Способ испытания скважин, исследования пластов в процессе бурения и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к геолого-разведочной и нефтегазовой промышленности и может быть использована для испытания скважин, исследования пластов в процессе бурения. Способ включает спуск на бурильных трубах устройства с верхним и нижним пакерами, фильтром, глубинными приборами и башмаком до забоя. Устройство снабжено глубинным электронасосом, обратным клапаном для опрессовки пакеров, расположенным над фильтром, промывочным переводником, расположенным над обратным клапаном. Кроме того, устройство снабжено клапаном, расположенным над верхним пакером и соединяющим пространство между верхним и нижним пакерами и кольцевое пространство, образованное открытым стволом скважины и бурильными трубами, при раскрытых пакерах, клапаном управления верхним надувным пакером, клапаном управления нижним надувным пакером. В фильтре расположены глубинные приборы, связанные регулируемыми по длине штангами таким образом, что это позволяет расположить их в фильтре на разной глубине и в разной компоновке. При спуске устройства до забоя фильтр перекрывает всю толщину пласта пакерами. Депрессию производят глубинным электронасосом. Снятие информации осуществляют по всей толщине пласта за один спуск-подъем устройства с передачей информации по кабелю. При этом определяют степень загрязнения пласта и радиус контура питания пласта. Техническим результатом является повышение качества промысловой информации о фильтрационно-емкостных свойствах продуктивного пласта в процессе бурения. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к геолого-разведочной и нефтегазовой промышленности и может быть использовано для испытания скважин, исследования пластов в процессе бурения.

Известен способ гидродинамических исследований в открытом стволе модульными испытателями пластов MTD, включающий спуск на кабеле в скважину с открытым стволом модульного динамического испытателя пласта, который позволяет осуществлять следующие исследования: замеры пластового давления, запись кривых падения и восстановления давления (КПД и КВД), отбор проб пластовых флюидов. [Хасан Акрам, Владислав Ашуров. Обзор гидродинамических исследований скважин в открытом и обсаженном стволе модульными испытателями пластов на кабеле MTD/CHDT // Нефтегазовое обозрение, Весна 2004. - С.30-31.]

Для осуществления известного способа используют устройство, которое включает многозондовый модуль замера давления манометрами, двухпакерный модуль, в котором используют надувные пакеры для изоляции исследуемого интервала скважины, модуль контроля потока, контролирующий дебит отбора жидкости из пласта, модуль откачки (глубинный насос), позволяющий отбирать жидкость из пласта, а также закачивать жидкость в пласт, мультиприборный модуль с шестью отборными камерами для отбора представительных проб пластового флюида [Хасан Акрам, Владислав Ашуров. Обзор гидродинамических исследований скважин в открытом и обсаженном стволе модульными испытателями пластов на кабеле MTD/CHDT // Нефтегазовое обозрение, Весна 2004. - С.30-31]. При этом возможная конфигурация устройства зависит от конкретной поставленной задачи.

Недостатки известного способа и устройства заключаются в следующем. Размеры MTD по длине устройства и операции, осуществляющие исследования в открытом стволе скважины, ограничены прочностью кабеля. Кроме того, нет возможности установки необходимого количества приборов по всей толщине залежи пласта. Поэтому испытание скважины ведется поинтервально и по всей толщине пласта, при этом исключить перетоки флюидов и фильтратов буровых растворов нет возможности, что ведет к искажению фильтрационных характеристик пластов при определении гидродинамических характеристик пласта.

Известен способ испытания скважин, исследования пластов, связанный со спускоподъемными операциями инструмента, созданием глубокой депрессии на пласт, многоцикловым вызовом притока пластовой жидкости и отбором глубинных проб с обязательной регистрацией диаграмм изменения давления и температуры на забое и в трубах и определением гидромеханических параметров пласта [Техническая инструкция по испытанию пластов инструментами на трубах. (РД 153-39.0-062-00) М., 2001].

Для осуществления данного способа используют устройство - испытатель пластов на трубах (ИПТ) [Техническая инструкция по испытанию пластов инструментами на трубах. (РД 153-39.0-062-00) М., 2001]. В компоновку устройства входят: опорный башмак или якорь, патрубок с манометром и уравнительным устройством, нижний пакер, фильтр, патрубок с манометром, верхний пакер, замок безопасный, пробоотборник, ясс, патрубок с манометром, испытатель пластов, запорный клапан, циркуляционный клапан, бурильные трубы (БТ). При этом конфигурация компоновки устройства может быть различной в зависимости от геолого-промысловых задач, от условий в испытываемой скважине: вскрываемая горная порода, расположение в скважине испытываемого пласта.

Недостаток известного способа и устройства заключается в том, что испытание скважины в процессе ее бурения проводят на неустановившемся режиме фильтрации, который существенно отличается от исследования в эксплуатационной колонне, что в принципе ограничивает возможности этого способа. При этом устройство, которым производят испытание скважины в процессе бурения, недостаточно надежно в эксплуатации: негерметичность колонны буровых труб, затяжки инструмента при спускоподъемных операциях, негерметичность клапанов и пакеров, открытие клапана испытателя - все это приводит к получению некачественных КВД и неудовлетворительным результатам испытания.

Задачей, на решение которой направлены заявляемые способ и устройство, является разработка способа и устройства, эксплуатационные возможности которых обеспечивают надежную работу отдельных частей компоновки устройства при проведении испытания скважины, исследования пластов в процессе бурения.

Поставленная задача достигается за счет технического результата, который заключается в повышении качества промысловой информации о фильтрационно-емкостных свойствах (ФЕС) продуктивного пласта сразу после вскрытия при бурении за счет создания нового устройства.

Указанный технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту - способ достигается тем, что способ испытания скважин, исследования пластов в процессе бурения включает спуск на бурильных трубах устройства с верхним и нижним пакерами, фильтром, глубинными приборами и башмаком до забоя, изоляцию пластов, создание депрессии на пласт, отбор глубинных проб для определения информации с обязательной регистрацией диаграмм давления, температуры и определения гидродинамических параметров пласта. При спуске устройства до забоя фильтр перекрывает всю толщину пласта пакерами. Депрессию производят глубинным электронасосом. Снятие информации осуществляют по всей толщине пласта за один спуск-подъем устройства с передачей информации по кабелю, при этом определяют степень загрязнения пласта и радиус контура питания пласта.

Указанный технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту - устройство для испытания скважин, исследования пластов в процессе бурения содержит установленную на бурильных трубах компоновку, состоящую из верхнего и нижнего пакеров, глубинных приборов, фильтра и башмака. Дополнительно устройство снабжено глубинным электронасосом для создания депрессии на пласт, обратным клапаном для опрессовки пакеров, расположенным над фильтром, промывочным переводником, расположенным над обратным клапаном, клапаном, расположенным над верхним пакером и соединяющим пространство между верхним и нижним пакерами и кольцевое пространство, образованное открытым стволом скважины и бурильными трубами, при раскрытых пакерах, клапаном управления верхним надувным пакером, клапаном управления нижним надувным пакером. Глубинные приборы расположены в фильтре и связаны регулируемыми по длине штангами таким образом, что позволяют расположить их в фильтре на разной глубине и в разной компоновке.

Именно заявленная компоновка устройства при осуществлении способа обеспечивает повышение полноты и качества промысловой информации за счет возможности, позволяющей перекрывать устройством весь пласт, а не отдельный интервал пласта и проводить длительные испытания, за счет чего исключить перетоки флюидов и фильтратов буровых растворов в пласте и производить снятие информации в скважине поинтервально и по всей толщине пласта за один спуск устройства, а также определить степень загрязнения пласта и контур питания пласта.

Заявленная группа изобретений соответствует требованию единства изобретений, поскольку образует единый изобретательский замысел, причем один из заявленных объектов группы - устройство для испытания скважин, исследования пластов в процессе бурения предназначено для осуществления другого объекта - способа. При этом оба объекта группы направлены на решение одних и тех же задач с получением единого технического результата.

Работа способа и устройства для его осуществления поясняется чертежом, где изображено устройство для испытания скважин, исследования пластов в процессе бурения.

Устройство для испытания скважин, исследования пластов в процессе бурения устанавливается на БТ 1 и содержит промывочный переводник 2, ниже которого установлен обратный клапан 3 и фильтр 4. В верхней части фильтра 4 расположен верхний надувной пакер 5, а в нижней части фильтра 4 расположен нижний надувной пакер 6, управление которым осуществляется глубинным электронасосом 7 через напорную линию 8, а также клапаном 9 управления верхним надувным пакером 5 и клапаном 10 управления нижним надувным пакером 6. В качестве клапанов 9 и 10 могут быть, например, использованы электромагнитные клапаны. Напорная линия 8 через клапан 11, например электромагнитный, расположенный над верхним надувным пакером 5, соединяет межпакерное пространство 12 с кольцевым пространством 13, образованным открытым стволом скважины и БТ 1 при раскрытых пакерах 5 и 6. Глубинные приборы, в качестве которых используют группы приборов, например: группу 14, состоящую, например, из манометра, локатора сплошности, прибора «гамма-каротаж», расходомера, влагомера; группу 15, состоящую, например, из электронного манометра, локатора сплошности, прибора «гамма-каротаж», расходомера и влагомера; группу 16, состоящую, например, из электронного манометра, термометра. Группы приборов 14, 15, 16 крепят на подвеске 17 внутри фильтра 4. Между собой группы приборов 14, 15, 16 соединены посредством регулируемых по длине штанг 18. Группы приборов 14, 15, 16, глубинный электронасос 7, клапаны 9, 10, 11 с помощью бронированного многожильного кабеля 19 (далее кабель) связаны с наземной станцией оперативного контроля процесса испытания скважины и дистанционного снятия и обработки информации (не показана). При этом кабель 19 входит в фильтр 4 через кабельный разъем 20. Заканчивается компоновка устройства башмаком 21.

Способ осуществляется следующим образом.

Устройство с промывочным переводником 2, обратным клапаном 3, фильтром 4 и надувными пакерами 5 и 6 спускают на БТ 1 в скважину 22 с открытым стволом на глубину испытания пласта после вскрытия его долотом с упором на забой башмаком 21. Включают глубинный электронасос 7, и пластовая жидкость через напорную линию 8, верхний и нижний клапаны 9 и 10 подается в верхний и нижний надувные пакеры 5 и 6, создавая давление, на 7 МПа превышающее гидростатическое. Далее проводят пакеровку устройства.

С целью проверки герметичности спущенных в скважину БТ 1 и надувных пакеров 5 и 6 наземными насосными агрегатами (не показаны) создают давление в кольцевом пространстве 13, образованном открытым стволом скважины 22 и БТ 1 при раскрытых пакерах, в 1,5 раза превышающее рабочее давление. При отсутствии циркуляции жидкости на устье определяют герметичность надувных пакеров 5 и 6, а также БТ 1.

Включают глубинный электронасос 7 и откачивают из межпакерного пространства 12 пластовую жидкость (пластовый флюид), которая через напорную линию 8 и клапан 11 подается в кольцевое пространство 13. Создается депрессия на пласт и вызов притока пластовой жидкости. При этом с групп приборов 14, 15, 16 информация передается на наземную станцию оперативного контроля по кабелю 19, а в пробоотборники группы приборов 15 производится отбор пластовой жидкости. Остановкой глубинного насоса 7 закрывают клапан 11 и производят запись КВД пласта 23. При этом группы приборов 14, 15, 16, последовательно закрепленные между собой резьбовыми регулируемыми штангами 18 в фильтре 4 таким образом, что перекрывается за один спуск устройства газонефтяной контур (ГНК) 24, водонефтяной контур (ВНК) 25 пласта 23 скважины 22, а не определенного интервала пласта 23, и за счет этого исключают перетоки флюидов фильтратов буровых растворов.

При этом во время остановки глубинного электронасоса 7 и записи КВД проходит много времени, и для предотвращения аварийного проявления скважины 22 в кольцевом пространстве 13 (например, прихват устройства при обвале горных пород) производят промывку скважины 22 через промывочный переводник 2. При подъеме устройства из скважины 22 через промывочный переводник 2 обратной промывкой вытесняют поступившую в кольцевое пространство 13 скважины 22 пластовую жидкость и сбрасывают ее в емкость за пределы буровой установки.

Следовательно, с помощью соответствующих геофизических и гидродинамических исследований и глубинных приборов осуществляют оперативный контроль над процессом испытания, замеры пластового давления, проведение оценки подвижности пластовой жидкости, проницаемости в призабойной зоне и отбор высококачественных проб пластовой жидкости, определяют ФЕС пласта, свойства пласта по анализу КПД и КВД, степень загрязнения пласта и радиус контура питания пласта.

После регистрации всех данных испытания пласта группами приборов 14, 15, 16 открывают клапаны 9 и 10, жидкость из верхнего 5 и нижнего 6 пакеров перетекает по напорной линии 8 через клапан 11 в кольцевое пространство 13. Проводят распакеровку устройства, при этом рабочую жидкость подают во внутреннее пространство БТ 1 при закрытом обратном клапане 3. Рабочая жидкость выходит через промывочный переходник 2 в кольцевое пространство 13, выравнивая параметры бурового раствора. Далее проводят подъем устройства на поверхность с непрерывным доливом промывочной жидкости в кольцевое пространство 13 скважины 22.

Использование предлагаемой группы изобретений позволит повысить качество информации о ФЕС пластов в процессе бурения скважины и, как следствие, значительно повысить качество испытания пластов за один спуск-подъем устройства, перекрывающего пласты.

1. Способ испытания скважин, исследования пластов в процессе бурения, включающий спуск на бурильных трубах устройства с верхним и нижним пакерами, фильтром, глубинными приборами и башмаком до забоя, изоляцию пластов, создание депрессии на пласт, отбор глубинных проб для определения информации с обязательной регистрацией диаграмм давления, температуры и определения гидродинамических параметров пласта, отличающийся тем, что при спуске устройства до забоя фильтр перекрывает всю толщину пласта пакерами, депрессию производят глубинным электронасосом, снятие информации осуществляют по всей толщине пласта за один спуск-подъем устройства с передачей информации по кабелю, при этом определяют степень загрязнения пласта и радиус контура питания пласта.

2. Устройство для испытания скважин, исследования пластов в процессе бурения, содержащее установленную на бурильных трубах компоновку, состоящую из верхнего и нижнего пакеров, глубинных приборов, фильтра и башмака, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено глубинным электронасосом для создания депрессии на пласт, обратным клапаном для опрессовки пакеров, расположенным над фильтром, промывочным переводником, расположенным над обратным клапаном, клапаном, расположенным над верхним пакером и соединяющим пространство между верхним и нижним пакерами и кольцевое пространство, образованное открытым стволом скважины и бурильными трубами, при раскрытых пакерах, клапаном управления верхним надувным пакером, клапаном управления нижним надувным пакером, при этом глубинные приборы, соединенные с кабелем, расположены в фильтре и соединены при помощи регулируемых по длине штанг таким образом, что позволяют расположить их в фильтре на разной глубине и в разной компоновке.