устройство для управления впуском флюида

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.

Описание изобретения к патенту

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.