 размещены клапан 8, пружина 9, закрепленные крышкой 10 с радиальными отверстиями 11, Переводник 2 имеет конуснуо резьбу для присоединения к испытательному оборудованию, осевой канал 12, заканчивающийся резьбой для крепления патрубка 13.

Осевой канал 12 переходит в увеличенную полость 14, в верхней части которой выполнен внутрений уплотнительный выступ 15 с уплотнением, диаметр которого 04(04 <0э).„

Патрубок 13 с наружным диаметром D> имеет на наружной поверхности радиальный уплотнительный выступ 16 с уплотнением 17, диаметр которого Dz(02 > 01). В нижней части патрубка 13 выполнены радиальные отверстия 18. В веохней части межиспытателя пластов, расположенного в скважине выше устройства, на ступени поршня 20 действуют атмосферное, внутритрубное и затрубное давления, вызывая перемещение поршня 20 вверх до положения, при котором наступает равенство усилий, действующих на поршень в противоположных направлениях. При этом увеличение объема камеры Д приводит к регулированию межпакерного давления. В крайнем верхнем положении поршня 20 через каналы 6, 24 и 18 происходит сброс давления вовнутрь труб. Устройство обеспечивает пропуск аппаратуры через полнопроходной осевой канал. 2 ил. ду патрубком 13 и переводником 1 имеется пространство 19, в котором размещен кольцевой дифференциальный поршень 20, имеющий внутреннее уплотнение 21 с

5 диаметром 01 и наружное уплотнение 22 с диаметром 0з. Нижняя часть 23 поршня 20 выполнена с внутренним диаметром Dz u наружным диаметром D4.

В нижней части 23 поршня 20 выполне10 .ны радиальные отверстия 24. Кольцевой дифференциальный поршень 20 своим уплотнением 21 и наружная поверхность патрубка 13 с радиальным уплотнительным выступом 16 образуют изолированную ка15 меру 25, в которой сохраняется атмосферное давление или некоторое разряжение.

Нижняя часть патрубка 13 ниже радиального уплотнительного выступа 16 и внутренняя поверхность переводника 2

20 образуют камеру Б. Поршень 20 и внутренная поверхность верхнего переводника 1 образуют полость Д.

Устройство устанавливается между патерами 26 и 27 (фиг. 2) под испытателем

25 пластов 28, в котором имеется впускной клапан 29. Осевой канал 12 устройства соединен со сквозным осевым каналом пакеров

26 и 27 и каналом испытателя 28.

Устройство работает следующим обра30 зом, При спуске в скважину промывочная жидкость через хвостовик, пакеры 26 и 27 (фиг. 2) поступает в осевой канал 12 устройства, патрубок 13, во внутреннюю полость 4

35 (фиг. 1) устройства и далее до впускного клапана 29 испытателя 28 пластов (фиг. 2).

Внутренняя полость бурильных труб над впускным клапаном 29 герметично разобщена с затрубным пространством и в ней

40 действует трубное давление Р>р, а ниже впускного клапана 29 — затрубное давление

1617132

20

30 лотнения 15

55 установки. скважины Рз, которое по величине всегда больше трубного давления.

Поскольку в процессе спуска в скважину в полостях Б и Д устройства постоянно действует затрубное давление Рз и устройство содержит изолированную камеру 25, то дифференциальный поршень 20 удерживается в крайнем нижнем положении усилием, возникающим от гидравлической неуравновешенности, равным

G = 0,785 (D3 О1)(Рз Рат), где Р >- атмосферное давление в камере 25.

Клапан 8 в процессе спуска находится в гидравлически уравновешенном состоянии и удерживается в закрытом положении усилием пружины 9.

После упора хвостовика испытателя в забой скважины на испытательный инструмент за счет веса колонны бурильных труб создается заданная сжимающая нагрузка, под действием которой пакерующие элементы верхнего 26 и нижнего 27 пакеров, деформируясь, увеличиваются по диаметру до диаметра скважины и герметично изолируют зону скважины, расположенную между двумя пакерами 26 и 27, и зоны, расположенные под нижним и над верхним опакерами.

В начальный момент пакеровки гидростатическое давление под нижним пакером

27, между пакерами 26 и 27 и выше верхнего пакера 26 одинаково и равно Р,, т.е. перепад давления между этими зонами отсутствует.

После открытия впускного клапана 29 испытателя 28 пластов и сообщения полости 4 устройства и зоны, -расположенной под нижним пакером, с трубным пространством, давление над кольцевым дифференциальным поршнем 20 и в камере Б уменьшается до величины Ртр, Величина Ртр всегда меньше Рз, благодаря чему происходит изменение усилий, действующих на кольцевой дифференциальный поршень 20, и он начинает перемещаться вверх под действием усилия, первоначально равного

Gg = 0,785 (03 — О4) (Рз — Ртр) —

1 — (D) — О ) (Ртр — Рат)

При этом увеличивается объем полости

Д. В нее через отверстие 6 поступает промывочная жидкость из межпакерного пространства. За счет перетока жидкости .давление в межпакерном пространстве уменьшается до некоторой расчетной величины (зависящей от соотношения выбранных диаметров D1, Ог, Оз и Dp кольцевого дифференциального поршня 20) и наступает положение равенства усилий, действующих на поршень в противоположных направлениях. Давления, удерживаемые верхним и нижним пакерами 26 и 27, выравниваются, установившись в заданном соотношении, что предотвращает их разрушение.

В том случае, если при перемещении кольцевого поршня 20 вверх освободившегося объема полости Д окажется недостаточно для снижения давления в межпакерной зоне до заданной величины, то дифференциальный кольцевой поршень

20 продолжает перемещаться вверх до подъема отверстия 24 в его нижней части 23 выше уплотнения 15 нижнего переводника

2, сообщая полость Д с полостью Б и полостью между пакерами 26 и 27. При этом давление из данной полости автоматически сбрасывается через радиальные отверстия

24 нижней части 23 г оршня 20 в камеру б и далее через радиальные отверстия 18 патрубка 13 в трубное пространство.

Процесс сбрасывания давления продолжается до тех пор, пока не наступает условие равенства усилий, действующих на поршень 20 с двух противоположных сторон. После этого поршень 20 перемещается так, что отверстие 24 оказывается ниже упВ данном устройстве для регулирования межпакерного давления на его корпус в скважине действует сминающее давление, равное лишь перепаду между затрубным и трубным давлением в зоне установки устройства, что в несколько раз ниже полного гидростатического давления в этой зоне, действующего на корпус известного устройства. Кроме того, наличие полнопроходного осевого канала обеспечивает воэможность дистанционной регистрации параметров исследуемых пластов, что существенно расширяет технологические возможности устройства.

По окончании испытания колонну бурильных труб приподнимают, впускной клапан 29 испытателя 28 пластов закрывается, а его уравнительный клапан открывается.

Давление в подпакерной зоне скважины становится равным давлению в эатрубном пространстве Рз. Давление в полостях 4 и Б уСтройства также возрастает до величины

Рз. При этом обратный клапан 8 открывается, промывочная жидкость поступает через этот клапан 8 в межпакерную зону скважины и давление здесь становится равным Рз.

Выравнивание давления в межпакерном, также как и в подпакерном пространствах скважины, являются одним из условий беспрепятственного снятия пакеров с места их

1617132 к о л о г

Составитель А, Симецкая

Техред М.Моргентал Корректор Н, Ревская

Редактор, И. Квсврда

Заказ 4104 Тираж 473 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4i 5

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

На поршень 20 действует усилие гидравческой неуравновешенности (благодаря ичию изолированной камеры 25), в реэулье чего поршень возвращается в исходное йнее нижнее положение, и устройство roо к повторной работе пакеров.

Формула изобретения

Устройство для регулирования межпарного давления, включающее корпус с евым и радиальным каналами, установнный в корпусе патрубок с радиальными верстиями, кольцевой дифференциальный поршень и обратный клапан, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей устройства и повышения надежности его работы путем

5 уменьшения сминающих усилий, действующих на корпус в скважине, патрубок и кольцевой дифференциальный поршень образуют изолированную камеру, а дифференциальный поршень выполнен с радиаль10 ными каналами с воэможностью сообщения полости патрубка с пространством за корпусом в крайнем верхнем положении поршня.