Випробувач пластів типу ОПТ

Для випробування свердловин глибиною до 7000 м, де складні термобаричні умови, створено випробувач ОПТ-7-10, особливість якого в тому, що можна проводити відбір проби без вибуху кумулятивного заряду. Для управління роботою гідравлічної системи використовується золотниковий перемикач, який приводиться в дію електромагнітом. Випробувач ОПТ-7-10 розрахований на роботу з одножильним кабелем і складається з головки 1, балона 3, клапанної коробки 4, системи управління і компенсатора тиску 11 (рисунок 2.65).

Головка служить для кріплення приладу до кабелю з використанням звичайного наконечника. Вона з’єднана з верхнім мостом балона 3, на якому встановлений кран 2 і виконано гніздо під пристрій для вивільнення з балона газу, який в звичайному положенні закритий заглушкою. У гвинтовій канавці на поверхні балона розташований провід, що з’єднує жили кабелю з обмоткою електромагніта.

У клапанній коробці розташовані: притискуючий пристрій, герметизуючий башмак, вузол клапана, з’єднувальні канали гідравлічної системи та гільза - розподілювач системи управління.

Притискуючий пристрій складається з важільної лапи 13 і циліндра подвійної дії з поршнем 12. Коротке плече важеля лапи входить в паз поршня. При переміщенні останнього кінець довгого плеча важеля лапи відхилюється від інструменту, притискуючи башмак до стінки свердловини. Гумовий герметизуючий башмак 5 закріплений на металічному каркасі 6. Башмак оснащений осьовою втулкою, при допомозі якої і перехідної деталі, каркас башмака з’єднується байонетним затвором з клапанною коробкою. Вузол клапана складається з циліндра подвійної дії з поршнем-клапаном 15, що перекриває канал, по якому проба поступає в балон.

1-головка; 2-кран; 3-балон; 4-клапанна коробка; 5-гермети-зуючий башмак; 6-металевий каркас; 7-золотник 8- гільза перемикач; 9,14-пружина; 10-сердечник; 11-компенсатор тиску; 12-поршень; 13-ва-жільна лапа; 15-поршень-клапан; 16-електромагніт; 17-поршень-мультиплікатор

Рисунок 2.65-Випробувач пластів типу ОПТ-7-10

У вихідному положенні під дією пружини 14 клапан силою 700-800 Н притискується торцевою кромкою до мідної і фторопластової кільцевих прокладок. Прокладки розташовані на сідловині втулки башмака 5. В такому положенні клапан закриває канал від втулки до балона і в той же час з’єднує втулку башмака з свердловиною. В другому крайньому положенні клапан протилежним кільцем притискується до герметизуючих прокладок в днищі циліндра та ізолює втулку башмака від свердловини, з’єднуючи її з балоном. В такому положенні у балон випробувача поступає флюїд.

Система управління складається з золотникового перемикача, електромагніта 16 і поршня-мультиплікатора 17. Золотниковий перемикач служить для з'єднання різних каналів гідравлічної системи випробувача. Він складається з гільзи-розподільника 8 і розташованого в ній золотника 7. Гільза-розподільник кріпиться до клапанної коробки разом з електромагнітом. Золотник має дві герметизуючі смужки, які забезпечують надійну герметизацію при перепаді тиску на золотнику до 26 МПа. Золотник з’єднаний штоком з сердечником 10 електромагніта 16 і в звичайному положенні разом з сердечником відтискується вниз пружиною 9.

Поршень-мультиплікатор 17 складається з циліндра подвійної дії і поршня зі штоком, який переміщається в циліндрі, заповненому повітрям під атмосферним тиском. При тисках у свердловині від 4,0 до 30,0 МПа використовується поршень мультиплікатор, який має більшу площу перерізу штока; при тисках від 30,0 до 100,0 МПа - з малою площею перерізу. Це дає можливість підтримувати в широкому діапазоні гідростатичного тиску робочі перепади в гідравлічній системі не більше 22,0 МПа. Компенсатор 11 зрівноважує тиск в гідравлічній системі випробувача з тиском стовпа промивальної рідини.

Всі ущільнюючі елементи та башмак приладу виготовлені з термостійкої гуми на основі фторосиліконових каучуків. На штоку поршня-мультиплікатора, де діє найбільший перепад тиску, та інших відповідальних вузлах ставлять комбіноване ущільнення з фторопластових і гумових кілець.

При спуску в свердловину сердечник 10 електромагніта пружиною 9 утримується в нижньому положенні. Золотник 7 також знаходиться внизу і забезпечує з'єднання між собою циліндрів поршня-мультиплікатора 17, поршня-клапана 15, поршня 12 притискуючого пристрою та внутрішньої порожнини електромагніту 16. Внаслідок дії компенсатора 11 в усіх цих зонах встановлюється гідростатичний тиск промивальної рідини.

Оскільки шток поршня-мультиплікатора переміщається в циліндрі, заповненому повітрям, то тиск під його тарілкою перевищує гідростатичний. В результаті того, що під поршнем 12 притискуючого пристрою і в циліндрі поршня-клапана 15 тиск підвищений, притискуючий пристрій складений, а кільцева кромка торця клапана впирається у втулку башмака 5, герметизуючи балон 3.

Після встановлення випробувача навпроти інтервалу дослідження в обмотку електромагніта по кабелю подають струм. В результаті цього переміщується сердечник електромагніта, який переводить золотник у верхнє положення. При такому розташуванні золотника підвищений тиск передається з-під поршня-мультиплікатора в циліндр притискуючої системи, і поршень 12, переміщуючись вниз, висуває лапу 13 до контакту зі стінкою свердловини. Весь інструмент зміщується до протилежної стінки свердловини і невелика її ділянка герметизується башмаком 5. Потім під дією цього ж надлишкового тиску поршень-клапан 15, стискуючи пружину, переміщається в радіальному напрямку і відкриває канал для з'єднання з балоном 3, куди поступає флюїд.

Протягом всього часу відбору проби через обмотку електромагніта пропускають струм, сила якого приблизно в три рази менша за пусковий. Після завершення відбору проби струм вимикають і сердечник електромагніта з золотником під дією пружини повертаються в початкове положення.

Під час підйому інструмента на поверхню при пониженні тиску стовпа рідини і відповідно тиску в гідравлічній системі випробувача герметичність балона забезпечує пружина, яка притискує торець клапана до втулки башмака.

У випадку несподіваного вимкнення напруги чи обриву електричного кола в процесі відбору флюїду золотник автоматично повертається у вихідне положення, а опорна лапа закривається. Цим забезпечується безаварійність робіт.

За кожний цикл випробування деяка кількість робочої рідини перетікає з-під поршня-мультиплікатора в камеру компенсатора, і він переміщається вверх. У зв’язку з цим періодично (через декілька циклів) необхідно підкачувати робочу рідину під тарілку поршня-мультиплікатора.

Застосування у випробувачі золотникового перемикача попереджує гідравлічні удари в системі управління приладу та понижує ударні навантаження на його деталі, що спостерігається у випробувачах типу ОПК. Крім того, в ОПТ-7-10 менша небезпека заклинювання рухомих частин внаслідок температурних деформацій. Ця обставина, а також понижені робочі перепади тиску в гідравлічній системі забезпечують роботу цього приладу на великих глибинах, при високих температурах та гідростатичних тисках. При роботі з ним виключені трудомісткі процеси промивання та заряджання камер, промивання силового вузла, не потрібно спеціального персоналу для проведення прострілювальних та вибухових робіт.

У випробувачах типу ОПК над клапаном балонів (у підвідних клапанах і порожнині перфоратора) наявний значний вільний об’єм (до 0,66л). Під час заповнювання балона пробою газ, що поступає з пласта частково витискується рідиною в цей об’єм, а при закритті клапана балона відсікається і викидається в свердловину. Як показує досвід робіт з приладами ОПК, при повному заповненні балона рідиною це може призвести до втрати майже всього відібраного з пласта газу. При використанні ОПТ-7-10 можливість таких втрат виключена, оскільки рідина в балоні відіграє роль гідравлічного затвора і перешкоджає витоку газу через клапан в процесі підйому інструменту на поверхню.

Найкраще проводити роботи випробувачем після проміжного каротажу, який проводять через 200-300 м проходки, тому небажано відкладати випробування до завершення всіх геофізичних досліджень. Якщо в свердловині планується разом з випробуванням проводити відбір боковим ґрунтоносом, то спочатку необхідно провести випробування, оскільки при роботі боковим ґрунтоносом утворюються каверни, що може бути причиною негерметичності.