Опробователь скважины

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

Ai (19) (11) (11 Е 21 В 49/08

r.

- 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3824646/22-03 (22) 14.12.84 (46) 23,05.86.Бюл. У 19 (71) Небит-Дагская нефтегазоразведочная экспедиция глубокого бурения

Управления геологии ТССР (72) А,Е.Едиев (53) 622.245.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 258200, кл. Е 21 В 49/08, 1967, Авторское свидетельство СССР

У 237076, кл. E 21 В 49/08, 1961, (54)(57) 1. ОПРОБОВАТЕЛЬ СКВАЖИНЫ, состоящий из связанного с колонной насосно-компрессорных труб фильтра с концентрично установленными относительно него внутренней и наружной трубами, связанного с нижней частью фильтра и установленного на колонне насосно-компрессорных труб над фильтром пакера, имеющий герметиэирующий элемент, концы которого закреплены в верхней и нижней обоймах, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повыщения надежности устройства в работе при исследовании гидрогеологических скважин, фильтр в верхней части выполнен с центрирующим пояском, имеющим внутреннюю и наружную резьбы, внутрення труба выполнена с центрирующей пробкой, имеющей резьбу для соединения с фильтром, а наружная и внутреняя трубы в нижней части выполнены с центрирующими поясками, имеющими резьбы под резьбы центрирующего пояска фильтра, идентичные резьбе пробки, при этом герметизирующий элемент установлен с возможностью взаимодействия его верхней обоймы с муФтовым соединением колонны насосно-компрессорных труб в крайнем верхнем положении нар жной и внутренней трубы Фильтра,цля его деформации.

2. Опробователь по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем,чтогерметизирующий элементвыполнен многослойнымс чередованием упругопружинных слОев и эластичных, имеющих пр лкинные стержни.

3, Опробователь по пп. и 2, о т л и ч а ю щ н и с я тем, что верхняя опора герметиэирующего процесса элемента имеет внутреннюю резьбу, а взаимодействующая с этой опорой муфта колонны насосна-компрессорных труб — наружную резьбу под опо " ры герметизирующего элемента.

4, Опробователь по пп. 1 и 2, от л и ч а ю шийся тем, что колонна насосно-компрессорных труб в месте установки пакера имеет продольный и горизонтальный вырезы и снабжена подпружиненным патрубком с пальцем, раэыещеншым в вырезе колонны насосно-компрессорных труб.

5. Опробователь по п.!, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью очистки стенок пласта в процессе промывки, он снабжен установленным на наружной трубе скребком с внутренней резьбой, а наружная труба имеет резьбу по наружной поверхности под резьбу скребка, имеющего лопасти и струй.ные каналы, направленные под углом к оси опробователя для осевого перемещения по резьбе наружной трубы в процессе промывки.

6, Опробователь по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что на колонне труб ниже фильтра установлен турбулиэатор с отстойником, !

232794

Изобретение относится к опробыванию буровых скважин, в частности к опробыванию и исследованию водоносных горизонтов в гидрогеологических скважинах.

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства в работе при исследовании гидрогеологических скважин.

На фиг, . показан опробыватель скважины, нижняя часть, разрез; на фиг. 2 — узел кристаллизирующего элемента онробывателя скважины, верхняя часть; на фиг. 3 — опробьГватель скважины в рабочем положении, нижняя часть, разрез;, на фиг. 4 — то же, верхняя часть; на фиг, 5 — пакер опробователя в транспортном положении; на фиг. 6 — герметизирующий элемент пакера; на фиг. 7 — пакерный узел опробователя скважины, разрез (вариант пакеровки).

Опробователь скважины представляет собой опускаемый на колонне )гасосно-компрессорных труб (НКТ) фильтр !, эакрытьп1 внутренней 2 и наружной 3 трубами. Фильтр нижним концом посредством реэьбового соединения присоединен к винтовому турбулизатору промывочной жидкости, к нижнему концу которого присоединен отстойникудлинитель 5. На нижний конец отстойника-удлинителя 5 закреплено якорное устройство (не показано)„ Фильтр l в верхней чХсти с внутренней и наружной сторон имеет герметизированноцентрирующие пояски 6 с двухзаходной резьбой (навинчивание происходит с обеих концов резьбы). Аналогичные пояски 7 и 8 имеют на нижних частя:< с наружной стороны внутренняя труба

2, в внутренней стороны — наружная труба 3„ закрывающие фильтр 1, Тру ба 2 нижним концом присоединена в канал турбулизатора 4, а труба 3 — к его верхней наружной части посредс гвом резьбовых соединений 9 и 10 с левым шагом, Жестко соединенные одна с другой в верхней части трубы 2 и 3 имеют на внутренней стороне герметизирующе-центрирующую пробку ll, вворачиваемую в верхнюю часть фильтра посредством резьбового соединения 12 с левым шагом, а на торце сверху муфту 13 с резьбой для вворачивания

НКТ 14. На, муфте 15 нижних НКТ !4 на резьбовом соединении 16 подвешен многослойный упругопружинный Гермети. эируюций элемент 17 пакера, закрепленный концами н углублениях (паэах)

l8 вер:<ней 19 и нижней 20 обойм, коl тсрые имеют выточки (зазоры) 21 и 22.

5 Многослойный упругопружинный пакерую щий элемент 17 состоит из различных материалов и они имеют различные формь",: одно- и двухсторонние округленные 23 и ?4, квадратные 25 и 26, ромбические (не показаны) и другие геометрические формы, концы 27 которьг< имеют удобные для закрепления в пазах 18 19 20 формы, Эластичные слои 28 элемента 1? имеют цилиндрическую, 1зеретенообраэную и другие формы и могут быть изготовлены с пружинным: <: e 1< MH 29. l!a резьбе 30 трубы 3 установл.ен лопастной гидромеханический скребок 31 (фиг,l), имеющий аналогичную резьбе 30 трубы 3 резьбу 32 .попас.<и 33, выведенные из полости последнего в затрубное пространство, струйный канал 34 и скребущие стержни 35.

В случаях отсутствия необходимости раэглинизации водоносных пластов

H возможности кольма.тации фильтра используется упрощенный 1зариант опро

Go:зателя скважины, В данном случае

ЗО фильтр 1 с отстойником-удлинителем 5

H якорным устройством присоединяются к патрубку 36 с крышкой 37, сальником 38, возвратно-эажимной пружиной

39 и пакерным узлом, установленным д между муфтой 15 и пружиной 39. Внутри латрубка 36 устано1злен палец 40, который входит в продольный вырез 41 и,I Ориэонтальные вырезы с ограничителем 42 хода НКТ !4, На конец НКТ .<О 14 36.навернуто предохранительное кольцо 43, 0пробователь скважины используется в с.педующей последовательности.

Изготовле:шое устройство собирает\

<я Г1О секциям; якорнОе устрОЙствО с

От<..тойником-удлинителем 5, фильтр 1 э ащит: и,1м11 трубами 2 и 3, присоедиI.-.å..ï1,1ìè к винтовому турбулиэатору 4 промывочной жидкости с установлен50 ным па. резьбе 30 трубы 3 гидромехав,-<ческим лопастHblM скребком 31 и с пздвешенным на резьбе 16 муфты 5

НКТ 14 многослойным упругопружинным пакерующим элементом 17, закЫ репленным концами B углублении !8 верхней 19 и нижней 20 обойм, Фильтр 1 верхним концом с навернутым турбули.затором 4 1зводится в

3 1232794

4 трубу 3, а верхняя труба 2 входит в фильтр, при сопряжении поясков 6-8 вращением влево переводят через их резьбы и трубы 2 и 3 присоединяют к турбулиэатору.

Собранный из секций опробователь скважины проверяется на работоспособность в целом в условиях механических мастерских и после наладки работы узлов и устройства в целом транспортируется секциями к скважине,После сборки на месте опробователь спускается в скважину на пониженной скорости, плавно регулируя торможение и разгон, что предупреждает его повреждения и возникновение дополнительного гидродинамического давления в скважине, До спуска устройства в скважину по плану опробования и исследования, по каротажным исследованиям кернового материала определяются . глубина и мощность опробуемого водоносного пласта, а также место установки пакерного узла и якорного устройства.

Интервал установки пакерного узла не должен иметь или иметь минимальные размеры каверн и желобных выработок, а также значительных сужений ствола, которые влияют на герметичность пакера и создают опасность прихвата опробователя. Фильтр 1 устанавливается в интервале опробуемого пласта, Для разглинизации стенок ствола в зоне пласта гидромеханическим способом в скважину закачивается через

НК7 14 при максимальной производительности насоса (цементировочного агрегата) вода. При закачке воды промывочная жидкость в затрубном пространстве скважины, проходя через винтовой турбулизатор 4, получает турбулентный режим движения, что усиливает обрыв глинистой корки от ствола. Одновременно с закачкой воды начинает вращаться гидромеханйческий лопастной скребок 31. Промывочная жидкость или вода, протекающая в данном интервале в турбулентном режиме„ попадая в лопасти 33, выходя через струйные каналы 34 в эатрубное пространство и вращаясь на резьбе 32 и по резьбе 30 трубы 3, очищает глинистую корку с помощью скребущих стержней

35, а.струя., выходящая из канала 34 и направленная на стенки ствола,смывает комья глины и углубляет глубину очистки. Через лопасти скребка 31 про25

30 производится заякорение опробователя скважины в установленном интервале, Место установки якорного устройства регулируется длиной (обычно до 5 м) отстойника-удлинителя 5.Надежность

35 фиксации опробователя скважины проверяется свободным подвешиванием всего комплекса на талевой системе буровой установки (агрегата для опробования), 40 после чего на устье скважины и на

НКТ 14 делается отметка (фиксирование положения) для регулировки процесса пакеровки, Далее вращением вправо производится отворот закрывающих с внутренней и наружной сторон

45 фильтр 1 труб 2 и 3, которые имеют левые резьбовые соединения 9 и 10 (фиг. 3 и 4). Одновременно происходит отворот герметиэирующе-центрирующей пробки 11 и свернутого в верхнюю

50 часть фильтра посредством левого реэьбового соединения 12, Профиль и размеры резьб 9, 10 и 12 идентичны, Зазоры между трубами 2 и 3 и фильтром 1 обеспечивают свободное их вращение при их навороте . отвороте.

После отворота труб 2 и 3 производится плавное поднятие их вверх, при этом длина подъема заранее известна

20 текает примерно половина объема заканчиваемой жидкости, остальная часть проходит через зазоры между стенкой скважины и скребком 31.

Величина зазора соответствует принятым для компоновок низа бурильной колонны при бурении скважины. Диаметр канала 34 на выходе может быть !

0-20 мм, а длина выступающей части стержней 35, изготавливаемых из проволок талевого каната или полимерных материалов, может быть 5-10 мм больше диаметра скважины и зависит от толщины корки подлежащих очистке стенок ствола. Резьба 30 на трубе 3 и резьбе 32 скребка 31 аналогичны по профилю и размерам, изготовляют на максимальное свободное вращение с тем, чтобы при промывке (закачке} скребок 31 возвращался на исходное (нижнее) положение, что дает возможность неоднократного повторения процесса очистки ствола, После очистки стенок водоносного пласта, если по геологическим условиям интервалы выше пакерного узла и представлены неустойчивыми породами, в эатрубна= пространство интервала заканчивается расчетный объем бурового раствора, После этой операции

123?794 и отсчитывается от отметки ня НКТ ня

УСТЬЕ "КБЯЖИНЬ1.

При дохожцении герметизирующе-центрирующих поясков 7 и 8 труб 2 и 3 до поясков б фильтра 1 пряным вращением произнодят соединение пояскон, профиль и размеры резьб которьгх одинаковы„ Резьбы поясков делаются с таким расчетом, чтобы зяворячивание в усло- !0 виях скважины происходило нормальш,, например, резьба цилиндрическим профилем. В процессе соединения поясков

6-8 одновременно происходит пакеровкя многослойного упруго-пру>хинного !5

>лементя 17, подвешенного на резьбовом соединении 16 муфты 15 Ш(Т и присоединенного нижни>л концом к муфте 13, Длина нижней III(T 41, 1(a муфте 15 которой подвешен пакерный узел, Быби- 20 рается такой, чтобы после отворота, подъема вверх и 13 ходе занинчиняния поясков 7 и !? к пояскам 6 происходила сцновременнял пакеровка элемента 17.

Герметичность пакеровки проверяется сТ a61IJII>I Ioc òBh3 УР(>Б нЯ >кицко c II B B a T рубном пространст>зе ня устье скважины и Б 1!.КТ .

Пякерный элемент 17 изготавливают мнОг ОслсЙным няп!3(лмер Ippnb!Й внут!>и эластис(ный цилиндрической формы (.лОЙ

28, изготовленный, например, из резины или полимерных материалов, может бьггь с пружигп(ыми стержнями 29 . вто-. рой слой мет,!Ллический с упругспружинными пластинамн 23, 24 или 25,26.Третий слой эластичный аналогичный I(cp— ному слою, четвертый !наружный) слой пластины, аналогичный второму слою, 40 изготовлен из полимерных материалов, имеющих мак(имально гладкие поверхнося(л, Слои 28 элемента 17, чередующиеся со с>1оямц 23, 24 1(ли 25, 26, при <(якеровке (изгибе) должны дос гав ю )

4г точно прикрывать один другой, а также эластичные слои. Слои элемента 17

>логут быт>. приклеены од(ян к другому.

В этом сг(учяе эластичные слои 28 должны иметь свои свойства максигляльной

I>acTÿãèBàåìoñTH, Герметизирующий элемент 17 концами 27 слоев "-,àêðåïëÿåòñÿ в углубле— ния 18 обойм 19 и 20 приклеивянием, болтами, сшиванием через мелкие отверстия (!IH показано) или B >I>(соче-.ании. Зазоры 21 и 22 о(>ойм 19 и 20 обеспечивают свободное движение па— керногс узла пс Ш(Т и ега посадку ня муфту 13, Размерь(углублений .пазов) !

8 зянисг(т оТ paзмеpoB ГapìÐтизирую щего элемента 17.

Подготовленные таким образом опробователь скнажины и водоносный пласт испыть::вак(тся и исследуются в обычном порядке.

После окончания опробонятельских работ медленным вращением Бле(зс HKT отвинчивают резьбовое соединение 16 на муфте 15 и обойма 19, освобождаясь за счет усилий упругопружинных слоев

23, 24 или 25, 26 или в их сочетании, передвигается вверх. Таким образом, происходит рясгъакеронка. Длина резьбоного соединения 16 должна быть не более 1/3 длины резг=бового соедине— пия НКТ 14, а шаг резьбы !6 должен бьггь больше, чем резьбы HI

Сан Ц13 Н Е НИ!.(После снятия якорного устройства с рабочего положения производится подъем опробователя скважины на поBE. .P>HOCTb. !

3 (пучаях отсутствия пеобхоцимости Б рязглинизяции водоносных .>ласТОБ И ВОЗМОЖНОC (И КОЛЬМЯТЯ(tFI!! ФИЛЬ Г р(-;. 1 и(пользуется упрсп:,енпь(Й вариант сп;>ОбОБятеля сквя>1(ины > например >Ic пользование. при бурении скважин крах>ляльногo раствора или безглинисTûõ

:(рсмывачных жидкостей. В этом случае г компоновку трубы 2 и 3 не включают, фильтр присоединяется к патрубку

36 с крышкой 37, которая закимает

< я.;11 F!F 38. Обойма 19 пакернoi o BJIeме>(тя 1 7 упирается ня муфту 7 l!I(T (,без резьба(3ого соединения 16) „а обойма 20 — на возвратно-зяжимную пру>Б.;ну 39, которая установлена ня крьпп37

Пякеровка н данном случае произВп!J1I Tcsi следующим образом, После =-anкорения опробователя скважннь. Б интервале опробования производится расчетный 1(ь>жиы B скважину кс нонны НКТ (- 1 на устанонлепнук заряпее .длину. в ВТо время зажатый меж,;(y муф>сй 15 FI,ðóæèíîé 39 пакерный элемент 17 изгибается и происходит (акеровка, В пропессе нажима колонны

1-:.КТ !4 пялец 30 продвигается вниз по

1 2327ч- сРиг. 2 продольному вырезу 41, по достижении необходимой длины продвижения вниз палец вводится в горизонтальный вырез с ограничителем 42 хода НКТ. Таким образом фиксируется рабочее положение пакерного узла. Распакеровка производится в обратном порядке.

Предохранительное кольцо 43 служит для ограничения хода НКТ 14 в патрубке 36, например хода вверх через крышку 37.

1232794

Фиг. 5

1232794

2S.

Составитель И.Кепке

Техред М.Ходанич

Редактор А.Козориз

Корректор Г.Решетник

Заказ 2447/33

Тираж 548 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1I3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4