Устройство для исследования пластов в процессе бурения

 

Изобретение относится к горной промьгашенности. Цель изобретения - повьшение надежности работы устройства за счет исключения неконтролируемого выброса нефти и газа на поверхность и уменьшение опасности прихвата бурильных труб. Устройство содержит корпус (к) 1, на котором установлен пакерный узел 4 и съемный блок с фиксирующим механизмом д,чя размещения в К 1. Блок включает нагз (Л с 4а 00 4 О ;о о

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 E 21 В 49/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4186881/22-03 (22) 22.01.87 (46) 30.10.88. Бюл. Р 40 (71) Западно-Сибирский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт технологии глубокого разведочного бурения (72) А.И,Букин и В.М.Кокорин (53) 622.245.7 (088.8) (56) Патент США и 3107729, кл. 166-66, опублик. 1 963, Авторское свидетельство СССР

У 1113529, кл. F. 21 В 49/00, 1984.

„„SU „„1434090 А 1 (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

ПЛАСТОВ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ (57) Изобретение относится к горной промышленности. Цель изобретения— повышение надежности работы устройства за счет исключения неконтролируемого выброса нефти и газа на поверхность и уменьшение опасности прихвата бурильных труб. Устройство содерж т корпус (К) 1, на котором установлен пакерный узел 4 и съемный блок с фиксирующим механизмом для размещения в К 1. Блок включает на143 сос и контейнер 10 с пробоотборной камерой и измерительными приборами. ,:Концентрично в К 1 установлена подпружиненная ступенчатая втулка 5. С последней и с узлом 4 связянь. штанги 8. Втулка 5 выполнена с конической внутренней поверхностью и поль|м хвостовиком. Насос выполнен в виде гильзы 11, в которой размещен подпружиненный полый поршень 13 с верхним

14 и нижним 15 полыми штоками (Ш).

Гильза 11 и 111 14 имеют обратные клапаны 18 и образуют между собой накопительную кольцевую камеру ?3.Гильза

11 на нижнем торце выполнена конической и взаимодействует с поверхностью втулки 5. Хряповую нарезку 9 имеет

К l.,Фиксирующий механизм выполнен в виде зацепного элемента для взаимодействия с нарезкой 9. Измерительные приборы, находящиеся в контейнере 10 с плястовой жидкостью, передают информацию о ее параметрах. Пробоотборняя камера заполняется пробой для лабораторного анализа. Между циклами включения и выключения насоса делают выдержку, при которой восстанавливается давление. 1 з,п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к горной про мьппленности, в частности к исследованию (испытанию) пластов н скважинах в процессе бурения, Цель изобретения — повьппение нядежности работы устройства за счет исключения неконтролируемого выброса нефти и газа на поверхность и уменьшение опасности прихвата бурильных труб.

На фиг.l изображен буровой снаряд в процессе бурения; на фиг, 2 — то же, в момент испытаний, поршень в нижнем положении; ня фиг, 3 — то же, в момент испытаний, поршень в верх; нем положении.

Буровой снаряд включает корпус установленный на нижнем конце бурильных труб 2 выше долота 3,, пакерный узел 4, ступенчатую подпружиненную втулку 5, имеющую кониче:кую внутреннюю поверхность 6, пружину 7 и штанги 8. Корпус 1 имеет храповую нарезку 9 и радиальное о-:верстие A.

Ступенчатая втулка 5 установлена концентрично в корпусе 1 с возможностью осевого перемещения, а m .àíãè 8 прикреплены к низу втулки 5 с возможностью регулирования их длины и взаимодействуют с пякерным узлом 4, В такой компоновке буровой снаряд применяется для бурения, Съемный блок содержит насос поршневого типа, механизм зацепя и контейнер 10, H котором установлены IlJ" мерительные приборы и пробоотборная камера.

Насос съемного блока включает гильзу -11, подпружиненный пружиной

12 гидрявлически неуравновешенный полый поршень 13 с двухсторонним полым штоком, состоящим из верхнего

l4 и нижнего 15 полых штоков, причем в верхнем штоке 14 установлен обратный клапан 16. Нижний торец 17 гильзы 11 выполнен конической формы, а в верхнем ее торце установлен обратный клапан 18.

В стенке гильзы 11 выполнены впускное Б, отсечное В и впускное

Г отверстия. В верхней части гильзы

ll установлен фиксирующий механизм, включающий зацепный элемент с упора э0 ми 19, пружиной 20 и тросиками 21, закрепленными ня упорах 19 и кабеле

22, на котором спускается и поднимается съемный блок.

Гильза 11 с корпусом l образует кольцевую камеру ?3, а верхний шток

14, взаимодействует с гильзой 11, образует в ее верхней части кольцевую накопительную камеру 24.

3Î

Надпоршневое пространство 25 сообщено с полостью бурильных труб 2 через отверстие Б, а через отверстие

В, в котором установлен обратный клапан 26, камеру ?3 и отверстие А—

35 с затрубным пространством.

1434090

Подпоршневое пространство 27 сообщено с затрубным пространством через отверстия Г и А.

Устройство работает следующим образом.

При глубине скважины, близкой к глубине, на которой находится подлежащий испытанию пласт, бурильные трубы поднимают на поверхность, напри- 10 мер, для смены долота и к ним присоединяют буровой снаряд. В такой компоновке продолжают бурение до вскрытия исследуемого пласта, после чего бурение останавливают и скважину промывают.

Затем спускают на кабеле 22 в бурильную колонну съемный блок с приборами.

После посадки гильзы 11 торцом 17 2п ь коническую поверхность 6 втулки 5 приспускают кабель 22, герметизируют на устье скважины его ввод и включают буровой насос, создавая давление в полости бурильных труб 2. Это дав- 25 ление, действуя на поршень 13 через впускное отверстие Б, заставляет его перемещаться вниз, сжимая пружину 12.

Усилие от поршня 13 через пружину 12 передается на нижний торец 17 гиль- 3О эы 11, который, взаимодействуя с конической поверхностью 6 втулки 5,создает герметичный контакт по коническим поверхностям и одновременно заставляет двигаться гильзу 11 и втулку

5 вниз, сжимая пружину 7 и через штанги 8 пакерный узел 4, который разобщает исследуемый пласт от остальной части скважины. При этом упоры

19, перемещаясь с гильзой 11 вниз, 40 входят в зацепление с храповой нарезкой 9 корпуса 1, прочно фиксируя гильзу 11 в нижнем положении, а пакерный узел 4 — в сжатом состоянии.

Далее повышают давление бурового раствора в полости бурильных труб 2 с помощью буровых насосов. Это повышенное давление заставляет продолжать перемещаться поршень 13 вниз, еще более сжимая пружину 12, Перемещаясь вниз, верхний шток 14 увеличивает объем камеры 24, в результате чего в ней происходит понижение давления, что вызывает приток жидкости иэ пласта, которая проходит через полые штоки 14 и 15, измерительные приборы и пробоотборную камеру, установленные в контейнере 10 и открывшийся при этом обратный клапан 16. Клапан 18, испытывая повышенное давление из бурильных труб 2, закрыт. При дальнейшем перемещении поршня 13 вниз открываются отсеччое отверстие В и клапан 26 и действие давления бурового раствора на поршень 13 прекращается. Момент открытия отверстия В определяется по манометру бурового насоса, давление на котором резко уменьшается, или с помощью электрических сигнальных устройств, например конечным выключателем, установленным на клапане 26 и связанньж с приборами на поверхности через кабель 22..

Получив на поверхности сигнал об открытии отверстия В (поршень 13 в нижнем положении), включают буровые насосы и пружина 12, имея в сжатом состоянии достаточный запас энергии, перемещает поршень 13 в верхнее положение. Как только поршень 13 перекроет отверстие В, давление затрубного пространства помогает пружине 12 перемещать поршень 13, действуя через отверстия А и Г на нижнюю плоскость поршня 13, имея большую поверхность, чем верхняя плоскость.

Верхний шток 14, у которого в этот момент клапан 16 закрытый, вытесняет через открывшийся при этом клапан 18 накопленную пластовую жидкость из камеры :25 в полость бурильных труб 2, Измерительные приборы, находящиеся в контейнере 10 с пластовой жидкостью, передают по кабелю 22 информацию о ее параметрах, а пробоотборная камера заполняется пробой для лабораторного анализа.

Чередуя циклы включения бурового насоса, заставляют поршень 13 работать необходимое время, вызывая приток пластовой жидкости в камеру 24 и ее перекачку в полость бурильных труб 2, Между циклами включения и выключения бурового насоса делают выдержку, в течение которой происходит процесс восстановления давления, информацию о характере которого передают .IIo кабелю 22 измерительные приборы, а наземные приборы фиксиру ют кривую восстановления давления (КВД).

По окончании испытания пласта,и получения необходимой информации, включают буровой насос, создают давление в бурильных трубах несколько большее, чем для работы поршня 13, 5 143 при этом последний перемещается в никнее положение и давление бурово го раствора через отверстия В и Г действует на дно гильзы 11, дополни тельно сжимая пакерный узел 4. В ре зультате нагрузка с упоров 19 снимается и, натягивая кабель 22 и свяФ эанные с ним тросики 21, выводят упоры из зацепления с храповой нарезкой 9 корпуса 1, выключают буровой насос и поднимают съемный блок с приборами на поверхность.

После разгерметизации стыка между коническими поверхностями втулки 5 и гильзы 11 давление в подпакерной и надпакерной зонах выравнивается через долото 3, полый хвостовик втулки

5 и отверстие А, пружина 7 перемещает втулку 5 и штанги 8 вверх, а пакерный узел растягивается, т.е. йроисходит распакеровка скважин и ,можно продолжать бурение.

1 Формула изобретения

1 ° Устройство для исследования пластов в процессе бурения, содержащее корпус, на котором установлен

:нйкерный узел, и съемный блок с фик1 ..сирующим механизмом для размещения

:s корпусе, включающий насос и кон4090 6 тейнер с пробоотборной камерой и измерительными приборами, о т л -и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью

5 повышения надежности работы устройства за счет исключения неконтролируемого выброса нефти и газа на поверхность и уменьшения опасности прихвата бурильных труб, оно снабжено установленной концентрично в корпусе подпружиненной ступенчатой втулкой и связанными с ней и пакерным узлом штангами, причем втулка выполнена с конической внутренней поверхностью и полым хвостовиком, а насос съемного блока — в виде гильзы, в которой размещен подпружиненный полый поршень с верхним и нижним полыми штоками, при этом гильза и верхний по2п лый шток поршня имеют обратные клапаны и образуют между собой накопительную кольцевую камеру, причем гильза на нижнем торце выполнена конической для взаимодействия с конической по2Б верхностью втулки

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что корпус имеет храповую нарезку, а фиксирующий

ЗО механизм съемного блока выполнен в виде зацепного элемента для взаимодействия с храповой нарезкой корпуса.

1434090

Корректор Г.Решетник

Тираж 531

Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, 11осква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная; 4

Редактор .А.Лежнина

Заказ 552S/34

Составитель А. Симецкая

Техред Л. Сердюкова