SU991031A1 - Recirculation valve for formation testers - Google Patents

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности; а именно к устройвам для слива жидкости из труб при спускоподъемных операциях и промывки скважин.The invention relates to the oil and gas industry; namely, devices for draining fluid from pipes during tripping and flushing wells.

Известна также конструкция циркуляционного клапана, которая состоит из корпуса с выполненными в нем осевым, аксиальным каналами и радиальным каналом, сообщающим полость труб' с затрубным пространством, й дифференциального поршня, скрепленного с седлом срезным элементом — шпилькой. Седло жестко связано с корпусом и установлено в осевом канале [1].Also known is the design of the circulation valve, which consists of a housing with axial, axial channels and a radial channel communicating the pipe cavity with the annulus, th differential piston fastened with a saddle shear element - a pin. The saddle is rigidly connected to the body and installed in the axial channel [1].

При необходимости открытия клапана в трубах создается избыточное давление.If necessary, open the valve in the pipes creates excessive pressure.

Благодаря гидравлической неуравновешенности дифференциального поршня по отношению к трубному давлению происходит срез шпильки, после чего дифференциальный поршень сдвигается вниз, сообщая затрубное пространство с полостью труб. Однако гидравлическая неуравновешенность дифференциального поршня по отношению к трубному давлению является и основным недостатком этой конструкции. Так как в глубоких скважинах, когда часть бурильных труб предварительно заполняется жидкостью, при спускоподъемных операциях на поршень постоянно ⁵ действуют гидродинамические нагрузки и за счет разности площадей поперечного сечения на верхнем и нижнем концах Поршня может произойти срез шпильки, удерживающей его в верхнем положении, что приводит к преждевременному открытию клапана. Кроме того, в процессе испытания скважин с аномально высоким пластовым давлением при закрытом устье в трубах также _}5 может происходить преждевременное срабатывание клапана. По этим причинам применение данной конструкции также ограничено и она _ не может быть рекомендована для работы в глубоких скважинах.Due to the hydraulic imbalance of the differential piston with respect to the pipe pressure, the stud is cut off, after which the differential piston moves downward, communicating the annulus with the pipe cavity. However, the hydraulic imbalance of the differential piston with respect to pipe pressure is also a major disadvantage of this design. Since in deep wells, when part of the drill pipe is pre-filled with fluid, during tripping operations the piston is constantly subjected to ⁵ hydrodynamic loads and due to the difference in cross-sectional areas at the upper and lower ends of the piston, the pin can be cut to hold it in the upper position, which leads to to premature valve opening. In addition, in the process of testing wells with an abnormally high reservoir pressure with a closed mouth in the pipes, also _{} 5} premature valve actuation can occur. For these reasons, the use of this design is also limited and it _ cannot be recommended for working in deep wells.

²⁰ Наиболее близким к изобретению является циркуляционный клапан для испытателей пластов, содержащий корпус с осевым и радиальными каналами, втулку с седлом, связанную с корпусом посредством срезного^-~ элемента, и узел выравнивания давления, установленный под втулкой [2]. ²⁰ Closest to the invention is a circulation valve for formation testers, comprising a body with axial and radial channels, a sleeve with a seat connected to the body by means of a shear ^- element, and a pressure balancing unit installed under the sleeve [2].

Недостаток указанного клапана заключается в том, что он имеет низкую надежность pa- j боты из-за возможности преждевременного срабатывания его.The disadvantage of this valve is that it has low reliability pa-j bots due to the possibility of premature operation of it.

Целью изобретения является повышение .. надежности работы клапана за счет предотвращения преждевременного срабатывания его. jqThe aim of the invention is to increase .. the reliability of the valve by preventing its premature operation. jq

Указанная цель достигается тем, что в циркуляционном клапане для испытателей пластов, содержащем корпус с осевым и радиальными каналами, втулку с седлом, связанную с корпусом посредством ; срезного элемента, и узел выравнивания давления, установленный под втулкой, узел выравнивания давления, выполнен в виде жестко связанного с корпусом патрубка с поршнем, образующим с корпусом полость, гидравличес- ₂₀ ки связанную с затрубным пространством: скважины.This goal is achieved by the fact that in the circulation valve for formation testers, comprising a housing with axial and radial channels, a sleeve with a saddle connected to the housing by; shear element and the pressure equalization assembly mounted beneath the bushing, the pressure equalizing unit is designed as a sleeve rigidly associated with the piston housing forming a cavity casing ₂₀ ki hydraulically connected to the annulus Borehole.

На чертеже изображен циркуляционный клапан при спуске в скважину, продольный разрез.The drawing shows a circulation valve during descent into the well, a longitudinal section.

Циркуляционный клапан состоит из корпуса с радиальными каналами‘2 и 3, седла 4, жестко закрепленного с корпусом срезной шпилькой 5. Внутри корпуса размещены втулка 6, жестко связанная с корпусом, дифференциальный поршень 7 с возможностью осево · го перемещения относительно корпуса. Между втулкой 6, корпусом 1 и дифференциальным поршнем 7 образована камера 8, сообщенная через канал 3 с затрубным _; пространством. Между втулкой 6, седлом 4 и корпусом 1 предусмотрена камера 9. Чтобы при перемещении седла 4 до упора со втулкой 6 каналы и 10 .получили сообщение между собой, объем камеры 9 выполнен равным или меньшим объема камеры 8. Для удержания дифференциального поршня 7 в нижнем положении по отношению корпуса, между корпусом 1 и дифференциальным поршнем предусмотрена воздушная камера 11.The circulation valve consists of a housing with radial channels'2 and 3, a saddle 4, rigidly fixed to the housing with a shear pin 5. Inside the housing there is a sleeve 6, rigidly connected to the housing, a differential piston 7 with the possibility of axial movement relative to the housing. Between the sleeve 6, the housing 1 and the differential piston 7, a chamber 8 is formed, communicated through the channel 3 with the annular _; space. A chamber 9 is provided between the bushing 6, the saddle 4 and the housing 1. So that when the saddle 4 is moved all the way to the bushing 6, the channels and 10 receive a message between themselves, the volume of the chamber 9 is equal to or less than the volume of the chamber 8. To hold the differential piston 7 in the lower position relative to the housing, between the housing 1 and the differential piston, an air chamber 11 is provided.

Циркуляционный клапан опускается в скважину с комплектом испытательного оборудования. Если при спуско-подъемных операциях возникает необходимость в сливе жидкос ти из труб, внутрь труб сбрасывают шар 12, который устанавливается в седле и перекрывает центральный канал в нем. Внутри труб создают избыточное давление. В результате над и под седлом 4 возникает перепад давления, под действием которого шпилька 5 срезается, седло 4 перемещается вниз до упора со втулкой 6 и происходит сообщение каналов 2 н 10. При этом под действием перепада давления, образованного в камерах 9 и 8, дифференциальный поршень 7 перемещается вверх, освобождая полость для жидкости, вытесняемой из камеры 9. Затем в зависимости от конкретных условий испытаний через каналы 2 и 10 осуществляется обратная или прямая циркуляция жидкости. В процессе циркуляции седло 4 оста? ется в нижнем положении благодаря гидравлической уравновешенности его по отношению к трубному давлению.The circulation valve is lowered into the well with a set of test equipment. If during hoisting operations there is a need to drain the liquid from the pipes, a ball 12 is dropped inside the pipes, which is installed in the saddle and closes the central channel in it. Overpressure is created inside the pipes. As a result, a pressure drop arises above and under the seat 4, under the action of which the pin 5 is cut off, the seat 4 moves down to the stop with the sleeve 6 and the channels 2 n 10 communicate. Moreover, under the action of the pressure drop formed in chambers 9 and 8, the differential the piston 7 moves upward, freeing up the cavity for the fluid displaced from the chamber 9. Then, depending on the specific test conditions, reverse or direct fluid circulation is carried out through channels 2 and 10. In the process of circulation, a saddle of 4 ost? lowered due to its hydraulic balance with respect to pipe pressure.

Таким образом, исключение влияния затрубного и внутритрубного давления на перемещение седла полностью предотвращает преждевременное срабатывание клапана. Применение устройства позволит повысить геологе-экономическую эффективность исследования скважин.Thus, eliminating the influence of annular and in-tube pressure on the movement of the seat completely prevents premature valve actuation. The use of the device will improve the geological and economic efficiency of well research.

Claims (2)

Изобретение относитс  к нефтегазодобыва щей промьшшенности, а нменно к устройвам дл  слива жнг сости ю труб при спуско подьем}1ых операци х и промьшки скважин. Известна также конструкци  циркул ционного клапана, котора  состоит из корпуса с выполненными в нем осевым, аксиальным каналами и радиальным каналом, сообшающн полость труб с затрубным пространством,   дн$$ ренциального поршн , скрепленного с седлом фезным элементом - шпилькой. Седло жестко св зано с корпусом н установлено в осевом канале 1. При необходимости открыти  клапана в трубах создаетс  избыточное давление. Благодар  гидравлической неуравновешен; ности днфференцнального поршн  по отношению к трубному давлению происходит срез шпильки после чего дифференциальный поршень сдвигаетс  вниз, соо&ца  затрубное пространство с полостью труб. Однако гидравлическа  неуравновешенность дифференцнального поршн  по отношению к трубному давлению  вл етс  н основным недостатком этой конструкцни. Так как в глубоких скважинах , когда часть бурильных труб предварнтельно заполн етс  жидкостью при спускоподьемных операци х на поршень посто нно действуют гидродинамические нагрузки и за счет разности плошадей поперечного сечени  на верхнем н йижнем концах Поршн  может произойти срез шпильки, удерживающей его в верхнем положении, что приводит к преждевременному открытию клапана. Кроме того, в процессе испытани  скважин с аномально высоким пластовым давлением при закрытом устье в трубах также может происходить преждевременное срабатывание клапана. По этим причинам npHMOteнне данной конструкции также ограничено н она,не может быть рекомендована дп  работы в глубоких (жважннах. Нанболее близким к нзобретешпо  вл етс  циркул ционный клапан дл  испытателей пластов, содержащий корпус с осевым н радиальными каналами, втулку с седлом. св заш1ую с корпусом посредством среэноПТ эпемекта, и узел вьфавнивани  давлени , установленный под втулкой 2, Недостаток указанного клапана заключаетс в том, что он имеет низкую надежность работы из-за возможности преждевременного срабатывани  его. Целью изобретени   вл етс  повышение .. надежности работы клапана за счет предотвра щени  преждевременного срабатывани  его. Указанна  цель достигаетс  тем, что в циркул ционном клапане дл  .испытателей пластов, содержащем корпус с осевым и радиальными каналами, втулку с седлом, св занную с корпусом посредством срезного элемента, и узел выравнивани  давлени , установленный под втулкой, узел выравнивани  давлени , выполнен в виде жестко св занного с корпусом патрубка с поршнем, образующим с корпусом полость, гидравличес ки св занную с затрубным пространством скважины. На чертеже изображен Щ1ркул ционный клапан при спуске в скважину, продольный разрез. Циркул ционный клапан состоит из корпус 1с радиальными каналами-2 и 3, седла 4, жестко закрепленного с корпусом срезной шпилькой 5. Внутри корпуса размещены втул 6, жестко св за1ша  с корпусом, дифференциальный порщень 7 с возможностью осево го перемещени  относительно корпуса. Между втулкой 6, корпусом 1 и дифференциальным поршнем 7 образована камера 8, сообщенна  через канал 3 с затрубным , пространством. Между втулкой 6, седлом 4 и корпусом 1 предусмотрена камера 9. Чтобы при-перемещении седла 4 до упора со втулкой 6 каналы 2и 10 сообщение между собой, объем камеры 9 выполнен равным или меньшим объема камеры 8. Дл  удержани  дифференциального поршн  7 в нижнем положении по отнощению корпуса, между корпусом и дифференциальным поршнем предусмотрена воздушна  камера И. Циркул ционный клапан опускаетс  в скважину с комплектом испытательного обо рудовани . Если при спуско-подьемньк опер ци х возникает необходимость в сливе жидко ти из труб, внутрь труб сбрасывают шар 12, который устанавливаетс  ц седле и перекрьтает центральный канал в нем. Внутри труб создают избыточное давление. В результате над и под седлом 4 возникает перепад давлени , под действием которого шпилька 5 срезаетс , седло 4 перемещаетс  вниз до упора со втулкой 6 и происходит сообщение каналов 2 н 10. При этом под действием перепада давлени , образованного в камерах 9 и 8, дифференциальный поршень 7 перемещаетс  вверх,. освобожда  полость дл  жидкости, вытесн емой из камеры 9. Затем в зависимости от конкретеых условий испытаний через каналы 2 и 10 осуществл етс  обратна  или пр ма  циркул ци  жидкости. В процессе циркул ции седло 4 оста етс  в нижнем положении благодар  гидравлической уравновешенности его по отношению к трубному давлению. Таким образом, исключение вли ни  затрубного и внутритрубного давлени  на перемещение седла полностью предотвращает преждевременное срабатывание клапана. Применение устройства позволит повысить геолого-экономическую эффективность исследовани  скважин. Формула изобретени  Циркул ционный клапан дл  испытателей пластов, содержащий корпус с осевым и радиальными каналами, втулку с седлом, св занную с корпусом пофедством срезного элемента, и узел выравнивани  давлени , уста новленный под втулкой, отличающийс  тем, что, с целью повыщени  надежности работы клапана за счет предотвращени  преждевременного срабатывани  его, узел выравнивани  давлени  вьтолнен в виде жестко св занного с корпусом патрубка с поришем, образующим с корпусом полость, гидравлически св занную с затрубным пространством скважины. Источники информации, прин тые во виимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N 626195, кл. Е 21 В 49/00, 1967. The invention relates to the oil and gas industry, and especially to devices for discharging pipe joints during the run-down} of the first operations and well drilling. Also known is the design of a circulating valve, which consists of a body with axial, axial channels and a radial channel made in it, communicating with the cavity of the pipe with the annulus, the piston fastened to the saddle by a ferrule. The seat is rigidly connected to the body and is installed in the axial channel 1. If it is necessary to open the valve, an overpressure is created in the pipes. Thanks to hydraulic unbalanced; In order to maintain the differential piston in relation to the pipe pressure, the stud is cut, after which the differential piston moves downward, co-amping the annulus with the pipe cavity. However, the hydraulic imbalance of the differential piston with respect to pipe pressure is the main disadvantage of this design. Since in deep wells, when part of the drill pipe is preliminarily filled with fluid during tripping, the hydrodynamic loads constantly act on the piston and due to the difference in cross-sectional areas at the upper lower ends of the piston, a pin can be cut to hold it in the upper position, which leads to premature opening of the valve. In addition, in the process of testing wells with abnormally high reservoir pressure when the wellhead is closed in the pipes, a premature valve operation may also occur. For these reasons, the HPMOTE of this design is also limited to it. The dp work in deep (well-known. The closest to the current invention cannot be recommended is a circulation valve for reservoir testers, including a housing with axial and radial channels, a sleeve with a saddle. the housing by means of a SreoPT epemect, and a pressure ablation unit installed under sleeve 2. The disadvantage of this valve is that it has a low reliability of operation due to the possibility of its premature operation. is an increase in the reliability of the valve by preventing its premature actuation. This goal is achieved by the fact that in a circulation valve for formation testers containing a housing with axial and radial channels, a sleeve with a saddle connected to the housing by shear element, and a pressure equalization unit installed under the sleeve; the pressure equalization unit is made in the form of a rigidly connected with the casing of the nozzle with a piston forming a cavity with the casing, hydraulically connected with the annular m wellbore space. The drawing shows the Shch1rculation valve during the descent into the well, a longitudinal section. The circulation valve consists of a housing 1 with radial channels-2 and 3, a seat 4 rigidly fixed to the housing with a shear pin 5. Inside the housing there is a sleeve 6, which is rigidly connected to the housing, differential differential 7 can be axially moved relative to the housing. Between the sleeve 6, the housing 1 and the differential piston 7 is formed a chamber 8, communicated through the channel 3 with the annular space. A chamber 9 is provided between the bushing 6, the saddle 4 and the housing 1. In order to move the saddle 4 all the way to the bushing 6, the channels 2 and 10 communicate with each other, the volume of the chamber 9 is equal to or less than the volume of the chamber 8. To keep the differential piston 7 in the lower position in relation to the housing, an air chamber I is provided between the housing and the differential piston. A circulation valve is lowered into the well with a set of test equipment. If, when running, it becomes necessary to drain the liquid from the pipes, a ball 12 is dropped into the pipes, which is installed at the saddle and closes the central channel in it. Overpressure inside the pipes. As a result, a pressure differential occurs above and below the saddle 4, under the action of which the pin 5 cuts off, the saddle 4 moves down to the stop with the sleeve 6 and the channels 2 n 10 communicate. Under the action of the pressure differential formed in chambers 9 and 8, the differential piston 7 moves upwards. freeing a cavity for the fluid displaced from chamber 9. Then, depending on the specific test conditions, a reverse or direct circulation of the fluid is carried out through channels 2 and 10. During circulation, the saddle 4 remains in its lower position due to its hydraulic balance with respect to pipe pressure. Thus, eliminating the effect of annular and in-line pressure on the movement of the seat completely prevents premature valve actuation. The use of the device will improve the geological and economic efficiency of well testing. An Invention Circulation Valve for formation testers comprising a housing with axial and radial channels, a sleeve with a saddle connected to the housing with a sheath of a shear element, and a pressure equalization unit installed under the sleeve, characterized in that in order to increase the reliability of the valve By preventing its premature actuation, the pressure equalization unit is designed as a rigidly connected with the casing pipe with porish forming a cavity hydraulically connected with the annular space with the casing. well. Sources of information taken for review in the examination 1. The author's certificate of the USSR N 626195, cl. E 21 V 49/00, 1967. 2.Авторское свидетельство СССР N 309115, кл. Е 21 В 21/00,1%2 (прототип).2. Authors certificate of the USSR N 309115, cl. E 21 V 21 / 00,1% 2 (prototype).