Устройство для гидродинамического каротажа скважин
Заявляемое изобретение относится к горному делу и может быть использовано для гидродинамических исследований необсаженных скважин. Задачей изобретения является создание устройства для гидродинамического каротажа скважин, обеспечивающего высокую точность определения гидродинамических характеристик проницаемых слоев при одновременном повышении надежности и безопасности при эксплуатации и расширении области его использования. Согласно изобретению поставленная задача решается тем, что устройство для гидродинамического каротажа скважин выполнено в виде двух герметичных блоков, разделенных прижимной системой, выполненной в виде многозвенного рычажного механизма пантографного типа с герметизирующим элементом 13 и каналом 14, при этом первый блок содержит блок питания 2, соединенный с приводом 3 пробоприемника 10, с поршнем 4, размещенным в камере депрессии 5, которая соединена каналом с гидравлическим клапаном 6 с цилиндром, внутри которого установлены поршни 8, 9 и разделительный поршень 7, предназначенный для изолирования полости цилиндра, пробоприемника 10, который соединен каналом с датчиком давления 11, блоком телеметрии 24 и герметизирующим элементом 13, а другой блок 15 содержит шток 16, связанный с поршнем 17, разделительный поршень 18, связанный каналом с поршнем 17, электромагнитный клапан 19, связанный каналами с поршнем 17, разделительным поршнем 18, а также связанный каналом с камерой сброса 20, реле давления 22, связанное каналами с электромагнитным клапаном 20 и встроенным реверсивным клапаном 21, предназначенным для удержания давления в системе привода 23 многозвенного рычажного механизма пантографного типа прижимной системы при отборе флюидов. 5 ил.
Заявляемое изобретение относится к горному делу и может быть использовано для гидродинамических исследований необсаженных скважин.
Известно техническое решение, описанное в патенте РФ №2471984 на изобретение: "Устройство для гидродинамического мониторинга скважин", МПК Е21В 47/06, приоритет от 20 апреля 2011 года, в котором описано устройство, содержащее подвешиваемый на геофизическом кабеле корпус, в котором размещены электродвигатель, связаннный с ним посредством винтовой передачи электромеханический паркер, и управляемое клапанное устройство. Устройство для гидродинамического мониторинга скважин содержит также блок коммутации, установленный выше электродвигателя, якорь, установленный выше электромеханического паркера, два компенсатора давления, один из которых установлен выше якоря, а второй установлен ниже уравнительного клапана, наконечник кабельной головки, установленный в нижней части устройства, и дистанционный скважинный прибор, прикрепляемый к наконечнику кабельной головки, причем блок коммутации и электродвигатель размещены в герметичном корпусе.
Известно техническое решение, описанное в патенте РФ №2584169 на изобретение: "Устройство для гидродинамических исследований и испытаний скважин", МПК Е21В 47/00, приоритет от 11 февраля 2015 года, в котором описано устройство, содержащее подвешиваемый на геофизическом кабеле посредством стыковочной приборной головки герметичный корпус, размещенные в корпусе электродвигатель с редуктором, связный с электродвигателем винтовой передачей паркер - якорь, шток передачи нагрузки на паркер - якорь, уравнительный клапан, установленный выше электродвигателя, блок коммутации и дистанционный скважинный прибор, прикрепляемый к наконечнику кабельной головки на нижнем конце корпуса. Устройство дополнительно снабжено вторым корпусом, установленным ниже первого корпуса, муфтой-гайкой для стыковки второго корпуса с первым корпусом и размещенными во втором корпусе вторым электродвигателем, механически связанным с уравнительным клапаном и блоком телеметрии, причем с внутренней стороны первого и второго корпусов параллельно продольной оси устройства выполнен эксцентричный канал для прокладки транзитной линии связи к блоку телеметрии, шток передачи нагрузки на якорь - паркер выполнен без центрального отверстия, а уплотнительный элемент уравнительного клапана выполнен в виде манжеты.
Описанное выше техническое решение не обеспечивает точности измерения, так как может выполнять только ограниченное количество замеров за одно погружение.
Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является техническое решение, описанное в авторском свидетельстве СССР №1530767 на изобретение: "Устройство для гидродинамического каротажа скважин", МПК Е21В 49/00, приоритет от 4 февраля 1988 года, в котором описано устройство, содержащее корпус с герметизирующим и прижимным элементами и установленными в нем пробосборником, клапанами приема и сброса проб, пробоприемником, преобразователем давления и телескопическим поршнем, состоящим из дифференциальных поршней в цилиндрах с проходящим через него штоком, причем герметизирующий элемент выполнен с отверстием стока для пробы. В известном устройстве пробоприемники выполнены в цилиндрах телескопического поршня. Шток выполнен в виде подпружиненного относительно корпуса дифференциального поршня с возможностью взаимодействия с клапаном приема проб, соединенного с клапаном сброса проб, причем клапан сброса проб выполнен ножевого типа.
Описанное выше техническое решение не обеспечивает точности измерения, так как может выполнять только ограниченное количество замеров за одно погружение и не обеспечивает регулирования усилия прижатия.
Недостатком известного устройства является невысокая надежность устройства, так как при аварийном отключении электропитания отсутствует возможность привести устройство в исходное состояние, что приводит к невозможности дальнейшей эксплуатации устройства.
Кроме того, известное устройство имеет большой диаметр, что не позволяет его использовать в скважинах малого диаметра и тем самым ограничивает область его использования.
Задачей заявляемого изобретения является создание устройства для гидродинамического каротажа скважин, обеспечивающего высокую точность определения гидродинамических характеристик проницаемых слоев при одновременном повышении надежности и безопасности при эксплуатации и расширении области его использования.
Согласно изобретению поставленная задача решается тем, что, устройство для гидродинамического каротажа скважин выполнено в виде двух герметичных блоков, разделенных прижимной системой, выполненной в виде многозвенного рычажного механизма пантографного типа с герметизирующим элементом и каналом, при этом первый блок содержит блок питания, соединенный с приводом пробоприемника, с поршнем, размещенным в камере депрессии, камеру депрессии, которая соединена каналом с гидравлическим клапаном с цилиндром, внутри которого установлены поршни и разделительный поршень, предназначенный для изолирования полости цилиндра, в котором расположены поршни, пробоприемник, который соединен каналом с датчиком давления, блоком телеметрии и герметизирующим, а другой блок содержит шток, поршень, связанный с поршнем, разделительный поршень, связанный каналом с поршнем, электромагнитный клапан, связанный каналами с поршнем и разделительным поршнем, а также связанный каналом с камерой сброса, реле давления, связанное каналами с электромагнитным клапаном и встроенным реверсивным клапаном, предназначенным для удержания давления системе привода в многозвенном рычажном механизме пантографного типа прижимной системы при отборе флюидов.
Сущность изобретения поясняется чертежами:
фиг. 1 - общий вид устройства для гидродинамического каротажа скважин (в сборе)
фиг. 2а…2г - фрагменты общего вида, иллюстрирующие работу устройства для гидродинамического каротажа скважин.
Устройство для гидродинамического каротажа скважин (фиг. 1) содержит два герметичных блока 1 и 15, разделенных прижимной системой, выполненной в виде многозвенного рычажного механизма пантографного типа 12, с герметизирующим элементом 13 и каналом 14. Первый блок 1 содержит блок питания 2, соединенный с приводом 3 пробоприемника 10, с поршнем 4, размещенным в камере депрессии 5, которая соединена каналом с гидравлическим клапаном 6 с цилиндром, внутри которого установлены поршни 8, 9 и разделительный поршень 7, предназначенный для изолирования полости цилиндра, пробоприемник 10, который соединен каналом с датчиком давления 11, блоком телеметрии 24 и герметизирующим элементом 13. Другой блок 15 содержит шток 16, связанный с поршнем 17, разделительный поршень 18, связанный каналом с поршнем 17, электромагнитный клапан 19, связанный каналами с поршнем 17. разделительным поршнем 18, а также связанный каналом с камерой сброса 20, реле давления 22 связанное каналами с электромагнитным клапаном 20 и встроенным реверсивным клапаном 21, предназначенным для удержания давления в системе привода 23 многозвенного рычажного механизма пантографного типа прижимной системы при отборе флюидов.
Габаритные размеры устройства: длина 4300-5000 мм, диаметр 65 мм и зависят от размера пробоприемника 10 и поршней 8 и 9. Изменение соотношения площадей поршней 8 и 9 и величины их хода дает возможность устройству работать в условиях разного давления.
Работа устройства осуществляется следующим образом. Устройство опускают в скважину на заданную глубину с включенным блоком телеметрии 24, при этом регистрируется рост скважинного давления (фиг. 2а). По достижении заданной глубины, включается привод 23 прижимной системы, выполненной в виде многозвенного рычажного механизма пантографного типа 12. Многозвенный рычажный механизм пантографного типа 12 прижимной системы, раздвигаясь, прижимает герметизирующий элемент 13 (пакер) к участку стенки скважины, изолируя пласт от скважины и сообщая его по каналу 14 с пробоприемником 10. Во время прижатия камера сброса 20 отсекается электромагнитным клапаном 19. Усилие прижатия регулируется реле давления 22. Для снятия нагрузки с привода 23 многозвенного рычажного механизма пантографного типа 12 прижимной системы, гидростатика через разделительный поршень 18 подпирает поршень 17, который через шток 16 раскрывает многозвенный рычажный механизм пантографного типа 12 прижимной системы.
Во избежание падения давления в многозвенном рычажном механизме пантографного типа 12 прижимной системы предусмотрен клапан 21.
Одновременно с включением привода 23 многозвенного рычажного механизма пантографного типа 12 прижимной системы включается привод 3 пробоприемника 10. Поршень 4, перемещаясь, создает разряжение в камере депрессии бив канале за гидравлическим клапаном 6, открывая его. Давление в цилиндре за поршнем 9 падает. В результате силы, действующие на поршень 9, оказываются разбалансированными и поршень 9 приходит в движение, при этом снижается давление на стенки скважины и возникает гидродинамическое возмущение в пласте, вызывая из него приток флюида. При перемещении поршня 9 до упора в поршень 8 давление на стенке скважины будет неизменным, оставаясь ниже величины пластового давления. Достигнув поршня 8, поршень 9 останавливается, создавая условия для роста давления в пробоприемнике 10 и на стенке скважины. Возрастая, давление достигает порога страгивания поршней 8 и 9, находящихся в контакте. При перемещении поршней 8 и 9 давление в пробоприемнике 10 и на стенке скважины будет сохраняться неизменным. Дойдя до упора, поршни 8 и 9 остановятся. С этого момента начинается фаза восстановления давления в возмущенной зоне пласта до величины пластового (фиг. 26). Весь процесс изменения давления на стенки скважины регистрируется датчиком давления 10 и блоком телеметрии 24, по каналу телеметрии информация передается наверх и записывается на носитель.
Далее на привод 23 многозвенного рычажного механизма пантографного типа 12 прижимной системы и привод 3 пробоприемника 10 подают реверсивное питание. Отключается электромагнитный клапан 19, и многозвенный рычажный механизм пантографного типа 12 прижимной системы под воздействием гидростатики на шток 16 складывается (фиг. 2в). Масло перетекает в камеру сброса 20, при возвращении привода 23 многозвенного рычажного механизма пантографного типа 12 прижимной системы в исходное положение масло перетекает в цилиндр (не показано) привода 23 многозвенного рычажного механизма пантографного типа 12 прижимной системы.
При реверсивном включении привода 3 пробоприемника 10, поршень 4, создавая давление на поршень 9, перемещается в исходное состояние, выдавливая из пробоприемника 10 поступивший в него флюид в скважину (фиг. 2г). Поршень 9 возвращается в исходное положение за счет гидростатики через разделительный поршень 7. Устройство готово к следующему циклу работы. Работа привода 23 многозвенного рычажного механизма пантографного типа 12 прижимной системы и привода 3 пробоприемника 10 контролируется концевыми выключателями. Весь процесс контролируется оператором на станции.
Небольшой диаметр (65 мм) заявляемого в качестве изобретения устройства по сравнению с ближайшим аналогом в сочетании с возможностью выполнения неограниченного количества замеров за одно погружение, наличие привода многозвенного рычажного механизма пантографного типа прижимной системы со встроенным реверсивным клапаном, позволяющим удерживать давление в прижимной системе в процессе отбора флюидов, а также выполнение прижимной системы в виде многозвенного рычажного механизма пантографного типа и наличие реле давления для регулирования усилия прижатия герметизирующего элемента, наличие узла автоматического складывания при аварийном отключении питания, содержащем электромагнитный клапан и камеру сброса, обеспечивают высокую точность определения гидродинамических характеристик проницаемых слоев, а также высокую надежность и безопасность при эксплуатации, что расширяет область его использования и позволяет использовать его в широком диапазоне диаметров исследуемых скважин (100-260 мм).
Заявляемое изобретение может быть изготовлено в условиях серийного производства освоенными технологическими методами с использованием существующих материалов и оборудования.
Устройство для гидродинамического каротажа скважин, выполненное в виде двух герметичных блоков, разделенных прижимной системой, выполненной в виде многозвенного рычажного механизма пантографного типа с герметизирующим элементом и каналом, при этом первый блок содержит блок питания, соединенный с приводом пробоприемника, с поршнем, размещенным в камере депрессии, которая соединена каналом с гидравлическим клапаном с цилиндром, внутри которого установлены поршни и разделительный поршень, предназначенный для изолирования полости цилиндра, пробоприемник, который соединен каналом с датчиком давления, блоком телеметрии и герметизирующим элементом, а другой блок содержит шток, связанный с поршнем, разделительный поршень, связанный каналом с поршнем, электромагнитный клапан, связанный каналами с поршнем, разделительным поршнем, а также связанный каналом с камерой сброса, реле давления, связанное каналами с электромагнитным клапаном и встроенным реверсивным клапаном, предназначенным для удержания давления в системе привода многозвенного рычажного механизма пантографного типа прижимной системы при отборе флюидов.
