Устройство для исследования скважин и опробования пластов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН И ОПРОБОВАНИЯ ПЛАСТОВ, содержащее корпус, насос с камерой и электромеханическим приводом с поршнем , концевые выключатели, полый шток с поясками, гидравлические пакеры , канал для отбора проб, выходящий 8 пространство между пакерами и сообщенный с пробоотборной камерой , камеру, сообщающуюся со скважиной , переливной клапан, отличающ е е с я, тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства путем проведения испытаний нескольких объектов за одну спуско-подъемную операцию, оно снабжено дополнительной камерой, в которой установлены дополнительный клапан и дифференциальная втулка, взаимодействующая с верхним торцом дополнительного клапана и с нижним торцом полого штока, а поршень выполнен полым и имеет в нижней части ограничитель, взаимодействующий в крайнем верхнем положении с верхней частьюполого штока, снабженной нако (Л нечником с выступом, при этом пробоотборная камера выполнена проточной и сооб|цена с всасывающей линией насоса , полый шток снабжен дополнительными поясками для герметизации пробо- ; отборной камеры, а полости пакеров о ю :л х сообщены со скважиной через канал штока, дополнительную камеру и дополнитёльный клапан. 30

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) др Е 21 В 49/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ;:

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (z1) 34о20о3/22-о3 (22) 18.02.,82 (46) 30.06.83. Бюл. Ь 24 (72) П.А. Бродский, В.A. Исякаев, В.Н. Чижов, 3.И. Ильина, В.А. Миро" нов и В.В. Ульянов (71) Калининское отделение Всесоюзного научно-исследовательского и про ектно-конструкторского института геофизических исследований геологоразведочных скважин (53) 622.243.68(088.8} (56) 1. Авторское свидетельство СССР и 735759, кл. Е 21 В 49/02, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

М 876982, кл. Е 21 В 49/02, 1980.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке и 3274368/22"03, кл. E 21 В 49/10, 1981 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

СКВАЖИН И ОПРОБОВАНИЯ ПЛАСТОВ, содержащее корпус, насос с камерой и электромеханическим приводом с порш-. нем, концевые выключатели, полый шток с поясками, гидравлические пакеры, канал для отбора проб, выходящий в пространство между пакерами и сообщенный с пробоотборной камерой, камеру, сообщающуюся со скважиной, переливной клапан, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства путем проведения испытаний нескольких объектов за одну спуско"подъемную операцию, оно снабжено дополнительной . камерой, в которой установлены дополнительный клапан .и дифференциальная втулка, взаимодействующая с верхним торцом дополнительного клапана и с нижним торцом полого штока, а поршень выполнен полым и имеет в нижней части ограничитель, взаимодействующий в крайнем верхнем положении с верхней частью полого-штока, снабженной наконечником с выступом, при. этом пробоотборная камера выполнена проточной и сообщена с всасывающей линией насоса, полый шток снабжен дополнитель ными поясками для герметизации npo6o-; отборной камеры, а полости пакеров сообщены со скважиной через канал штока, дополнительную камеру и дополнительный клапан.

1025881

Изобретение относится к геохимическим и геофизическим методаи исследования скважин, а именно к уст" ройстваи, спускаеиыи на каротажном кабеле и предназначено для проведения оперативных исследований скважин методом испытания пластов, и решения ряда геологических задач путем опре" деления гидродинаиических свойств пластов и характера ик насыщенностй. 1О

Известно устройство для исследова" ния скважин и опробования пластов, содержащее насос с электромеханичес-. ким приводом, клапаны, гидравлические. пакеры, канал для отбора. проб, выходящий в пространство между пакераии и затвор пробоотборной камеры с индивидуальиыи приводои Pt).

Однако конструкция устройства сложна, а качество отбираемой пробы ухуд" 30 шается из-за постоянного контакта е проточной пробоотборной каиере пластоеой и скважинной жидкостей, посколь" ку выходное отверстие из проточной

° г1робоотборной каиеры в иоиент прокачки постоянно открыто.

Известное устройство для исследования скважины и опробования пластовp содержащее насос, клапаны, гидравлические пакеры, индивидуальный привод 39 затвора, канал для отбора проб, еы« ходящий в пространство иежду пакерем, пробоотборник, переливной клапан, позволяющий регулировать давление в nsкерах $2).

Однако конструкция данного устрой ст за сложна ввиду наличия инди Ви дуального привода затвора, Динамические перегрузки, возникающив при реверсировании движения поршня насоса по Е упорам, снижают надежность работй электродвигателя.

Указанные недостатки устранения s устройстве для исследования скважин и опробования пггастов, содержащем корпус, насос с камерой и электромеханическим приводом с поршнеи, каналы со всасывающим и нагнетательныи кла панами, полый шток с поясками, гидравлические пакеры. к дя отбра 50 проб, выходящий в пространство между пакерами и сообщенный пробоотборнЬй камерой, переливной клапан, конечные выключатели, взаимодействующие с

0 поршнем асоса толкателяии с гадпРу жииенными упорами, дополнительные . камеры, одна из которых имеет дополнительный толкатель и разделительный поршень, разделяющий камеру на верхнюю полость, заполненную воздухои, и нижнюю полость, заполненную жидкостью, другая - загерметизированная верхним пояскои полого штока, заполненная жидкостью и сообщающаяся каналами с нижней полостью первой дополнительной камеры, а третья - имеющая гидрозатвор> заполнена воздухои и загермети" зирована нижнии пояком полого штока, причеи дополнительный толкатель расФ положенный в верхней полости первой дополнительной каиеры взаимодействует с поршнем насоса .в его крайнем нижнеи положении g 3).

Однако .ограниченная возможность устройства, позволяющая за спускоподъеиную операцию провести испытание только одного объекта снижает эффективность его работы.

Цель изобретения - повышение эффективности устройства путеи проведения испытаний нескольких объектов за одну спускоподъемную операцию. укаэанная цель достигается теи, что устройство для исследования скважин иопрабоеаиия пластов, содержащее корпус, насос с камерой и злектроиеханическим приводом с гн>ршнеи, конечные выключатели, полый шток с поясками, гидравлические пакеры, канал для отбора проб, выходящий в пространство между пакераии и сообщенный с пробоотбориой камерой, камеру, сообщающуюся со скважи" ной и перелиеной клапан, снабжено дополнительной камерой, в которой установлены дополнительный клапан и дифференциальная втулка, взаииодейс1еуащая с верхним торцом дополнительного клапана и с нижним торцбм полого штока, а поршень выполнен полым и ииеет в нижней части ограничитель, взаимодействующий е краинем верхнеи положении с верхней частью полого штока, снабженной неконечникои с выступои,при этом пробоотборная камера выполнена проточной и сообщена с всасывающей линиЕй. насоса, полый шток снабжен доаолйительныии поясками для герметизации пробоотборной каиеры, а полости пакерое сообщены со скважиной через канал штока, дополнительную каиеру и дополнительный клапан

Конструкция устройства поясняется чертежом.

Устройстно содержит .корпус 1, электромеханический привод 2, насос

3 с камерой 4, концевыми выключателя"

3 . 102588 ми 5 и Ь, пластинчатыми пружинами 7 и 8, клапанами 9 и 10., клапан 11, гидравлические пакеры 12, полости которых соединены между собой, нагнетательный канал 13, переливной регулируемый и управляемый в зависимости от давления в пакерах клапан 14, полый шток 15, верхняя часть которого, имеющая форму ступенчатого стержня, расположена в полости поршня насоса 10 и имеет на конце наконечник с выступом 16. На штоice 15 установлены также разделительный поясок 17, закрывающий выходное отверстие 18 проточной пробоотборной камеры, разделительный поясок 19, закрывающий входное отверстие 20 проточной пробоотборной камеры, разделительные пояски 21 и 22.

Устройство содержит также камеру 23, сообщенную со скважиной посредством радиальных отверстий 24. и осевого ка" нала в полом штоке 15, камеру 25, сообщенную с яолостьэ пакеров 12. Нижний конец полого штока 15 герметично входит до упора в дифференциальную втулку 26, установленную s камеру 27 и сообщенную со скважиной., Верхний конец клапана .28 выходит в камеру 27, а нижний конец подпружинен. Иежпоясковая полость клапана 28 уравновешена и союбщается с полостью пакеров. Устройство содержит канал для отбора проб 29, канал 30, радиальные отверстия 31, канал 32, ограничитель 33, установленный в полости поршня насоса. 11реобразователь-давления 34 осуществляет контроль за работой прибора, а резистивиметр 35, контроль за ,характеристикой-пластовой жидкости.

; Канал 32 соединяет надпакерную и подпакерную зоны с помощью радиальных отверстий 31, осевого канала в штоке

15 и камеры 27.

Устройство работает следующим обра" зом.

8 исходном положении подпружинен- 4 ный клапан 28 закрыт и разобщает полость пакеров 12 от скважины; разделительный поясок 22 разобщает камеру 25,.сообщенную с полостью пакеров 12 от камеры 23, сообщенной со 0 скважиной посредством радиальных от»

- - верстий 24 .и осевого канала в штоке

15; разделительный поясок 21 разоб° щает камеру 23 от камеры, сообщенной с каналом для отбора проб 29. Ы

После установки устройства на исследуемый объект включается питание

° конечных выключателей 5 и 6 и приво1 4 да 2 насоса 3 ° Поршень насоса 3 поступательно перемещается вниз с закрепленной на нем пластинчатой пружиной

7, причем последняя входит в контакт с толкателем выключателя 5 и выключает его. Направление движения поршня меняется на противоположное и ан перемещается вверх. Перемещаясь вверх, пружина 8 поршня насоса входит в контакт с толкателем выключателя 6 и выключает его, направление движения поршня меняется и он перемещается вниз. Таким образом, поршень.совершает возвратно-поступательное движение.

Скважинная жидкость по каналу 29 через входное отверстие 20, выходное отверстие 18 по каналу 30 через клапан 9 поступает в камеру 4 насоса 3.

При движении поршня насоса вниз происходит нагнетание жидкости через клапан 10, по каналу 13 через клапан

11 s полость гидравлических пакеров

12. Раздуваясь, пакеры изолируют от ствола скважины исследуемый объект.

При дальнейшей работе насоса осуществляется вызов притока из пласта и закачка пластовои жидкости в пакер до тех пор, пока создаваемое избыточное давление е полости пакеров превысит запирающее усилие пружины переливного клапана 14, после чего он открывается, клапан 11 под действием избыточного давления в полости пакеров надежно запирает ее, а переливной клапан 14, оставаясь открьпым, сообщает канал 13 со скважиной. Таким образом, при дальнейшей работе насоса происходит откачка пластовой жидкости через канал для отбора проб

29, входное отверстие 20, проточную камеру, являющуюся пробоотборником, выходное отверстие 18, канал 30, клапан 9, .камеру 4 насоса 3. Поршень насоса вытесняет поступившую пластовую жидкость из камеры 4 через клапан 10, канал 13, переливной клапан 14 в скважину, одновременно производится измерение гидродинамических параметров пласта преобразователем давления

34 и дается характеристика состава жидкости, которая контролируется резистивиметром 35.

По окончании откачки жидкости из пласта, конечные выключатели 5 и 6 отключаются. Поршень насоса 3, перемещаясь вверх, выходит из рабочего интервала, ограниченного конечными выключателями, Это достигается нали1025881 чием пластинчатой пружины 8, закрепленной на поршне, которая деформируясь под воздействием толкателя выключателя 6, позволяет переместиться поршню насоса дополнительно вверх, 5 причем толкатель скользит по поверхности пружины 8.

Наконечник 16, закрепленный на стержневой части полого штока 15, входит в зацепление с ограничителем

33, установленным в нижней части поршня и шток 15 перемещается вместе с поршнем насоса вверх. При этом раз" делительный поясок 17 закрывает выходное отверстие 18, а разделительный поясок 19 перекрывает входное отверстие 20 пробоотборной проточной камеры. Таким образом, происходит герметизация пробы в проточной пробоотборной камере. Затем разделитель- 20 ный поясок 21 выходит в камеру, сообщенную с каналом для отбора проб и сообщает камеру 23, связанную со скважиной, с межпакерным пространством через канал 29. Разделительный поясок 22 выходит в камеру 23 и сообщает ее с камерой 25 и полостью пакеров. Таким образом, происходит сброс избыточного давления из внутренней полости пакеров 12, которые ввиду 30 своей эластичности принимают исходное положение, устройство возвращается на поверхность с загерметизированной пробой.

При отсутствии притока из пласта, а также если необходимо исследовать ряд объектов за- одну спускоподъемную операцию, исследование этих объектов проводится с помощью преобразователя давления 34 и резистивиметра 35, без 40 отбора пробы .с каждого испытываемого объекта, а отбор пробы для геохимического анализа проводится выборочно из какого-то одного объекта. В этом случае устройство работает следующим образом.

После окончания откачки жидкости иэ пласта отключается питания током конечных выключателей 5 и 6, и поршень насоса 3» перемещаясь вниз вы 50 ходит из рабочего интервала, ограниченного конечными выключателями. Это достигается наличием пластинчатой пружины 7, закрепленной на поршне, которая, деформируясь под воздействием толкателя выключателя 5, позволяет переместиться поршню насоса дополнительно вниз. При этом толкатель выключателя 5 скользит по поверхности пружины 7.

Перемещаясь вниз, поршень насоса 3 своей нижней тарелкой взаимодействует с уступом, выполненным на стержневой части олого штока 15 и расположенным в камере 4 насоса. 3. Под воз-, действием поршня полый шток 15 перемещается вниз вместе со втулкой 26, которая, взаимодействуя с верхним концом клапана 28, открывает его, тем самым сообщая полость пакеров 12 со скважиной. Происходит сброс избыточного давления из полости пакеров и они возвращаются в исходное положение.

Площадь втулки 26, воспринимающая гидростатическое давление скважины, выбрана такой, что передает усилие большее и противоположно направленное усилию, стремящемуся переместить шток вниз, Перемещение же штока вверх от усилия, передаваемого полому штоку этой втулкой, ограничивается тем, что втулка упирается в уступ корпуса уст- ройства.

Включается привод насоса 3 таким образом, чтобы поршень насоса перемещался вверх. Под воздействием гидростатического давления скважины втул ка 26 и опертый на нее шток 15 также будут перемещаться вверх до тех пор, пока втулка не упрется в уступ корпуса устройства, t.е. займет исходное положение. flop действием пружины клапан 28 переместится вверх и разобщит полость пакеров 12 от скважины. Устройство готово для исследования следующего объекта.

Использование изобретения позволяет за одну спускоподъемную опера-. цию производить опробование и иссле; дование скважины последовательно на нескольких горизонтах, как на продуктивных пластах, так и при отсутствии притока жидкости.

1025881

ВНИИПИ Заказ 4521/27

Тираж 603 Подписное .Филиал nllfl "Патент", г.Ужгород,Ул,Проектная;4