Устройство для опробования водоносных горизонтов в скважинах

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ 1204711 (511 4 E 21 В 49/08

Ц

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3678586/22-03 (22) 24.10.83 (46) 15.01.86, Бюл. Р 2 (71) Туркменский научно-исследовательский геолого-разведочный институт (72) А.Е.Едиев (53) 622 ° 243.68(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 237076, кл. Е 21 В 49/08, 1961.

Авторское свидетельство СССР

У 1008434, кл. F. 21 В 49/08, 1983. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРОБОВАНИЯ ВОДОНОСНЫХ ГОРИЗОНТОВ В СКВАЖИНАХ, содержащее спускаемый на колонне труб фильтр с заглушенным нижним концом и элементами крепления на забое скважины, пакерующий узел с эластичной оболочкой, закрепленной при помощи гаек на полом цилиндрическом корпусе, и впускным шариковым клапаном, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности, оно снабжено перепускной втулкой со сквозными окнами, расположенной с кольцевым зазором в корпусе пакерующего узла и закрепленной на колонне труб с возможностью вращения относительно корпуса пакера, причем шариковый клапан пакера выполнен с возможностью поочередного взаимодействия с окнами перепускной втулки и ее внешней стенкой.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено расположенным над пакерующим узлом впускным клапаном в виде жестко связанных между собой стержня и полусферы, сообщающим затрубное пространство с полостью колонны труб, причем

<0 плотность материала стержня меньше плотности материала полусферы.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что оболоч- M ка пакера снабжена кольцевым защитным эластичным кожухом в виде отдель-ных эластичных пластин с утолщенными концами, закрепленными в углублени- ЬР ях, выполненных в гайках пакеруюшего („ узла. 4ь

12047

Изобретение относится к исследованию и опробованию водоносных горизонтов в скважинах и предназначено для использования при эксплуатации гидрогеологических скважин. 5

Цель изобретения — повьшиние эксплуатационной надежности устройства.

На фиг. l и 2 показаны нижняя и верхняя части устройства в транс-. гортном положении соответственно; 10 на фиг.3 — узел пакерующего элемента в рабочем положении; на фиг.4 - перепускная втулка.

Устройство для опробования водоносных горизонтов в скважинах вклю- 15 чает спускаемый на колонне насосноксмпресссрных труб фильтр 1 (фиг. 1) с заглушенньп нижним концом. С фильтJ ром 1 посредством переходника 2 с леной резьбой соединен узел пакерую- 2Î щего элемента 3, взаимодействующий со стенками скважины 4 (фиг.3) и соединенный верхней частью через переходник 5 (фиг.2J с трубой 6, служащей для расхаживания и вращения в 25 ней колонны насосно-компрессорных труб 7, либо через перепускную втулку 8 непосредственно с концом колонны труб 7 (Ьи:.3) .

Внутренние диаметры колонны нассснс-ксмпресссрных труб 7 и перепускнсй втулки 8 обеспечивают опус-. кание в них труб меньшего диаметра которые используются при опробовании. Например для насссно-компрес- 35 сорных труб диаметром 73 мм может испсльзсва.ься вставная труба диаметром 33 ити 43 мм.

В случае использования трубы 6 на внутренней стенке у верхнего кон- @ па сквозно o oceBGIG канала узла пакерующего элемента 3 укреплены симметрично в радиальных направлениях пластины-ключи 9, которым соответствуют ответные пластины.-ключи

10, укрепленные также симметрично и радиально на конце колонны насоснс-компрессорных труб 7. Нластиныключи 9 и 10 служат упорами для отвинчивания узла пакерующего элемен- 5О та 3 B скважине 4 вращением колонны вправо„

На нижнем конце фильтра 1 укреплены в осевом направлении штыры 11 с заостренными концами, служащие для 55 ссзцейия "лора устройства в забой, что необходимо при ствсрачивании.

Нри ожидании низких пластовых дав1!

2 лений осевой канал устройства перекрыт диафрагмой 12, зажатой между п реходником 2 и узлом пакерующего элемента 3.

На верхнем и нижнем фланцах 13 пакерующегс элемента 3 посредством кольцевых гаек 14 зажата эластичная оболочка 15 пакера, На боковой стенке осевого канала укреплен клаган пакера, состоящий из ниппеля 16, навернутой на него крьппки 17 с осевым каналом и шарика 18,, поджатого пружиной 19 и выступающего не менее чем на треть диаметра в полость осевого канала, Для стравливания давления из эластичной o(=.oëo÷êë !5 (основной„вариант ) в корпус узле 3 ввертывается перепускна.я втулка 8 с окнами 20. В аварийном вар1.анте для стравливания давления иэ эластиччой оболочки !5 в нижнем фланце 13 выполнен канал .";l, который сс циняет полость, ограниченную эластичной оболочкой 15, и среднюю часть резьбовсй поверхности переходника 2. Пру:кина

19 невозвратногс кла.пана регулируется на рабочее давление„ превьппающее ожидаемое пластовое давление не более чем на 0,2 — 0,3 К1а. Лежду корпусси узла 3 и верхней частью втулки

8 оставлен зазор 22.

Для предохранения эластичной оболочки 15 ст истирания о неровности ствола скважины 4 во время транспортировки устройства в зону опробования и подъема его после завершения опробования пласта эластичная оболочка снабжена предохранительным кожухом 23 из эластичного растягивающегося материала, например из резины, в виде набора полос шириной 50—

1ОО мм с утолщенными шарообразными концами, закрепленными в отверстиях

24 гаек 14,.

Нри ожидании низких плас=свых давлений в уi-тройстве у- танавливается диафрагма 12,, которая пе;екрьгвает доступ промывочной жидкости B колонну насссно-компрессорных труб 7. Для заполнения колонны 7 между верхней чаетью корпуса пакера 3 и трубой 6 установлен впускной клапан 25 « фиг.2).

В случае стсутс>"вия опасности прихвата в компановку устройства трубу- 6 не включают,, а впускной клапан 25 может быть вмонтирован тольюс в верхней части перепускной втулки 8.

Впускной клапан монтируется в утол3 1204 щенную часть переходника 5 путем фрезерования в нем углубления и выполнен в виде полусферы, закрывающей полусферическое гнездо нижнего впускного отверстия 26. Полусферический клапан 25 закреплен на направляющем стержне 27 с полусферическим верхним концом, обращенным в сторону выпускного отверстия 28.

Труба 6 на верхнем конце снабжена !О крышкой 29, в центральное отверстие которой ввернута кронбукса 30, поджимающая сальник 31. На внутренней поверхности крьппки 29 симметрично и радиально укреплены пластины-ключи 15

32, аналогичные пластинам-ключам 9, Крьппка 29 соединена с трубой 6 посредством резьбы с левым шагом. Для обеспечения очистки стенки водоносного пласта от глинистой корки устройство может быть снабжено проволочным скребком 33 (фиг.1), который крепится к стальной пластинке 34 заглушающей снизу фильтр !) посредством болта 35 с гайкой и поджимной пластины 36.

Рекомендуется следующее выполнение отдельных деталей и узлов устройства.

Гнездо шарика 18 невозвратного клапана вытачивается с таким расчетом, чтобы шарик не менее чем на одну треть диаметра выступал во внутреннюю полость окна 20.

Для улучшения взаимодействия ша35 рика 18 с окном 20 и обеспечения свободного выхода стравливаемой жидкости иэ полости пакера диаметр втулки 8 (ниже резьбовой части) уменьшен,на 1 — 2 мм, Окно 20 имеет ширину, равную диаметру шарика 18 плюс

1 мм на стороны, и высоту, равную

5-8 диаметров шарика. Зазор между стенками цилиндрического углубления в переходнике 5 и направляющим стержнем 27 составляет 1-2 мм, а свободный ход клапана составляет около

10 мм.

Направляющий стержень 27 изготавливается из более легкого материала, чем клапан 25, что способствует более легкому подъему последнего в промывочной жидкости, Устройство для опробования водоносных горизонтов в скважинах работает следующим образом, В законченной строительством гидрогеологической скважине производят

7! 4 полный комплекс электрометрических каротажных работ, в том числе кавер— нометрию и профилометрию. Уточняют глубины залегания и мощности водоносных горизонтов, точно определяют фактический диаметр скважины и слагающие породы на кровлях продуктивных горизонтов. На основании полученных данных определяют размер пакера, который используется в устройстве. Для опробования и исследования скважины устройством необходимы также сведения об ожидаемых пластовых давлениях, поскольку клапан пакера должен быть отрегулирован на давление, превьппающее пластовое не более чем на 0,2 — 0,3 МПа. Такие сведения обычно заранее известны. Так, например, в Туркменской ССР пластовые давления водоносных горизонтов до глубины 500 м составляют 0-1 МПа, от 500 до 1000 м — 0,8-1,5 МПа.

Устройство собирают на буровой и спускают в скважину на талевой подвеске. В случае ожидания низкого пластового давления и установки в устройстве диафрагмы 12 в комплект включают впускной клапан 25 для заполнения колонны 7. !

В ходе спуска устройства промывочная жидкость своим давлением, действующим через отверстие 26, поднимает иэ гнезда полусферический клапан 25 и через отверстие 28 поступает в трубы. При промывке клапан 25 садится на гнездо отверстия 26 и препятствует перетоку промывочной жид— кости в затрубное пространство.

Во время спуска эластичная оболочка 15 пакера предохраняется от истирания с помощью кожуха 23. По дости— жении верхней границы продуктивного горизонта вращением устройства очищают стенки водоносного пласта скребком 33, что улучшает вызов притока воды. Скорость вращения не превышает 20 об./мин, а скорость спуска не больше 2 — 3 м/мин. Далее скорость спуска должна быть минимальной рабочей. Необходимость очистки водоносного горизонта от глинистой корки определяется перед спусканием устройства в скважину, в соответствии с чем принимают решение о доукомплектовании его скребком 33. Если подошва водоносного горизонта находится на уровне забоя скважины, фильтр сажается штырями 11 на забой.

5 1204,7

В случае нахождения подошвы опробуемого горизонта выше забоя скважины устанавливают цементный мост на уровне верхней границы подошвы опробуемого пласта, Фильтр сажают штырями на цементный мост.

После спуска и установки устройства оборудуют устье скважины по принятой на данном районе схеме. На отводе от затрубного пространства 1не показан) устанавливают манометр и фиксируют давление. Медленным наращиванием давления в колонне насоснокомпрессорных труб 7 надувают эластичную оболочку 15 пакера. По мере надувания последней кожух 23,растягиваясь,принимает форму оболочки 15.

Создаваемое в трубах давление должно соответствовать рабочему или превышать его не более чем на 0,2-0,3 МПа.

Давление регулируют задвижкой насоса буровой установки или цементировочноro агрегата. В случаях низкого гидростатического давления опробуемого пласта эластичную камеру 15 надувают 25 при установленной диафрагме 12, которую затем разрушают спускаемой колонной насосно-компрессорных труб 7.

При отсутствии самоизлива из cKBG жины колонну труб 7 опускают до нижнего конца фильтра и заменяют буровой раствор на воду.

В условиях низкого пластового давления опробование ведут в эрлифтном режиме, для чего используют компрессор, Если стенки скважины сложены неустойчивыми породами и во время работ по опробованию возможен прихват насосно-компрессорных труб, в устройство включают трубу 6 для рас- О хаживания и вращения колонны. Расхаживание и вращение должны проиэво"

11 б диться 2 — 5 мин плавно без нарушения режима опробования и исследования скважины.

После окончания опробования водоносного горизонта все устройство поднимают на поверхность. Для этого поворотом на 90 перепускной втулки 8 надавливают на шарик 18 и страв ливают давление в пакере. Затем поворотом втулки 8 еще на 90 закрывают осевой канал клапана пакера, при этом шарик 18 входит в окно 20.

В случае использования в комплекте устройства трубы 6 стравливание давления производят с помощью пластин-ключей 10. Для этого колонку насосно-компрессорных труб спускают до совпадения пластин-ключей с уровнем шарика 18 и вращают вправо. Во время вращения пластины-ключи надавливают на выступающую часть шарика.

В случае прихвата (пескования) фильтра производят отворот левого замкового соединения посредством пластинключей 9 и 10, для чего колонну труб 7 спускают до совпадения пластин-ключей и вращают вправо. При отвороте муфты пакера с ниппеля переходника 2 открывается отверстие 21, тем самым осуществляется разгерметизация надутой эластичной оболочки

15 и происходит распакеровка. Пакер и вышерасположенные части устройства извлекают иэ скважины и используют при опробовании последующих объектов. Запасным узлом для отворота извлекаемых труб 7 в случае прихвата или заклинивания пакера 3 предусмотрена крышка 29, также имеющая левую резьбу и снабженная ключамипластинами 32.

) 2047) ) 1204711

БНИИПИ Заказ 8498/29

Тираж 539 Подписное

Филиал ППП Патент", г.Ужгород, ул .Проектная, 4