Устройство для исследования скважин и опробования пластов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН И ОПРОБЫВАНИЯ ПЛАСТОВ, содер ,жащее корпус, насос с камерой и электромеханйческим приводом с поршнем, каналы со всасывающими и нагнетательными клапанами, полый шток с поясками , гидравлические пакеры, канал для отбора проб, выходящий в пространстве между пакерами, пробоотборньгю камеру, камеры,сообщающиеся со скважиной,переливной клапан,конечные выключатели,толкатели с подпружиненными упорами,взаимодействуюйще с поршнем насоса,дополнительный толкатель, взаимодействующий: с першнем масоса в его крайнем нижнем положении, полый шток с поясками, о т л и ч а ю щ е е с я Teiv, 4TOj с целью повышения качества отбираемой пробы и упрощения конст ® рукцйи, оно снабжено впускным клапаном , установленшлм на дополнительном толкателе, а провоотборная камера расположена на всасывающей магистрали между каналом для отбора проб и всасывающим клапаном насоса.

СОЮЗ ССВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ЗШ Е 21 В 49/02

Ф

I г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОсудАРственный нОмитет сссР пО делАм изОБРетений.и oTHpblTHA (21) 3376157/22-03 (22) 30.12.81 (46) 15.07.83. Бюл. 9 26 (72) П.А. Бродский, В.A. Исякаев, В.H. Чижов, 3 И. Ильина и В.A. Миронов (71) Калининское отделение Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-конструкторского института геофизических исследований геологоразведочных скважин (53) 622.243.68(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 541977,- кл. Е 21 В 49/02, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 735759, кл. E 21 В 49/02, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 3274368/03, кл. Е 21 В 49/02, 1981(прототип) (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ . CICBAEHH И ОПРОБЫВАНИЯ ПЛАСТОВ, содер„„SU„„1028839 . А,жащее корпус, насос с камерой и влек тромеханйческим приводом с поршнем, каналы со всасывающими и нагнетательными клапанами, полый шток с поясками, гидравлическйе пакеры, канал для отбора проб, выходящий в пространстве между пакерами, пробоотборную камеру, камеры, сообщающиеся со скважиной, переливной клапан, конечные выключатели,толкатели с подпружиненными упорами,взаимодействующие с поршнем насоса,до полнительный толкатель, взаимодействующий. с першнем насоса в .его крайнем нижнем положении, полый шток с поясками, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества отбираемой пробы и упрощения конст Я рукции, оно снабжена впускным клапаном, установленным на дополнительном толкателе, а пробоотборяая камера расположена на всасывающей магистрали между каналом для отбора проб и всасывающим клапаном насоса.

1028839

Изобретение относится к геохимй = ческим и геофизическим методам исследования скважин, а именно и устройствам, спускаемым на каротажном кабеле и предназначенным для проведения оперативных исследований скважин методом испытания пластов, связанных с решением ряда геологических задач путем определения гидродинамических свойств .пластов и характера их насы-:, щения. 10

Известно устройство для исследования скважин и опробования пластов, опускаемое в скважину на каротажном кабеле, содержащее электромеханический привод, пробосборник, герметизи- 15 рующие элементы, иэолирук>щие объект исследования> и клапаны L1j.

Однако наличие пространства в герметиэирующих элементах, заполняемого буровым раствором, и отсутствие воз- >0 можности удаления его и смеси пластового флюида с фильтратом бурового раствора из зоны опробования приводят к искажению достоверности результатов исследований. 25

Известно также устройство для исследования скважин и опробования пластов. Это устройство содержит насос с электромеханическим приводом, клапаны„ гидравлические пакеры, канал для отбора проб, выходящий в пространство между пакерами, и затвор пробоотборной камеры с индивидуальным приводом, резистизиметр (2).

Недостатком этого устройства является сложность его конструкции, а также то, что качество отбираемой пробы ухудшается вследствие того, что проточная камера,предназначенная для отбора пробы, имеет в момент откачки жидкости из пласта в скважи- 40 ну постоянно открытое выходное отверстие, в результате чего скважинная и пластовая жидкости перемешиваются, а отсутствие возможности регулирования давления в полости паке-. 45 ров снижает надежность их работы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство, для исследования скважин и опробывания пластов, которое содержит корпус, насос с камерой и электромеханическим приводом с поршнем, каналы со всасывающими и нагнетательными клапанами, полый шток с поясками, гидравлические пакеры, канал для отбора проб, выходящий в пространство между паке рами, "глухую" пробоотборную камеру, камеру, сообщающуюся со скважиной, переливкой клапан и плунжер, конечные60 выключатели и взаимодействующие с поршнем насоса толкатели с подпружиненны ли .упорами, три дополнительные камеры, одна из которых имеет дополнительный толкатель и разделительный 65 поршень, разделяющий камеру на верхнюю полость, заполненную воздухом, и нижнюю полость, заполненную жидкостью, другая загерметизирована верхним пояском полого штока, заполненная жидкостью и сообщающаяся каналами с нижней полостью первой дополнительной .камеры, а третья, имеющая гидрозатвор, заполнена воздухом и загерметизирована нижним пояском полого штока, дополнительный толкатель, расположенный в верхней полости первой дополнительной камеры, имеющий возможность взаимодействовать с поршнем насоса в erî крайнем нижнем положении 3 J.

Недостатком этого устройства является то, что наличие в нем камеры с гидрозатвором и камеры с разделительным поршнЮм, верхняя полость которой заполнена воздухом, а нижняя жидкостью, усложняет конструкцию и условия обслуживания устройства при эксплуатации, кроме того, наличие

"глухой" пробоотборнойкамеры, находящейся под атмосферным давлением в момент отбора пробы, приводит к

:возникновению явления резкой депрессии, вследствие разницы давлений в пробоотборнике и гидростатического

:в скважине, воспринимаемого гидравлическими пакерами„ в результате которой происходит перемешивание пластовой жидкости со скважинной, находящейся в отстойной зоне отбора между пакерами, что значительно снижает качество отбираемой пробы при соизмеримости объема .пробоотборника и отстойной зоны в межпакерном пространстве, увеличение же объема пробоотборника делает устройстзо громоздким и неудобным в эксплуата-, ции.

Цель изобретения — повышение качества отбираеиой пробы и упрощение конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее корпус, насос с камерой и электромеханическим приводом с поршнем, каналы со всасывающими и нагнетательными клапанами, полый шток с пояс-, ками, гидравлические пакеры, канал для отбора проб, выходящий в пространство между пакерами„ пробоотборную камеру, камеры, сообщающиеся со скважиной, нереливной клапан, конечные выключатели, толкатели с подпружиненными упорами, взаимодействующие с поршнем насоса, дополнительный толкатель, взаимодействующий с поршнем насоса в его крайнем нижнем положении, полый шток с поясками, снабжено впускным клапаном, установленным на дополнительном толкателе, а пробоотборная камера расположена на всасывающей магистрали между каналом

1028839

После установки устройства на исследуемый объект включается питание током конечных выключателей 5 и 6 и привода насоса 3. Поршень насоса 3, поступательно перемещаясь вниз, входит в контакт поверхностью A с толкателем 8, который в свою очередь перемещает пружину 10 и упор 12, включая выключатель 6. Направление движения поршня меняется на противоположное и он поступательно перемещается вверх. Перемещаясь вверх, поршень насоса 3 входит поверхностью

Б в контакт с толкателем 7, перемещает его и через пружину 9 и упор 8 включает выключатель 5. Направление движения поршня меняется и он перемещается вниз. Таким образом, поршень насоса совершает возвратно-поступательное движение. Скважинная жидкость по всасывающей магистрали, а именно по каналу 33 через входное отверстие 28, проточную камеру 26, выходное отверстие 25, канал 34, всасывающий клапан 14, поступает в камеру 4 насоса.3. При возвратном движении поршня насоса вниз происходит нагнетание жидкости через клапан 13 по каналу 17 в камеру 18,. далее через клапан 15 в полость, гидравлических пакеров. Раздуваясь, пакеры изолируют от ствола скважины исследуемый объект. При дальнейшей работе насоса осуществляется вызов притока из пласта и закачка пластовой жидкости в па кера .до тех пор, пока сосздазаемое избыточное давление в полости пакеров превысит запирающее усилие пружины переливного клапана 19, после чего он открывается, клапан 15 пад для отбора проб и всасывающим клапаном насоса.

На чертеже приведено устройство для исследования скважин и опробова ния пластов, общий вид °

Устройство содержит корпус 1, 5 электромеханический привод 2, насос 3 с камерой 4, конечными выключателями

5 и 6, толкателями 7 и 8, пружинами

9 и 10, упорами 11 и 12 с клапанами — нагнетательным 13 и всасывающим

14; клапан 15, гидравлические пакеры 16, полости которых соединены между собой, нагнетательный канал 17, выходящий в камеру 18, переливной регулируемый и управляемый в зависи- 15 мости от давления в полостях пакеров, клапан 19, дополнительный толка":, тель 20, на котором .установлен впускной клапан 21, причем верхний конец штока выходит в камеру 4 насоса 3, а нижний подпружиненный — в камеру, сообщенную со скважиной; полый шток 22, верхний конец которого является поршнем 23 и расположен в воздушной камере, на штоке 22 установлены также разделительный поя сок 24, закрывающий выходное отверстие 25 проточной пробоотборной ка-. меры 26, разделительный поясок 27, закрывающий входное отверстие 28 проточной камерой, разделительные пояски 29 и 30, камеру 31., сообщенную со скважиной и камеру 32, соединенную с полостями пакеров, канал

33 для отбора проб, всасывающий канал 34, камеру 35, сообщенную со скважиной, и камеру 36, сообщенную каналом с камерой над верхней тарелкой поршня 23, контроль .за работой осуществляется датчиком давления 37.

Скважина сообщена с устройством пос- 40 редством осевого канала в штоке 22 и радиальных отверстий 38, выполненных в корпусе 1 устройства. Каме-. ра 31 соединена с осевым каналом штока 22 радиальным отверстием 39, а верхняя полость пакеров — с камерой 32 каналом 40. Характеристика состава жидкости дается резистивиметром 41, установленным на всасывающем канале 34. Канал 33 для отбора проб, входное отверстие 28, пробоотборная камера 26, выходное отверс-. тие 25, всасывающий канал 34, всасывающий клапан 14 составляют всасывающую магистраль.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении поршень 23 и связанный с ним шток 22 находятся в крайнем верхнем положении и удерживаются в этом поло>кении поддержи- 60 вающей пружиной, установленной в камере, заполненной воздухом под нижней тарелкой поршня 23, а также по мере спуска устройства в скважину гидростатическим давлением скважины 65 воспринимаемое штоком 22 и действующим снизу вверх. В этом положении разделительный поясок 30, расположенный на штоке 22, разобщает камеру 32, сообщенную с внутренней полостью пакеров каналом 40, от камеры 31, сообщенной посредством радиального отверстия 39 и осевого канала в штоке 22 со скважиной. Разделительный поясок 29 разобщает камеру, сообщенную с каналом для отбора проб 33 от камеры 31.

Шток 20 также находится в крайнем верхнем положении и удерживается в нем посредством пружины, на которую он опирается, установленную в камере, сообщенной со скважиной. Усилие пружины определено заранее и исключает самопроизвольное перемещение дополнительного толкателя 20 от избыточного давления создаваемого поршнем насоса в камере 4. Впускной клапан 21 в исходном положении разобщает камеру 35, сообщенную со скважиной, от камеры 36, заполненной воздухом и сообщенной с камерой над верхней тарелкой поршня 23.

1028839 действием избыточного давления в полости пакеров надежно запирает ее, а переливной клапан, оставаясь при этом открытым, сообщает камеру 18 и нагнетательный канал 17 со скважиной.

Таким образом, при.дальнейшей работе насоса происходит откачка пластовой жидкости через канал для .отбора пробы 33, входное отверстие 28, проточную камеру 26, выходное отверстие 25, канал 34, кла- 10 пан 14, камеру 4 насоса 3. Поршень насоса вытесняет поступившую пластовую жидкость из камеры 4 через клапан 13, канал 17, камеру 18, пере- ливной клапан 19 в скважину, одно- 5 временно производится измерение гидродинамических параметров пласта датчиком давления 37 и дается харак-. теристика состава жидкости, которая контролируется резистивиметром 41. 20

По окончании откачки жидкости из пласта конечные выключатели 5 и б отключаются от питания током. . Поршень насоса 3, перемещаясь вниз, выходит из рабочего интервала, ограниченного конечными выключателями, это достигается наличием пружины 12, которая сжимаясь, позволяет дополни. тельно перемещаться поршню насоса вниз. Перемещаясь, поршень насоса 3 своей нижней тарелкой входит в кон-. такт с верхним концом дополнительного толкателя 20. и перемещает его вниз. Впускной клапан 21, расположенный на дополнительном толкателе 35

20, перемещаясь вместе со штоком вниз, сообщает заполненную воздухом камеру 36 с камерой 35, сообщенной со скважиной. Таким. образом, скважинная жидкость под гидростатическим давлением поступает на верхнюю тарелку поршня 23, которая до открытия клапана 21 воспринимала только атмосферное давление воздуха, находящегося в камере 36, и вследствие того, что площадь верхней та релки поршня 23 больше площади нижнего конца штока 22, на который действует гиДростатическое давление скважины, а нижняя подпружиненная

-тарелка поршня 23 постоянно находится в воздушной камере, поршень 23

H 3 HH c HBM шток пермещаются вниз. Насос отключается. Расположенные на штоке 22 пояски 24 и 27 при движении штока вниз перекрывают соответственно выходное отверстие

25 и входное отверстие 28 проточной пробоотборной. камеры 26. Таким обраl зом, происходит герметизация находящейся в проточной камере пластовой жидкости. После чего поясок 29 выходит в камеру 31 и сообщает канал для отбора проб со скважиной через осевой канал в штоке 22 и радиальные отверстия 39, происходит выравнивание давления в межпакерной зоне до гидростатического, разделительный поясок 30 выходит в камеру 32, организуя связь внутренней полости пакеров через канал 40, камеру 31 и 32, радиальное отверстие 39 .с осевым каналом в штоке 22, соединенным со скважиной. Таким образом, происходит сброс избыточного давления иэ внутренней полости пакеров 16, которые ввиду своей зластичности.возвращаются в исходное положение. Устройство возвращается на поверхность с загерметизированной пробой.

102 8839

J7

l5

zz

72

Составитель В. Стрельченко

Редактор Н. Киштулинец Техред A. Бабинец Корректор T.Ìèòðîâè÷

Заказ 4918/30 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Фйлиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4