Гидрогеохимический зонд

 

1 (и) 446862

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистически»

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 05.02.73 (21) 1878989/26-25 с при уединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 15.10.74. Бюллетень № 38

Дата опубликования описания 14.04.75 (51) М. Кл. G Olv 9/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 550.839(088.8) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Н. П. Алферов, Е. В. Стадник и В. И. Омехин

Всесоюзный научно-исследовательский институт ядерной геофизики и геохимии (54) ГИДРОГЕОХИМИЧЕСКИЙ ЗОНД

Изобретение предназначено для отбора проб пластовых вод из водоносных горизонтов и может быть использовано при прямых геохимических поисках залежей нефти и газа, проводимых в процессе бурения структурных скважин.

Известные способы геохимических поисков в необсаженных скважинах в процессе их бурения основаны на изучении газонасыщенности (состава газа) пород или вод по разрезу и простиранию обследуемой площади. Но потери газа при существующих методах отбора проб из скважин, несовершенство методики дегазации проб глинистого раствора, керна и воды позволяют получить лишь качественную характеристику газонасыщения, что приводит к неоднозначной оценке перспективности площадей. Существующие герметичные пробоотборники, служащие для отбора проб керна или воды с герметизацией на забое скважины, не исключают влияние промывочной жидкости, которая, попадая в пробоотборник вместе с пробой керна или воды, искажает качественную и количественную характеристику изучаемых параметров. Более надежные результаты изучения газонасыщенности подземных вод можно получить в обсаженной скважине, Однако это проводится после завершения бурения, обсадки скважины, перфорации выбранного интервала и дальнейшего глубинного гидрогеохимического опробования. В процессе бурения такие исследования проводить не представляется возможным из-за отсутствия соответствующей аппаратуры, По известному способу взятия проб почвенных газов в почву вдавливается коническая трубка и через отверстие на нижнем ее конце откачивается проба газа. Так можно отбирать пробы газа из верхних горизонтов земной толщи, залегающих близко к дневной поверхности, без бурения скважины и без сохранения условий, близких к пластовым.

Для отбора проб пластовых вод из водоносных горизонтов в процессе бурения скважин

15 предлагаемый гидрогеохимический зонд содержит пробоотборную трубу, вставленную в обсадную трубу телескопической штанги через сальниковые уплотнения и соединенную с пробоотборником посредством нижнего гермети20 зирующего устройства, причем пробоотборная труба выполнена с возможностью перемещения в обсадной трубе. Нижнее герметизирующее устройство может быть выполнено в виде двух пар поворачивающихся на своих осях

25 рычагов и эксцентриков, укрепленных на неподвижном в радиальном направлении по отношению к телескопической штанге основании, с возможностью взаимодействия при пережимании герметизирующей пробоотборник

30 пробоотборной трубы с двумя роликами, ук446862

65 репленными на нижнем герметизирующем устройстве.

Использование предлагаемого зонда позволяет сократить расходы на обсадку скважин и получать информацию о нефтегазоносности недр уже на стадии бурения скважины.

На чертеже показан предлагаемый зонд, где: 1 — гидроударная забойная буровая машина, 2 — стакан пробоотборника, 3— резиновое кольцо, 4 — клапан, 5 — резьбовая втулка, 6 — пружина, 7 — втулка, 8— стопорное кольцо, 9 — камера, 10 — накидная гайка, 11 — трубка, 12 и 13 — оси, 14 — рычаг, 15 — крышка, 16 — ролики, 17 — крышка, 18 — пальцы, 19 — втулка, 20 — накидная гайка, 21 — сектор, 22 — стержни, 23— контргайки, 24 — сектор, 25 — шпильки, 26— ось, 27 — резиновая манжета, 28 — обсадная труба, 29 — пробоотборная трубка, 30 — нажимная втулка, 31 — сальниковая набивка, 32 — втулка, 33 — сальниковая набивка, 34— нажимная втулка, 35 — втулка, 36 — наконечник, 37 — корпус пробоотборника, 38 и 39— эксцентрики, 40 — рычаг, 41 — шпилька, 42— колпачок, Зонд состоит из следующих основных узлов; пробоотборника с нижним и верхним герметизирующим устройствами и телескопической штанги.

Пробоотборник с нижним и верхним герметизирующими устройствами состоит из стакана 2, камеры 9, втулки 19, корпуса 37, резьбовой втулки 5, резинового кольца 3, клапана

4, пружины 6, втулки 7, стопорного кольца 8, колпачка 42, накидных гаек 10 и 20, трубки

11, осей 12, 13 и 26, рычагов 14 и 40, эксцентриков 38 и 39, роликов 16, крышек 15 и 17, пальцев 18, шпильки 41.

Детали 3 — 8 и 42 образуют верхнее, а 10—

17, 26, 37 — 40 — нижнее герметизирующие устройства.

Телескопическая штанга состоит из пробоотборной трубы 29, обсадной трубы 28, стержней 22, контргаек 23, секторов 21 и 24, шпилек

25, резиновой манжеты 27, нажимных втулок

30 и 34, сальниковых набивок 31 и 33, втулки

32, втулки 35 и наконечника 36.

Гидроударная забойная буровая машина может быть серийно выпускаемой (например

ГМД-2), либо зонд присоединяется к нижнему переходнику колонны бурильных труб.

Пробоотборник с нижним и верхним герметизирующими устройствами с помощью втулки

19 скреплен с телескопической штангой. Корпус 37 нижнего герметизирующего устройства соединен со стаканом 2 и зафиксирован в определенном положении по отношению к втулке 19 срезаемой шпилькой 41. В хордовые отверстия корпуса 37 вставлены пальцы 18, которые после среза шпильки 41 удерживают в соединенном состоянии корпус 37 с втулкой

19, позволяя последней свободно вращаться.

Пробоотборная труба 29 вставлена в обсадную трубу 28 и зафиксирована в определенном положении по отношению к последней

50 посредством стержней 22 срезаемыми шпильками 25.

После постановки на забой под ударом забойной машины или весом бурильных труб зонд начинает погружаться в породу водоносного горизонта. Промывочная жидкость в случае применения гидроударной забойной буровой машины через радиальные отверстия в, стакане 2 уходит в затрубное пространство, Дальнейшее погружение зонда при упоре фланца обсадной трубы 28 в дно забоя прекращается, и удары забойной машины (или вес бурильных труб) полностью воспринимаются шпильками 25, в резулы ате чего они срезаются, и дальше погружается только пробоотборная труба 29. При упоре трубы 29 контргайками 23 во фланец обсадной трубы

28 погружение заканчивается, а коническая часть трубы 29 раздвигает секторы 21 и 24, уплотняя зонд по боковой стенке скважины.

Зная длину погружаемой части зонда, можно по глубине опускания бурильных труб зафиксировать момент завершения задавливания зонда в породу и выключения гидроударной забойнон б ровой машины. Задавливанием в породу сгс; .и . ; 22 достигается неподвижность телескопичес; ой штанги в момент герметизации камеры 9. При погружении трубы

29 после среза шпилек 25 нижний ее конец выходит из сальникового уплотнения, соединяя по отверстиям в ней и по трубке 11 зону отбора пробы воды и газа из пласта с камерой 9, При этом предварительно отвакуумированная камера 9 заполняется флюидом, содержащимся в пласте. После достижения равновесного состояния между флюидом в пласте и камере 9 для герметизации последней необходимо совершить один оборот бурильных труб. Тогда шпилька 41 будет срезана, ролики

16 повернут эксцентрики 38 и 39 вокруг осей

26, а рычаги 14 и 40, сближаясь, сожмут трубку 11, герметизируя камеру 9. После выполнения этих операций зонд поднимается на дневную поверхность.

После извлечения зонда из скважины камера 9 с верхним и нижним герметизирующими устройствами извлекается из зонда и заменяется другой. Камера с отобранной пробой флюида транспортируется в лабораторию для проведения дальнейших исследований.

Предмет изобретения

Гидрогеохимический зонд, состоящий из пробоотборника с нижним и верхним герметизирующими устройствами и телескопической штанги, содержащей обсадную трубу, от л ич а ю шийся тем, что, с целью отбора проб пластовых вод из водоносных горизонтов в процессе бурения скважин, он содержит пробоотборную трубу, вставленную в обсадную трубу телескопической штанги через сальнико446862 вые уплотнения и соединенную с пробоотборником посредством нижнего герметизирующего устройства, причем пробоотборная труба выполнена с возможностью перемещения в обсадной трубе.

2. Зонд по п. 1, отличающийся тем, что нижнее герметизирующее устройство выполнено в виде двух пар поворачивающихся

02

Ч

" зв

)I

75 lо А

13

77 77

71 2

7b

73

19 2

И

2У

22 ,, М!, 23 3О ! (! лг ! и Î

25 ф ЕБ

2.9 ги

12

13

А

57

41 на своих осях рычагов и эксцентриков, укрепленных на неподвижном в радиальном направлении по отношению к телескопической штанге основании с возможностью взаимодействия

5 при пережимании герметизирующей пробоотборник пробоотборной трубы с двумя роликами, укрепленными на нижнем герметизирующем устройстве.