Випробувачі пластів багатоциклової дії
Характерною особливістю випробувачів такого типу є можливість створення великої кількості (у разі потреби) відкритих і закритих циклів під час випробування пластів. Це дозволить отримати більш достовірну інформацію для визначення гідродинамічних характеристик випробовуваного пласта. Також конструкція вузлів випробувача дозволяє обертати колону труб протягом всього періоду випробування, що практично виключає можливість її прихоплення, а також відбирати пробу пластового флюїду в герметичний контейнер для проведення фізико-хімічних досліджень. Обладнання зберігає свою працездатність при перепадах тиску на пакері до 40 МПа та температурі оточуючого середовища до 200 0С.
На сьогодні використовують комплекси багатоциклового випробувального обладнання діаметрами 146, 127, 95, 80 і 65 мм, а можливі варіанти компоновок показані на рисунку 2.26.
Перший тип компоновки (рисунок 2.26 а) передбачає можливість випробування пласта, розташованого нижче пакеруючого елемента. Для здійснення необмеженої кількості відкритих та закритих періодів випробування, в компоновку включено пристрій для роздільного обертання колони труб, який встановлюється безпосередньо під випробувачем пластів.Другий тип компоновки (рисунок 2.26 б) передбачає встановлення розподільного пристрою між двома пакерами з використанням пристрою для роздільного обертання колони труб.
Для випробування пласта розташованого між двома пакерами використовують компоновку показану на рисунку 2.26. в.
Кількість та технологія створення відкритих і закритих періодів для схем б і в така ж, як і для схеми а.
Основними вузлами багатоциклових компоновок, конструкції яких раніше не розглядались є: багатоцикловий випробувач пластів, пристрій для роздільного обертання колони труб, пробовідбірник, гідравлічний штуцер.
Багатоцикловий випробувач
На рисунку 2.27 показана схема багатоциклового випробувача. Він складається з корпусних перевідників 7, 12, 16, 18 і 23, усередині яких розташований шток 9 з приймальним клапаном 21. Зверху на шток нагвинчений перевідник 7, який
з’єднаний з кожухом 10. На зовнішніх поверхнях перевідників 7 і 12 є в наявності шестигранні ділянки, і такі ж ділянки передбачені на внутрішній поверхні кожуха 10. Завдяки цьому забезпечується можливість передачі обертового моменту через перевідник 7 і корпус випробувача вузлам, які розташовані нижче нього.
У верхній частині перевідника 12 встановлений розділювальний поршень 13 з внутрішніми і зовнішніми герметизуючими кільцями. Кільцевий простір між розділювачем і ущільнюючими кільцями сальникового вкладиша 17 заповнений робочою рідиною (наприклад авіамастилом МС-20).
Камера заповнюється через заливні отвори, які потім закривають герметично кільцем 26. У середній частині штока 9 змонтований поршень 1, в стінках якого просвердлені осьові канали малого діаметру і послідовно з’єднані між собою. До торців штока притиснуті металеві кільця. Отвори впускного клапана відмежовані від затрубного простору втулкою 24.
Під час спуску випробувача у свердловину промивальна рідина через порожнисті штоки розташованих нижче вузлів потрапляє в порожнину перевідника 23 і через радіальні отвори зрівноважувального клапана витісняється в затрубний простір. У процесі спуску тиск усередині гальмівної камери, заповненої робочою рідиною, завдяки рухомому розділювальному поршню 13 підтримується рівним гідростатичному тиску стовпа промивальної рідини в затрубному просторі.
При передачі на випробувач стискуючого навантаження шток 9 своїм виступом притискується до кільця і гальмівна рідина з нижньої камери перетікає у верхню тільки по лабіринтній кільцевій щілині, що утворена стінками каналів і стержнів. В міру перетікання рідини шток 9 разом з приймальним клапаном 21 і гільзою 10 зрівноважувального клапана повільно переміщується вниз відносно корпуса, в результаті чого забезпечується потрібне сповільнення в закритті зрівноважувального і відкритті приймального клапанів випробувача пластів.
В момент, коли герметизуючі кільця поршня 1 опиняться нижче радіальних отворів перевідника 12, гідравлічний опір перетіканню рідини зникає, і шток випробувача разом зі втулкою зрівноважувального клапана під дією стискуючої дії миттєво переміщується в крайнє нижнє положення.
При відкритому положенні приймального клапана його герметизуюча втулка 24 розташовується в центральному каналі перевідника 23, тобто знаходиться поза межами потоку пластового флюїду, який через зміщенні осьові канали і впускні отвори приймального клапана поступає в порожнисті штоки розташованих вище вузлів і далі в колону труб.
По закінченні часу першого відкритого періоду випробування колону труб припіднімають на висоту 1,2-1,8 м, при цьому розтягуюча сила передається штоку 9, який долаючи силу тертя в герметизуючих сальниках, вільно переміщається вверх.
Після закриття приймального клапана розтягуюча сила через гільзу 20 зрівноважувального клапана передається на корпус випробувача, який жорстко з’єднаний з розташованим нижче розсувним механізмом, що виключає можливість передчасного відкриття зрівноважувального клапана.
При повторній передачі на шток випробувача стискуючого навантаження приймальний клапан випробувача пластів знову відкриється.
Таким чином, шляхом осьових переміщень колони труб можна здійснювати необмежену кількість відкритих та закритих періодів випробування.
По закінченні процесу випробування (або при закритті приймального клапана) шток 9 під дією розтягуючого навантаження зміщується відносно поршня 1 на 5-8 мм. При цьому його ущільнюючий буртик відходить від конусного сідла кільця і гальмівна рідина вільно перетікає з верхньої частини камери в підпоршневий простір по широкому зазору між штоком і внутрішньою стінкою поршня.
При подальшому русі вверх після певного розтягу розсувного механізму відбувається зрив гільзи зрівноважувального клапана і промивальна рідина із затрубного простору через радіальні зазори в перевіднику 18 потрапляє в підпакерний простір, забезпечуючи вирівнювання тисків під і над пакером.
Пристрій для роздільного обертання колони труб “УРВ-127”
Пристрій призначений для забезпечення обертання колони труб над пакером з метою попередження прихоплення інструменту, а також для попередження передчасного
відкриття зрівноважувального клапана в момент закриття впускного клапана випробувача пластів.
На рисунку 2.28 показаний загальний вид такого пристрою, який складається з перевідника 8, корпуса розділювача 2 і корпуса штока 10. Усередині корпуса 2 розділювача 4 розташований шестигранний робочий шток 1, що знаходиться в постійному зачепленні з корпусом 2. В свою чергу, корпус 2 через перевідник 8 жорстко з’єднаний з штоком 9, який розташований усередині корпуса 10. В шток 9 вгвинчений розділювальний шток 12, а між їх торцями в спеціальній виточці встановлений опорний підшипник 11, верхня опора якого має напівсферичну форму. В нижній частині розділювального штока 12 встановлена герметизуюча гумова втулка 13. З верхньої сторони перевідника 8 в спеціальну проточку вставлена розділювальна трубка 5 з надітими на неї герметизуючими елементами 3 і 7. Ця трубка утримується з допомогою грундбукси 6. Пристрій “УРВ” встановлюється безпосередньо під випробувачем пластів і при спуску в свердловину та підйомі з неї він знаходиться у розтягнутому стані.
При передачі стискуючої сили штоки вільно переміщаються в крайнє нижнє положення до контакту нижньої опори підшипника 11 з верхнім торцем перевідника 14. При цьому шток 9 виходить із зачеплення з корпусом 10. Після пакерування свердловини і відкриття впускного клапана випробувача пластів тиск у внутрішній порожнині пристрою різко знижується і стає рівним тиску у трубах. В результаті цього відбувається перерозподіл сил, які діють за рахунок гідравлічної неврівноваженості на рухомі деталі пристрою (штоки 1 і 9).
При передачі на обладнання розтягуючої сили шток розпочне переміщатись вверх тільки після закриття впускного клапана випробувача пластів. Крім того, в нижньому, або проміжному положенні штока 1 відносно корпуса 2 можна вільно обертати колону труб. Через корпус 2, який постійно знаходиться в зачепленні з штоком 1, обертання передається на штоки 9 і 12. Таким чином, пристрій дозволяє обертати колону труб в процесі відкритих і закритих періодів випробування. По закінченні випробування натяганням колони труб спочатку закривається впускний клапан випробувача пластів, потім розпочинається переміщатись вверх шток 1, після чого розтягуюча сила через корпус 2 і перевідник 8 передається на шток 9, який при переміщенні в крайнє верхнє положення входить в зачеплення з корпусом 10. При використанні цього пристрою в комплекті випробувального інструмента запірно-поворотній клапан не застосовують.
Пробовідбірники
Пробовідбірники призначені для відбору проб пластового флюїду під час випробування. В багатоциклових комплектах інструменту використовують два типа пробовідбірників: з механічним та гідравлічним управлінням. Більш досконалими є другі і схема конструкції такого пробовідбірника показана на рисунку 2.29. Він складається з корпусних перевідників 1, 6, 8 і 10. У порожнині верхнього перевідника 1 розташований
корпус гідравлічного перемикача 3. В корпусі перевідника 6 вмонтовано замикаючий пристрій, який складається з порожнистого гвинта 11, всередині якого встановлений підпружинений штифт 12. Для переводу проби в контейнер передбачені два отвори, які закриті пробками 13 і 14. В розширеній частині перевідника 6 розташована пружина 7, завдяки якій порожнистий шток 4 утримується в крайньому верхньому положенні при спуску пробовідбірника в свердловину. У тілі перевідника 8 передбачені отвори для приєднання ручного насоса і витіснення проби флюїду з порожнини пробовідбірника в контейнер.
Пробовідбірник встановлюється нижче випробувача пластів. Після спуску КВІ, установки пакера і відкриття впускного клапана випробувача пластовий флюїд через порожнисті штоки розташованих нижче вузлів, проникає у внутрішню порожнину пробовідбірника. Камерні клапани останнього закриваються після закінчення випробування, в кінці закритого періоду перед зняттям пакера.
Перед підійманням випробувача тиск в пробовідбірнику буде рівний пластовому. Розташована в каналі Г кулька перекриває доступ промивальної рідини усередину пробовідбірника. За рахунок різниці тисків шток 4 переміщується вниз до тих пір, доки отвір Д не з’єднається з отвором Е. При зміщенні штока 4 вниз його отвір Б опиниться нижче герметизуючих кілець 9, а герметизуючі кільця на штоку 4 перекриють кільцевий простір у втулці 5 з гніздом. При цьому циліндрична проточка А суміститься з штифтами 12, які утримують шток 4 в крайньому нижньому положенні. Таким чином порожнина В пробовідбірника з відібраною пластовою пробою буде герметично ізольована.
Після підйому з свердловини пробовідбірник розгвинчують в замкових різьбах від решти вузлів комплексу; відгвинчують пробку 14 і вгвинчують трійник з манометром і відводом в контейнер. Потім відгвинчують на 3-4 оберти пробку 13 і вимірюють тиск усередині пробовідбірника, після чого відкривають голковий вентиль на трійнику і переводять пластову пробу в контейнер.