Циркуляционно-заливочное устройство для испытания скважин

 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для испытания нефтяных и газовых скважин. Цель изобретения - повышение надежности в работе за счет возможности обеспечения заданной депрессии на пласт без разрушения слагающих его пород. В корпусе 1 над дифференциальной запорной втулкой 2 установлен обратный клапан 3 с осевым центральным каналом Последний расположен соосно с осевым центральным каналом втулки 2, которая выполнена с радиальными ступенчатыми каналами в верхней части для сообщения радиальных каналов корпуса 1 с его полостью над клапаном 3 при спуске устройства до заданного уровня. В нижней части корпуса 1 размещен гидроцилиндр 5 с радиальными дросселирующими каналами. Последние сообщают камеру гидроцилиндра 5 под и над поршнем б соответственно с полостью корпуса 1 под втулкой 2 и пространством за ним. Клапан 3 установлен с возможностью перекрытия радиальных каналов втулки 2 при ее перемещении в крайнее верхнее положение Для исключения воздействия на исполнительный механизм устройства кратковременных импульсов давления, возникающих в трубах при спуске инструмента , входной и выходной каналы гидроцилиндра 5 выполнены дросселирующими, отсекающими положительную составляющую импульсов давления.4 ил со С о ел N СП о CJ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (505 Е 21 В 49/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Л

А (Л

0 (лЭ (21)4690810/03 (22)12.05.89 (46)07.06.91. Бюл, М 21 (71)Западно-Сибирский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт технологии глубокого разведочного бурения (72)Е.П.Солдатов, М.Л.Карнаухов и Ю.В.Сухачев (53)622.245.7(088.8) (56)Авторское свидетельство СССР

%563488, кл. Е 21 В 49/00, 1975.

Авторское свидетельство СССР

1Ф 734404, кл. Е 21 В 49/00, 1977. (54)ЦИРКУЛЯЦИОННО-ЗАЛИВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ СКВАЖИН (57)Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для испытания нефтяных и газовых скважин. Цель изобретения — повышение надежности в работе за счет возможности обеспечения заданной депрессии нэ пласт без разрушения слагающих его пород. В корпусе 1 над дифференциальной запорной втулкой 2 установлен

Б „1654563 А1 обратный клапан 3 с осевым центральным каналом. Последний расположен соосно с осевым центральным каналом втулки 2, которая выполнена с радиальными ступенчатыми каналами в верхней части для сообщения радиальных каналов корпуса 1 с его полостью над клапаном 3 при спуске устройства до заданного уровня. В нижней части корпуса 1 размещен гидроцилиндр 5 с радиальными дросселирующими каналами.

Последние сообщают камеру гидроцилиндра

5 под и над поршнем 6 соответственно с полостью корпуса 1 под втулкой 2 и пространством за ним. Клапан 3 установлен с возможностью перекрытия радиальных каналов втулки 2 при ее перемещении в крайнее верхнее положение. Для исключения воздействия на исполнительный механизм устройства кратковременных импульсов давления, возникающих в трубах при спуске инструмента, входной и выходной каналы гидроцилиндра 5 выполнены дросселирующими, отсекающими положительную составляющую импульсов давления, 4 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно, к оборудованию для испытания нефтяных и газовых скважин, Целью изобретения является повышение надежности работы устройства за счет возможности обеспечения заданной депрессии на пласт без разрушения слагающих его пород.

На фиг.1 показано устройство при спуске заданного уровня заливаемой жидкости в трубы; на фиг.2 — то же, в закрытом положении после достижения планируемого уровня жидкости в трубах; на фиг.З вЂ” то же, дифференциальный поршень находится на втором уровне контакта с запорной втулкой; на фиг.4 — то же, запорная втулка находится в крайнем верхнем положении.

Устройство состоит из полого цилиндрического корпуса 1 с осевыми и радиальными каналами А, дифференциальной запорной втулки 2 с радиальными ступенчатыми каналами Б и осевым каналом В, обратного клапана 3 с осевым центральным каналом; перекрывающего радиальные каналы Б фиксатора 4, встроенного s нижнюю часть запорной втулки 2, гидроцилиндра 5 с дросселирующими радиальными входным каналом Г и выходным каналом Д, а также размещенным в его камере дифференциальным поршнем 6. Осевой центральный канал в обратном клапане .3 расположен соосно осевому каналу втулки 2.

B компоновке испытательного оборудования устройство устанавливается над эапорно-поворотным клапаном через 1-2 свечи и опускается в скважину так, как оно изображено на фиг.1.

Устройство работает следующим образом.

При спуске инструмента в скважину запорная втулка 2 находится в нижнем крайнем положении — ее радиальные каналы Б совмещены с радиальными каналами А корпуса 1 и эакрылгы обратным клапаном 3, дифференциальный поршень 6 находится в крайнем нижнем положении относительно гидроцилиндра 5,а шток дифференциального поршня — в контакте с нижней поверхностью выточки запорной втулки 2(первый уровень). Фиксатор 4 удерживается в сжатом положении штоком дифференциального поршня б.

После присоединения секции,свечи) бурового инструмента и последующего спуска ее под уровень жидкости, обрат ный клапан

3 потоком жидкости, постуг1аюн ей из затрубного пространства»n спг лещенным радиальным каналам A» h. паж»мается

55 вверх и жидкость поступает в трубы до их полного заполнения

При достижении заданного уровня жидкости спуск инструмента прекращают, в связи с чем исчезает переток жидкости из затрубного пространства в трубы, обратный клапан 3 садится s верхнюю выточку и перекрывает радиальные каналы Б запорной втулки 2. К муфте последней трубы присоединяется ведущая труба (квадрат) и насосом в трубах создается избыточное давление, под действием которого,дифференциальный поршень б перемещается в крайнее верхнее положение и, воздействуя своим штоком на запорную втулку 2, заставляет перемещаться ее вверх на величину, равную длине рабочего хода дифференциального поршня 6 (фиг.2). B этом промежуточном положении запорная втулка 2 фиксируется любым известным способом так, что ее перемещение в нижнее положение становится невозможным, но не исключает ее перемещение вверх. В результате перемещения запорной втулки 2 в промежуточное положение ее радиальные каналы Б изменят свое положение относительно радиальных каналов А корпуса 1 и разобщается между собой уплотнительными кольцами. B таком положении поступление жидкости иэ скважины в трубы становится невозможным и дальнейшии спуск инструмента до забоя происходит с достигнутым уровнем жидкости.

При этом давление жидкости в затрубном пространстве увеличивается, а давление в трубах осгается постоянным и в момент, когда усилие, действующее на кольцевую поверхность поршня б от давления жидкости в эатрубном пространстве, поступающей по каналу Д, превысит усилие от давления жидкости в трубах, действующее на нижнюю торцовую поверхность поршня б. он переместится в крайнее нижнее положение (фиг,З). Шток дифф ренциального поршня 6 освободит фиксатор 4, и он под действием пружины переместится в крайнее левое положение, чем ограничит свободный ход дифференциального поршня 6 вверх. Таким образом, осуществляется второй уровень контакта запорной втулки 2 с торцовой поверхностью штока дифференциального поршня 6.

После окончания работ при подъеме инструмента до уровня жидкости в трубах вновь возникает необходимость соединения эатрубного пространства с трубным, Для чего к муфте последней трубы присоединяется ведущая труба, насосом создается избыточное давление в трубах, Дифференциальный поршень б под действием усилия

1654563 от этого давления переместится вверх и своим штоком, находящимся в контакте с фиксатором 4, как это показано нэ фиг.4. заставит переместиться запорную втулку 2 в крайнее верхнее положение. где она за- 5 фиксируется любым известным способом. В этом положении нижняя торцовая поверхность запорной втулки 2 окажется выше радиальных отверстий А корпуса 1 и жидкость из труб может свободно перетекать в эа- 10 трубное пространство.

В процессе спуска бурового инструмента при его посадках на роторе возникают значительные тормозные ускорения, обуславливающие образование кратковремен- 15 ных (не более 5 с) импульсов давления, достигающих значительных величин (60 атм и более), которые, воздействуя на дифференциальный поршень 6, могут переместить его и запорную втулку 2 в крайнее верхнее 20 положение и тем вызвать преждевременный срыв программы по исследованию скважин. Для исключения воздействия нэ исполнительный механизм устроиства кратковременных импульсов давления, возника- 25 ющих в трубах при спуске инструмента входной канал Г и выходной канал Д гидроцилиндра выполнены дросселирующими. отсекающими положительную составляющую импульсов давления. Обьясняется это 30 тем, что здесь происходит падение давления и тем больше, чем меньше площадь поперечного сечения каналов и чем выше величина расхода жидкости через них.

Для определения перепада давления 35 (Л P) выбирают длину рабочего хода дифференциального поршня L, равную 100 мм, а его наибольший диаметр D равен 50 мм (фиг,2). Отсюда объем жидкости (V), поступающей под дифференциальный пор- 40 шень, равен 200 см . Так как длительность з импульсов давления (t) равна 5 с, то расход жидкости (Q) за этот отрезок времени можно найти из выражения

Q = — = 40см /с(4.10 м /с).

V 3 -5 3 45

Затем находят скорость потока жидкости, истекающей через дросселирующий канал, принимая, что длина канала равна 100 мм, а его диаметр (d) равен 1 мм: 50

V= -=5093 м!с

4 XQ

П Xd

Определяют число 4 о

R ео= = 50910 = 5,091 10

V, где Чя,х<. — кинеиатическая вязкость рабочей жидкости равна 0,01 Ст (см /с).

Тэк кэк наиденпое значение К III. «l в облагти 4000 < R и - 1000, то для опрел< ления коэффициента гидраиличег»ойдо cl) противления Я, используют еырэж<.ние полученное Альшгулем

1,46 Х ., 100 где 4» — коэффициент шероховатости.

Для круглых Ipy6, изготовленных из rт»г ли. М„лежит в облэс и (1-2) 10 м. отгюдэ

Я =- 0,0392

Находят Л Р из выражения Дарси Веисбаха о )(/

Л Р= Л --- — X i 6100770Пэ(61,01 э1м).

2 Xd

Несмотря нэ то, что не принимэю1 в расчет падение давления на входе и вы»<зде из канала, тем не менее полученная величи на Л Р полностью удовлетворяет тем уело виям, с которыми при спуск циркуляционно-ззливочного устройства мо жет встретиться его исполнительныи м<зхэ низм (дифференциальный поршень). В те немногих случаях, Kofдэ превышениедэвле ния Л P на входе будет больше чем 60 этм, то это избыточное давление поi эситгя в вьl ходном канале Д гидроцилиндрэ. гЭорл«, лзизобретt ния

Циркуляци гоно-заливочное угтроиствп для испытания скважин, содержащее ци линдрическии полый корпус с о< евым и радиальными каналами, в котором установлены дифференциальная ээпорнэя втулка с о:новным каналом и фиксатором, гидроцилиндр с камерой, в которой установлен дифф рс:нциальныи поршень, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства за счет возможнос ги обеспечения задан нои депрессии на пласт без разрушения слагающих его пород, оно снабжено обратным клапаном, установленным в корпусе над дифференциальной запорной втулкой и выполненным с центральным осевым кана лом, расположенными соосно осевому каналу запорной втулки. которая выполнена со сгупенчатыми радиальными каналами в верхней части для сообщения радиальных каналов корпуса с его полостью нэд обратным клапаном при спуске устройства до заданного уровня, гидроцилиндр размещен в нижней части корпуса и выполнен с радиальными дросселирующими каналами для сообщения камеры гидроцилиндра под и над поршнем соответственно с полостью корпуса аод запорной втулкой и прост рангтвом за ним, а обратный клапан установлен с возможностью

1654563 при ее перемещении в крайнее верхнее положение. ляг. 3

Составитель А, Симецкая

Техред М.Моргентал

Редактор Н. Рогулич

Заказ 1939 Тираж 365 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 перекрытия ступенчатых радиальных каналов дифференциальной запорной втулки

5в

Фиг. 4 г

Корректор Т. Малец