Переводники для установки приборов
ЛЕКЦИЯ 9 Пробоотборники для отбора проб, пакеры для испытания скважин, якорные устройства, распределители давления. Переводники для установки приборов, фильтры. Устройство, принцип работы, технические характеристики.
Пробоотборники для отбора проб
Пробоотборники устанавливают в комплектах испытательного оборудования с целью отбора проб пластового флюида при забойных условиях: забойных температуре, давлении и газонасыщенности. Это позволяет более надежно и качественно определить истинную нефтегазоводонасыщенностьпласта и изучить полнее и подробнее свойства пластовой жидкости, так как при любых других способах отбора жидкости на поверхности ее состав значительно видоизменяется, жидкость дегазируется, смешивается с ранее залитой жидкостью в трубы и приходится восстанавливать и оценивать все параметры флюида для забойных условий по косвенным показателям.
Существуют следующие способы отбора проб на забое скважины:
способы с применением специальных пробоотборников в виде отдельных узлов сборки;
способы с использованием стандартных пробоотборников, применяемых в нефтедобыче, которые устанавливаются в специальных переводниках и приводятся в действие каким-либо из клапанов испытательного оборудования, где исполнительный элемент (шток) подсоединяется к подвижному узлу — обычно запорно-поворотному клапану или испытателю пластов;
|
|
|
способы, связанные с отбором проб в замкнутую емкость, находящуюся между запорно-поворотным клапаном и испытателем пластов.
Пробоотборник ПИГ2 (рис. V.22, а)выполнен в виде отдельного узла сборки, в него входят корпусные детали: верхний и нижний переводники 1и 12 и корпусные переводники 7 и 9.
Внутри верхнего переводника 1 находится гидравлический переключатель 3, в нем расположен подвижный запорный шток 4, уплотненный по внутренней поверхности герметизирующими кольцами. Запорный шток удерживается в крайнем верхнем положении с помощью пружины 8, которая препятствует перемещению штока вниз при различных инерционных ударах при спуске оборудования в скважину.
Проточная пробоотборная камера представляет собой полость между запорным штоком 4 и корпусными переводниками.
В корпусе пробоотборника имеются клапаны для отбора проб: к нижнему клапану 10 подсоединяется при отборе пробы на поверхности насос, а с помощью верхних клапанов 6 пробы отбираются в специальные контейнеры и сосуды. Устанавливается пробоотборник ниже испытателя пластов.
Рис. V.22. Пробоотборник:
а) ПИГ2; б) ПО-95
Во время притока жидкость из подпакерной зоны через внутренние каналы оборудования поступает в пробоотборник, где проходит через каналы Д в штоке, внутреннюю проточную камеру пробоотборника и каналы Е в корпусе гидравлического переключателя, затем в расположенные выше узлы комплекта и, наконец, в бурильные трубы,
|
|
|
После окончания испытания при снятии пакера закрывается приемный клапан испытателя и открывается уравнительный клапан. Поскольку в полости оборудования над пробоотборником давление повышается, то шаровой обратный клапан 2, находящийся в канале гидравлического переключателя, перекрывает последний, и под действием гидростатического давления шток перемещается вниз до тех пор, пока отверстия А в штоке и В и Б в гидравлическом переключателе не совпадут, после чего давление над и под пробоотборником выравнивается и через капал Г жидкость начинает поступать из подпакерпого пространства в надпакерное.
В нижнем положении штока приемные отверстия камеры пробоотборника смещены и перекрыты уплотнительными кольцами втулки 11переводника 12. В верхней части камера перекрывается уплотнительными кольцами штока по внутренней поверхности втулки 5. В результате жидкость, оказавшаяся в камере, отсекается и поднимается на поверхность. Шток 4 удерживается в нижнем положении стопором, который попадает в цилиндрическую проточку Ж в поршне и фиксируется в ней.
|
|
|
Только после вытеснения жидкости из пробоотборника на поверхности стопор извлекается, и шток возвращается в исходное положение для использования в последующих работах.
Техническая характеристика пробоотборников приведена ниже.
Тип пробоотборника………….. ПИГ2-146 ПИГ2-127 ПИПЗ-80
Наружный диаметр, мм ……… 146 127 80
Длина, мм ............ …………… 1715 1620 1735
Полезная вместимость, см3….. 4800 2500 800
Минимальный диаметр канала,
мм…………………………….. 15 14 14
Длина рабочего хода, мм……. 215 150 170
Допустимая нагрузка, кН:
сжимающая…………….... 2700 1800 630
растягивающая (при
∆р =0÷45 МПа)..... …………. 2700—1150 1800—790 630
Допустимый крутящий момент,
кН·м…………………………... 92,0 55,6 16,8
Масса, кг............... …………. 170 150 50,5
Размер концевых резьб …….. 3-121 3-101 3-62
Пакеры для испытания скважин
Пакер — один из главных узлов комплекта испытательного оборудования. Он предназначен для герметичного перекрытия кольцевого пространства ствола скважины и изоляции испытываемого пласта от остальной части ствола скважины. От надежности пакеровки зависит успех операции в целом. Основная доля неудачных испытаний с применением испытателей пластов связана с негерметичностью пакеровки.
|
|
|
Основной конструктивный элемент пакера — резиновый цилиндрический уплотнитель, который после сжатия в вертикальном направлении изменяется по высоте и в то же время расширяется в диаметре настолько, что перекрывает все кольцевое пространство между колонной бурильных труб и стенками скважины или обсадной колонны, если пакер устанавливается в колонне. Применяемые при испытании пакеры отличаются друг от друга способом крепления и сжатия пакерующего элемента.
Рис. V.25. Пакеры:
а — с металлической опорой; б — с раздвижной резиновой опорой; в — секционный универсальный ПСУ; г — резино-металлического перекрытия ПРМП-1
Пакеры с металлической опорой выпускаются диаметрами 146, 95 и 65 мм и имеют шифр ПЦ-146, ПЦ-95 и ПЦ-65.
Техническая характеристика этих пакеров приведена ниже.
Тип пакера…………………………………… ПЦ-146 ПЦ-95 ПЦ-65
Наружный диаметр остова, мм…………….. 146 95 65
Диаметр сменного резинового элемента,
Мм…………………………………………… 220 145 92
195 135 87
180 115 78
170 109 67
Диаметр обслуживаемых скважин, мм…. 190 – 243 118 – 161 76 - 102
Нагрузка при пакеровке, кН …………… 100 – 150 60 – 80 10 - 50
Максимальный перепад давления, МПа… 35 35 35
Диаметр штока, мм………………………. 73 49 34
Допустимая растягивающая нагрузка,
кН…………………………………………... 600 250 150
Максимальная температура, °С…………… 170 170 170
Длина остова, мм………………………… 2300 1525 1410
Средняя масса, кг………………………… 180 65 35
Размер концевых резьб…………………. З – 121 З – 76 З - 50
При работе в скважине резиновый элемент может частично или полностью разрушиться. Это в основном происходит из-за перегрузки пакера — передачи на него большей сжимающей нагрузки, чем допустимая. На разрушение резинового уплотнителя также влияют забойная температура и природный газ, вступающий во взаимодействие с резиной пакера.
Пакеры с раздвижной резиновой опорой типа ПЦР выпускаются с наружными диаметрами их остова (корпуса) 178, 146, 95, 80 и 67 мм и имеют шифр ПЦР-178, ПЦР-146, ПЦР-127, ПЦР-95, ПЦ-80 и ПЦР-67. Техническая характеристика этих пакеров приведена ниже.
Тип пакера ………. ПЦР-178 ПЦР-146 ПЦР-127 ПЦР-95 ПЦ-80 ПЦР-67
Наружный диаметр
остова, мм ………. 178 146 127 95 80 67
Диаметр сменного
резинового элемента,
мм ………………… 245 220 145 145 87 92
270 195 135 135 92 87
180 115 98 78
170 108 67
Диаметр сменной
резиновой опоры,
мм ……………….. 245 220 109 87 92
92
98
Максимальная про-
дольная деформация
резинового элемента,
мм……………….. 350 350 — 330 — 240
Диаметр обслуживае-
мых скважин, мм …. 260-295 190-243 151-161 118-161 97-112 76-102
Нагрузки при па-
кровке, мм …….. 150-200 10-180 50-70 50-70 — 15-40
Максимальный пере-
пад давления, МПа… 45 45 45 45 45 45
допустимая растя-
гивающая нагрузка,
кН…………………… 1300 1300 790 700 200 200
Диаметр штока, мм… 90 73 52 52 40 34
Средняя масса, кг….. 200 150 66 41 31
Длина остова, мм….. 2373 1625 1420 1525 1425
Размер концевых
резьб……………….. З-121 З-121 З-76 З-62 З-50
Пакер резино-металлического перекрытия помимо резинового уплотнительного элемента включает еще узлы металлического перекрытия скважины. На рис. V.25, г приведена схема пакера резино-металлического перекрытия (ПРМП-1).
Пакеры ПРМП-1-170/190 и ПРМП-1-190/214 выпускаются диаметрами 170 и 190 мм и служат для перекрытия скважин диаметрами. 190 и 214 мм.
Техническая характеристика пакера приведена ниже.
Тип пакера……………….. ПРМП-1-190/214 ПРМГМ-170/190
Диаметр обслуживаемых
скважин,мм………………… 214 190
Длина, мм………………….. 2360 2330
Наружный диаметр, мм….. 190 170
Диаметр плашек метали-
ческого перекрытия в ра-
бочем положении, мм……. 210±1 186±1
Внутренний диаметр штока,
мм…………………………. 70 55
Осевая нагрузка, кН……. 80—120 80—120
Перепад давления, МПа…. 25 25
Масса, кг………………….. 150 130
Размер концевых резьб….. 3-133 3-133
Якорные устройства
Якорные устройства (якоря) механического действия устанавливаются под пакером и служат для опоры хвостовика с фильтром на стенки скважины или на стенки обсадной колонны, спущенной до кровли продуктивного пласта.
Основное достоинство проведения испытаний с якорными устройствами — возможность установки пакерного элемента не в строго определенном месте ствола скважины, как при испытании с опорой на забой, а в зависимости от состояния скважины в различных местах ее ствола. Не менее важным преимуществом испытаний с якорными устройствами является и то, что создаются все условия для проведения селективных испытаний на большом расстоянии от забоя скважины, не опасаясь за прихват хвостовика, что может произойти при работе с опорой на забой.
Рис. V.26. Якорное устройство ЯУ
При испытании скважин применяют якорные устройства типа ЯУ-170/190, ЯУ-190/214, предназначенные для работы в открытом стволе диаметром 190 и 214 мм [14], и ЯМ-95/168, ЯМ-95/140, ЯМ-65/114, предназначенные для установки на стенки обсадных колонн диаметрами 168, 140 и 114 мм.
Якорные устройства ЯУ (рис. V.26) состоят из: верхнего переводника 1, соединенного со штоком конусом 2, являющимся направлением для перемещения плашек 3; центратора с подпружиненными планками 6, над которым расположен толкатель 5; штока 8 с нижним переводником 10.
Упорные плашки, находящиеся в зацеплении с фиксатором 4, в исходном положении расположены в нижней части конуса и не мешают свободному перемещению якоря в скважине. При спуске центратор подпружиненными планками скользит по стенкам скважины вниз упирается об опору 7 и втулку 9 и удерживается от перемещения вверх по штоку 8 винтом, расположенным во втулке 9.
Толкатель плашек жестко соединен с центратором.
Для установки якоря в скважине необходимо после спуска его на заданную глубину приподнять колонну бурильных труб на 1—2 м и провернуть на 1,5— 2 оборота для вывода винта из зацепления с фасонным пазом втулки, затем плавно разгрузить инструмент на 200—250 кН. При разгрузке инструмента шток перемещается вниз, а центратор за счет контакта планок со стенками скважины остается на месте, тем самым перемещая толкателем плашки по направляющим пазам конуса. Упорные плашки после соприкосновения со стенкой скважины и упора в нее воспринимают на себя передаваемую нагрузку на пакер.
После окончания испытания натяжением колонны снимают нагрузку с пакера и плашек якоря. При этом шток якоря перемещается вверх относительно центратора, увлекая за собой винт, который входит в фигурный паз втулки и фиксирует центратор в исходном положении. Упорные плашки опускаются по направляющим конуса и входят в зацепление с фиксатором.
Якорные устройства ЯУ-170/190 и ЯУ-190/214 могут быть использованы в компоновках испытательного оборудования КИИ-146, КИИ-2-146, МИГ-146, МИГ-127. Их техническая характеристика приведена ниже.
Тип якорного устройства…………. ЯУ-190/214 ЯУ-170/190
Длина, мм…………………………. 2100 2000
Диаметр в транспортном поло-
жении, мм………………………… 190 170
Диаметр упорных плашек в рабочем
положении, мм……………………… 236 210
Внутренний диаметр штока, мм 70 60
Осевая нагрузка, кН………………… 200±20 250±20
Масса, кг…………………………… 100 120
Размер концевых резьб:
муфты……………………………. 3-133 3-133
ниппеля…………………………… По ГОСТ 5286-75
Якорные устройства ЯМ-95/168, ЯМ-95/140, ЯМ-65/114 используются с испытательным оборудованием КИИ-95 и КИИ-65. Они могут применяться с многоцикловым испытательным оборудованием МИК-95 и МИГ-80.
Техническая характеристика якорных устройств механического действия приведена ниже.
Тип механического якоря............... ЯМ-95/168 ЯМ-95/140 ЯМ-65/114
Диаметр обсадной колонны, мм. 168 140, 146 101, 114
Допустимый перепад давления
на пакере, МПа........................... 30 30 30
Диаметр, мм.................................... 132 109 84
Длина, мм......................................... 1600 1500 1500
Распределители давления
Распределители давления устанавливаются в сборке испытательного оборудования в случае использования двух пакеров для повышения герметичности пакеровки. Распределитель давления служит для равномерного распределения всего перепада давления между двумя пакерами, равного разности между гидростатическим давлением и трубным.
Испытание с двумя пакерами проводят в тех случаях, когда перепад давления превышает 30—35 МПа или когда коэффициент пакеровкипревышает 1,12— 1,14.
Принцип действия распределителей давления основан на использовании гидравлически неуравновешенного подвижного элемента, устанавливаемого в переводнике, находящегося между двумя пакерами.
Рис.V.28. Распределитель давления:
а — СевКавнефти; б — Волгограднефти
Указанный подвижный элемент располагается во время пакеровки таким образом, что давление в межпакерной зоне оказывается меньше давления в надпакерной и больше давления в подпакерной зонах.
Распределитель давления РУ-2 (рис. V.28, а), разработанный в Севкавнефти, состоит из верхнего 1, нижнего 7 и корпусного 3 переводников. В верхнем переводнике встроен перепускной клапан 2 с пружиной. В этом же переводнике имеется канал для пропуска жидкости в трубы.
В нижней части распределительного устройства помещен подвижный дифференциальный поршень, состоящий из гильзы 5 и втулки 4. В нижний переводник ввинчена трубка 6.
В процессе спуска в скважину поршень находится в нижнем положении, так как гидростатическое давление, действуя на неуравновешенную его площадь, прижимает его к торцу нижнего переводника.
При пакеровке, закрытии уравнительного клапана испытателя и открытии приемного клапана давление во внутренней части распределительного устройства снижается до трубного давления. В результате выталкивающая сила, действующая на поршень, связанная с гидростатическим давлением, хотя и по меньшей площади поршня, перемещает поршень вверх. Если верхний пакер герметично перекрыл ствол скважины, то в результате изменения объема межпакерного пространства за счет перемещения штока давление в этой зоне уменьшается. По мере снижения давления в межпакерной зоне наступает равновесие сил, действующих по внутренней площади поршня от давления во внутренней части распределителя давления и сил, действующих по наружной площади от давления жидкости в межпакерной зоне. Таким образом, общий перепад давления распределяется между верхним и нижнимпакерами. Если же верхний пакер негерметичен, то шток перемещается в верхнее положение. При этом весь перепад давления будет приходиться на нижний пакер.
После окончания испытания и открытия уравнительного клапана испытателя пластов давление во внутренней части распределителя давления станет равным гидростатическому. В результате шток перемещается в крайнее нижнее положение. Пакеры легко освобождаются, так как давления вподпакерной, межпакерной и надпакерной зонах выравниваются.
Распределительные устройства данной конструкции используются в комплектах испытательных инструментов МИГ-146, МИГ-127, МИК-95, МИГ-80.
Техническая характеристика распределителя давления приведена ниже.
Тип распределителя
давления........................... РУ2-146 РУ2-127 РУ-95 РУ-80 РУ-65
Наружный диаметр,мм. 146 127 95 80 65
Длина, мм....................... 873 865 840 960 870
Рабочий ход поршня, мм 190 190 190 180 180
Возможное давление
между пакерами............. (1,25— (1,32— (1,2— (1,2— (1,2—
1,38) ртр 1,48) ртр 1,3) ртр 1,3) ртр 1,3) ртр
Внутренний диаметр
канала, мм........................ 15 10 20 16 15
Допустимая нагрузка, кН:
сжимающая................... 3300 2450 800 600 400
растягивающая (при Δр
=45÷80 МПа)............... 1750 1300 250 200 150
Масса, кг.......................... 85 73 41 25 22
Размер концевых резьб... З-121 З-101 З-76 З-62 З-56
Распределитель давления Волгограднипинефти (рис. V.28, б) состоит из двух переводников 1 и 7, внутри которых расположены гайка 2 с упирающейся в нее пружиной 3, кольцевой поршень 4, запорная втулка 5 и пружина 6.
Распределитель давления спускается в закрытом состоянии. После установки пакеров и открытия приемного клапана испытателя пластов внутри распределителя давление снижается до трубного, и усилием гидравлической неуравновешенности запорная втулка 5 начинает перемещаться вверх.Величина перемещения втулки определяется силой действия пружины, которая регулируется гайкой 2.
При повышенном давлении между пакерами, близком к гидростатическому, втулка перемещается вверх и открываются нижние отверстия в нижнем переводнике, в результате чего давление в межпакерной зоне снижается и втулка возвращается в исходное положение. Если верхний пакергерметично перекрыл ствол скважины, то втулка останется в дальнейшем в нижнем положении и каждый из пакеров будет воспринимать часть общего перепада давления на пакерную систему. Если же верхний пакер перекроет негерметично ствол скважины, то давление в межпакерной зоне будет все время равным гидростатическому, а втулка будет находиться в верхнем положении; в итоге через отверстия в нижнем переводнике жидкость иззатрубного пространства будет перетекать в трубы, т. е. в этом случае система будет негерметична в целом.
Это основной недостаток рассмотренного распределителя.
Переводники для установки приборов
Переводники предназначены для установки в них манометров или термометров. Сами переводники могут быть смонтированы в различных частях сборки оборудования: над ЗПК, между ЗПК и испытателем пластов, под испытателем пластов, ниже пакера, а при селективном испытании—вмежпакерной зоне. В некоторых компоновках переводники для установки приборов служат также для подвески узлов испытательного оборудования на элеваторе при сборке оборудования.
На рис. V.29 приведены схемы конструкций переводников для установки приборов, разработанных для оборудования КИИ и МИГ. Переводник для установки приборов ПП-146, применяемый с комплектом КИИ-146, состоит из верхнего переводника 1, корпуса 3 и нижнего переводника 4 (рис. V.29, а). В верхнем переводнике расположена подвеска 2 для установки на ней манометра или термометра. Другой тип переводника показан на рис. V.29, б. Он состоит из верхнего 1 и нижнего 4 переводников, между которыми расположен корпус 3. К верхнему переводнику крепится подвеска 2, с которой соединена труба 6 для установки манометра 5. Манометр, установленный в трубе, подпружинен сверху пружиной, а снизу амортизирующим кольцом и удерживается в трубе заглушкой 7. Такие переводники применяют в комплектах КИИ-95, ПП-95, МИГ-146 и МИГ-127, ПП-146. Отличие переводников ПП2-146 состоит в том, что в их корпусном переводнике сделана проточка под элеватор.
Рис. V.29. Переводники для установки приборов ПП:
а, б, в — типы ПП; 1 — верхний переводник; 2 — подвеска; 3 — корпус; 4 — нижний переводник; 5 — прибор; 6 — кожух; 7 — заглушка; 8 —центратор
Кроме того, в верхнем переводнике иногда просверливаются отверстия для сообщения внутренней и наружной его частей. Тогда переводник может быть установлен только под пакером в хвостовике или же при селективном испытании в межпакерной зоне.
Переводник, показанный на рис. V.29, в, состоит из верхнего 1, корпусного 3 и нижнего 4 переводников. К верхнему переводнику крепится подвеска 2. При установке прибора в переводнике последний ввинчивается в подвеску. Такие переводники применяются в комплектах КИИ-65 и МИГ-80.
Техническая характеристика переводников для установки приборов приведена ниже.
Тип переводника для установки
приборов......................................... ПП2-146 ПП-95 ПП-80 ПП-65
Тип комплекта.............................. МИГ-146 КИИ-95 МИГ-80 КИИ-65
МИГ-127 МИК-95 МИГ-65
Наружный диаметр, мм................. 146 95 80 67
Длина, мм....................................... 2950 2500 2740 2575
Допустимая нагрузка, кН:
при сжатии................................. 2500 1300 100 150
при растяжении.......................... 2500—
1600 910 200 250
Масса, кг....................................... 196 88 72 36
Размер присоединительных
резьб.............................................. З-121 З-76 З-62 З-56
Фильтр
Фильтры служат для очистки жидкости, поступающей в трубы из подпакерной зоны и пласта, от крупных частиц породы, не допуская забивки каналов в узлах испытательного оборудования. Фильтры используют также для установки глубинных измерительных приборов.
Фильтры собираются из патрубков 2 с продольными щелями и замковых переводников 1 и 3. Один из вариантов фильтров приведен на рис. V.30.
Рис. V.З0. Фильтр
Фильтры отличаются от переводников для установки приборов только тем, что их корпус имеет щели. Конструкция верхнего переводника предусматривает возможность крепления в нем подвески для установки глубинных приборов и выполняется аналогично верхним переводникам переводников для установки приборов.
Техническая характеристика фильтров приведена ниже.
Тип комплекта..................... КИИ2-146 КИИ-95 КИИ-65
МИК-95 МИГ-65
Тип фильтра...................... Ф-146 Ф-114 Ф-95 Ф-65
Наружный диаметр, мм..... 146 114 95 65
Длина секций, мм
I 1980 1980 2480 2650
II
III
Толщина стенки, мм ....... 20 16 12 9,5
Размеры щели, мм:
ширина............................ 3 3 3 3
длина............................... 100 100 100 100
Масса, кг
Число щелей........................ 44 44 60 12
Размер присоединительных
Резьб..................................... З-121 З-76 З-50
Продолжение
Тип комплекта...................... МИГ-146 МИГ-127 МИГ-80
Тип фильтра....................... Ф2-146 Ф2-127 Ф-80
Наружный диаметр, мм...... 146 127 80
Длина секций, мм
I 750 1404
II 1000
III 1500 5120
Толщина стенки, мм ........ 20 16 12,5
Размеры щели, мм:
ширина........................... 3 3 3
длина............................... 100 48 100
Масса, кг.............................. 130 78 122
Число щелей....................... 32 16 36
Размер присоединительных
резьб..................................... З-121 З-101 З-62
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 381; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!