Компоновка пластоиспытателя

16.11.2020

В состав компоновки пластоиспытателя, помимо названных выше, входит еще ряд узлов. Рассмотрим кратко назначение узлов полной компоновки.

Фильтр. Предназначен для пропуска жидкости из пласта в пластоиспытатель в период опробования и для задержания сравнительно крупных частиц скелета пласта, которые могут содержаться в пластовой жидкости; в случае проникновения в пластоиспытатель такие частицы могут абразивно изнашивать клапаны и другие элементы аппарата либо закупоривать каналы с малым проходным сечением, например штуцер.

Фильтр состоит, как правило, из двух секций, разделенных между собой заглушкой. Верхняя секция представляет собой патрубок с резьбой на концах, в стенках которого профрезерованы продольные щели шириной не более 3 мм для прохода жидкости. Нижняя же секция имеет радиальные отверстия для сообщения со скважиной.

Если в пластовой жидкости содержится значительное количество сравнительно крупных твердых частиц, во время фильтрации жидкости при опробовании такие частицы могут закупоривать щели, создавать на верхней секции своего рода фильтрационную корку. Гидравлическое сопротивление такой корки может быть весьма большим. По мере закупорки щелей и роста гидравлического сопротивления скорость притока пластовой жидкости уменьшается. Четко разграничить уменьшение скорости притока вследствие закупорки щелей от уменьшения скорости притока, обусловленного другими причинами, можно путем сопоставления давлений в верхней секции и в скважине во время опробования. Для этого в обе секции помещают глубинные манометры; манометр в нижней секции регистрирует давление в скважине. Значительное различие в показаниях этих манометров является признаком закупорки щелей.

К нижней секции снизу присоединяют опорный башмак.

В период опробования фильтр должен находиться непосредственно против того участка пласта, из которого предстоит получить приток жидкости. Если расстояние от этого участка до забоя больше длины фильтра, к нему снизу присоединяют одну или несколько толстостенных бурильных труб и на нижнюю трубу навинчивают башмак. Трубы, расположенные ниже фильтра, образуют хвостовик.

Пакер. Пакер служит для герметичного разобщения подлежащего опробованию объекта от остальной части скважины. Для опробования используют пакеры механического и гидравлического действия. На рис. 15 показан современный пакер с раздвижной металлической опорой. Он состоит из полого штока 5, на который насажен цилиндрический резиновый уплотнительный элемент 4, корпуса 2 с верхним переводником 1, нажимной головки 3, лепестковой металлической опоры 5 для уплотнительного элемента, нижнего переводника 7 и шпоночного соединения для передачи вращения от корпуса к штоку и нижнему переводнику.

Если башмак фильтра поставить на забой и на него создать осевую нагрузку частью веса колонны бурильных труб, корпус пакера будет перемещаться вниз относительно неподвижного штока, который через нижний переводник соединен с фильтром. При перемещении корпуса вниз нажимная головка прижимает резиновый элемент к металлической опоре и сдавливает его в осевом направлении; при этом в радиальном направлении резиновый элемент расширяется и плотно прижимается к стенкам скважины, если первоначальный зазор между элементом и стенками невелик. Лепестковая опора, образованная металлическими пластинами, под влиянием осевой сжимающей нагрузки на пакер раздвигается и сокращает свободный кольцевой зазор между стенками скважины и паке-ром, препятствуя таким путем затеканию в этот зазор резины при радиальном расширении уплотнительного элемента.

По окончании опробования при приложении к пакеру осевой растягивающей силы резиновый элемент сокращается в радиальном направлении, а пластины лепестковой опоры возвращаются в исходное транспортное положение.

Для надежной пакеровки необходимо соблюдать следующее соотношение между диаметрами резинового элемента dп и ствола скважины dс в месте установки пакера:
Компоновка пластоиспытателя

В период опробования нижние узлы пластоиспытателя могут быть прихвачены. Чтобы облегчить освобождение их, в компоновку пластоиспытателя включают гидравлический ясс. Принцип действия таких яссов рассматривается в курсе «Технология бурения».

Опробователь. Это основной узел пластоиспытателя. В состав его входят (рис. 16):

а) уравнительный клапан 6, предназначенный для облегчения перетока промывочной жидкости, вытесняемой пластоиспытателем, из подпакерного пространства в надпакерное при спуске (а при подъеме — в противоположном направлении), уменьшения возникающего при этом гидродинамического давления и обеспечения выравнивания давлений над и под пакером перед освобождением последнего по окончании опробования;

б) главный, или впускной, клапан 9, который должен предотвращать поступление промывочной жидкости в полость колонны труб в период спуска пластоиспытателя в скважину и подъема из нее и, напротив, пропускать в эту полость пластовую жидкость в период опробования;

в) тормозная камера 4 с поршнем 5, часто именуемая гидравлическим реле времени, предназначенная для задержки открытия впускного клапана 9 на некоторый наперед заданный интервал времени после создания на пластоиспытатель осевой сжимающей нагрузки;

г) штуцер 1 для ограничения скорости притока пластовой жидкости в период опробования и уменьшения ударной нагрузки на хвостовик в момент открытия впускного клапана;

д) шток 2 и корпус 3, предназначенные для размещения перечисленных выше устройств, а также для передачи осевых усилий и вращающего момента от колонны труб к расположенным ниже узлам пластоиспытателя.

В период спуска пластоиспытателя в скважину шток 2 занимает наивысшее положение относительно корпуса 3; отверстия впускного клапана 9 герметично закрыты гильзой 8; сальник 7 находится выше отверстий уравнительного клапана 6, поэтому последний открыт и промывочная жидкость, вытесняемая пластоиспытателем, может перетекать из подпакерного пространства через внутренние полости фильтра, ясса и клапан 6 в кольцевое пространство скважины над пакером. При создании же осевой сжимающей силы для пакеровки шток 2 опускается относительно корпуса 3 в нижнее положение; при этом сначала сальник 7 закрывает отверстия уравнительного клапана 6, а затем нижний конец штока 2 выходит из гильзы 8, открывая отверстия главного клапана 9.

Сжимающая осевая нагрузка на пластоиспытатель при спуске может возникнуть неожиданно, если башмак фильтра или пакер сядут на сужение или на выступ в стволе скважины. Для того чтобы при внезапном появлении сжимающей нагрузки не открылся преждевременно главный клапан пластоиспытателя, в конструкцию опробователя введена тормозная камера 4, поршень 5 которой посажен с некоторой свободой на наружную проточку штока 2. Поршень делит полость камеры 4 на две части — нижнюю и верхнюю; они могут сообщаться друг с другом только через узкий канал в поршне, если на пластоиспытатель действует осевая сжимающая сила, а также через гораздо большего сечения зазор между поршнем и штоком, открывающийся в случае приложения к пластоиспытателю осевой растягивающей силы.

Когда шток 2 под действием осевой сжимающей силы стремится опуститься вниз относительно корпуса 3, вместе с ним должен перемещаться поршень 5. Перемещению же поршня препятствует жидкость, находящаяся в нижней части камеры 4. Так как в этот период жидкость может перетекать из нижней части камеры в верхнюю только через узкий канал в поршне, то скорость опускания штока и поршня будет зависеть от гидравлического сопротивления этого канала, а длительность перемещения из верхнего крайнего положения в нижнее (а следовательно, и промежуток времени от момента создания осевой сжимающей силы до момента открытия отверстий главного клапана) — также от объема тормозной камеры.

Гидравлическое сопротивление узкого канала можно регулировать изменением длины его и вязкости жидкости в камере. Для этого поршень сделан из двух деталей, соединяемых друг с другом с помощью ленточной резьбы; резьба же нарезана так, что между вершиной витка одной детали и впадиной витка смежной образуется небольшой зазор. Длина узкого канала прямо пропорциональна числу витков резьбы, находящихся в зацеплении.

После изготовления пластоиспытателя на заводе гидравлическое реле времени тарируют, т. е. экспериментально определяют тот промежуток времени tот после создания осевой сжимающей нагрузки Pот, по истечении которого откроется главный впускной клапан. Чтобы оценить срок открытия впускного клапана после создания сжимающей нагрузки при опробовании в условиях скважины, можно воспользоваться формулой

где lот, lи — длина узкого канала при тарировке и при опробовании объекта в скважине соответственно; nот, nи — вязкость жидкости в тормозной камере при температуре и давлении в период тарировки и опробования соответственно; Ри — величина осевой сжимающей нагрузки при опробовании.

Из формулы (3.2) видно, что на срок открытия главного клапана большое влияние оказывает вязкость жидкости в тормозной камере. Вязкость же жидкости может сильно изменяться при изменении температуры. Целесообразно поэтому в качестве рабочей применять такую жидкость, вязкость которой при забойных температуре и давлении позволит обеспечить необходимую задержку открытия главного клапана.

Запорный клапан. Служит для прекращения притока пластовой жидкости в полость колонны бурильных труб при закрытом уравнительном клапане. Задачи опробования более полно могут быть решены при использовании запорного клапана многократного действия, позволяющего несколько раз прерывать и затем опять возобновлять приток пластовой жидкости в бурильные трубы без нарушения пакеровки.

Циркуляционный клапан. Этот клапан позволяет промывать скважину после завершения опробования и освобождения пакера, а также устанавливать всевозможные ванны (нефтяную, водяную, кислотную) в случае прихвата бурильных труб. Цель промывки — заменить промывочную жидкость в скважине, которая могла в период опробования газироваться, на свежую, негазированную, а также, если необходимо, вытеснить пластовую жидкость из колонны бурильных труб на дневную поверхность.

Измерительные приборы. Перед спуском в скважину в пластоиспытателе устанавливают глубинные манометры и глубинные термометры для регистрации давления и температуры в период опробования. Обычно для размещения приборов используют специальные переводники. Рекомендуется устанавливать несколько глубинных манометров: в фильтре, между главным и запорным клапанами и над запорным клапаном. Весьма желательно над запорным клапаном устанавливать также дебитограф.

Приборы должны быть рассчитаны на несколько более широкий диапазон температур и давлений, чем ожидаются в скважине в интервале опробования. Длительность работы часовых механизмов самописцев этих приборов должна быть достаточна для регистрации параметров в течение всего периода опробования. Желательно, чтобы самописцы начинали регистрацию незадолго до пакеровки пластоиспытателя.

Пробоотборники. Для отбора пробы пластовой жидкости в период опробования при давлении, максимально приближающемся к пластовому в данном горизонте, используют специальные пробоотборники. Схема пробоотборника показана на рис. 17. Пробоотборник размещают ниже запорного клапана пластоиспытателя. При создании осевой нагрузки на пластоиспытатель для пакеровки патрубок 1 вместе с крестовиной 4, укрепленной в нем, перемещается вниз относительно корпуса 2; при этом пружины 5 сжимаются, а клапаны 7 пробоотборной камеры 6 открываются. В период опробования пластовая жидкость, поступающая в пластоиспытатель, движется вверх как по кольцевому зазору между корпусом 2 и пробоотборной камерой 6, так и через внутреннюю полость камеры. При снятии сжимающей нагрузки по окончании опробования патрубок 1 вместе с крестовиной 4 перемещается вверх относительно корпуса, а клапаны 7 под действием пружин 5 герметично закрывают полость пробоотборной камеры 6. Вентильный узел 3 служит для отбора пластовой жидкости из пробоотборной камеры после подъема пластоиспытателя на дневную поверхность.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна