Устройство для исследования пластов горючих ископаемых

 

Саеоз Советскии

Социалистическик

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ

<оц791970

Ф (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (51)М. Кл з (22) Завалено 0 2 . 06 . 7 8 (21) 26 2 31 42/22-0 3 с присоединением заявки Но (23) Приоритет—

Опубликовано 30.12.80.бюллетень Ж 48

Дата опубликования описамив 30. 12. 80

E 21 В 49/08

ГосударственмыЯ комитет

СССР яо делам нзобретениЯ и открыти Я (53) УДК622. 243.

- .68.05(088.8) (72) Авторы изобретения

В. В. Ягодкин, Л. М. Зорькин, Н. В. Лопатин, В. И. Филимонов и А. В. Щедрин (71) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский институт ядерной геофизики и геохимии (5 4 ) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

ПЛАСТОВ ГОРЮЧИХ

ИСКОПАЕМЫХ

Изобретение относится к области горного дела и предназначено для ис" следования гаэофлюидонасыщенности горных пород.

Известны устройства для исследова- ния пластов методом количественного изучения газофлюидонасыщенности пласта по забойным герметизированным пробам шлама горных пород, заключающегося в гаэоаналитической .обработке пробы после подъема на дневную поверхность и замера давления посредством транспортируемого на колонне бурильных труб устройства, включающего корпус, к которому присоединены шла- !5 моприемный контейнер и породоразрушающее долото (1).

Недостатком известного устройства является невоэможность устранения ® отрицательного фактора воздействия фильтрата бурового раствора (инфильтрации) на раэбуриваемые горные породы, приводящего к потере и искажению пластовой информации, характеризую- 25 щей исследуемый объект.

Укаэанный недостаток частично устранен в устройстве, где отбор пробы производится после бурения в момент истечения пластового флюида. 3р

Известно устройство, содержащее колонну бурильных труб с гидравлическим каналом, пробоприемный контейнер, пакер с корпусом и нажимным приспособлением, буровой снаряд с породораэрушающим долотом и механизм для создания депрессии в подпакерной зоне с управляемым затвором (2) .

Однако в силу того, что в момент отбора пробы нет обнажения новой поверхности пласта, а проникновение .фильтрата в пласт весьма значительно, отбираемая известным устройством проба также подвержена воздействию промывочной жидкости. Кроме того, это техническое решение не позволяет отбирать одновременно и пробу породы °

Целью изобретения является повы шение достоверности исследования эа счет исключения воздействия инфильтрации на информативность проб горных пород.

Для достижения этой цели оно снабжено забойным механизмом подачи долота, выполненным в виде секции утяжеленных труб, свяэанной с бурильными трубами подвижным шлицевым соединением а с корпусом пакера — опорной пятой с возможностью вращения.

791970

Достижению цели способствует также и то, что устройство снабжено погружным насосом, имеющим привод от колонны бурильных труб. Кроме то- ° го, затвор выполнен в виде втулки, установленной с воэможностью смещения в корпусе пакера на резьбе, перекрывающей отверстия в корпусе пакера и связанной подвижным шлицевым сое;динением с бурильными трубами.

На фиг. 1 изображено устройство, © общий вид; на фиг. 2 — разрез А-А на на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 — разрез B-В на фиг. 1.

Устройство в сборе содержит шламовую трубу 1, распределительный диффузор 2, промежуточный вал 3, узел привода герметизирующего клапана в виде поршня 4, гильзы 5 и штока-толкателя б, наружную трубу 7 с фильтром 8, образующую буровой снаряд, 20 а также пробоприемный контейнер в ви де корпуса 9, заглушки 10, верхней крышки 11, внутри которой смонтированы клапан 12, пружина 13 и шток-опора 14. 25

Забойный механизм подачи имеет секцию утяжеленных труб (УБТ) 15, которая через трубу 16 связана с подвижным -соединением, состоящим из шлицевого патрубка 17, шлицевой муфты 18 и переводника 19.

Опорная пята, включающая корпус

20, крышку 21, вал 22, сальниковую прокладку 23 и подшипники 24, 25, обеспечивает свободу вращения. Для создания призабойной циркуляции в устройстве имеется погружной насос, включающий клапанный блок, состоящий из переводника 26, всасывающего

27 и нагнетательного 28 клапанов, 40 корпус 29 с встроенными в него рабочими пальцами 30, упорное кольцо

31, поршневой кулачок 32, на внешней стороне которого имеется паэ, выполненный в виде синусоиды, полую 45 штангу 33 с двумя продольными пазами и закрытую сверху пробкой 34, а также рабочие пальцы 35, посредством которых связаны детали 32 и 33.

Пакер устройства закреплен на кор- 5р пусе 36, в продольных пазах которого на осях 37 укреплены распорные плашки-держатели 38. Нажимной мехфизм пакера содержит патрубок 39 с установленной в его средней части маслоэаполненной резино-тканиевой манжетой 40, опорное кольцо пакера

41, шлицевую муфту 42, сочлененную шлицами с перекрывающей втулкой 43, центральную бурильную трубу 44, шлицевой хвостовик 45, сочлененный шли- б0 цами со шлицевым патрубком 46, переходник 47, на колонну бурильных труб, направляющую трубу 48 и упорный подшипник 49, посредством которого раэобщается неподвижный при буре- 65 нии узел пакерной системы от вращающейся трубы 44.

Устройство работает следующим образом.

Перед спуском устройства в скважину необходимо заполнить герметичный контейнер и. полость труб до пробки 34 нейтральным солевым раствором.

Устройство спускают в скважину на незаполненной буровым раствором колонне бурильных труб и устанавливают на забой, При этом происходит перемещение шлицевой муфты 18 до упора в нижний торец переходника 19.

Возможность проникновения промывочной жидкости внутрь колонны бурильных труб при спуске устройства устранена эа счет пробки 34, установленной в верхней части полой штанги

33. .После установки инструмента на забой скважины производят изоляцию призабойной зоны ствола. Для этого нагрузку с колонны бурильных труб передают на резино-тканиевую манжету 40 через переходник 47 и шлицевой патрубок 46 на верхнее упорное кольцо пакера 41 и одновременно на подшипник 49 и нажимной патрубок 39. При перемещении вниз патрубка 39 за счет усилия, передаваемого через торцы его кольцевой выточки на выступы плашек-держателей 38, происходит поворот их вокруг осей 37 и внедрение ,в стенки скважины, чем достигают фиксации статического положения устройства в скважине, а упорные выступы в корпусе 36 через плашки-держатели

38 воспринимают осевую нагрузку, передаваемую посредством колонны бурильных труб.

По окончании операций пакеровки призабойной эоны ствола скважины соединяют подпакерную зону с атмосферой. Для этого вращают колонну бурильных труб, а вместе с ней и шлицевую муфту 42, связанную с перекрывающей втулкой 43, подавая ее вниз по резьбе, в результате чего происходит открытие отверстий в нижней части корпуса 36 пакера. Вывернутая из корпуса 36 втулка 43 садится на упорное кольцо 31.

Таким образом, через открытые отверстия в корпусе 36 пакера приэабойная зона скь-.« ины сообщается с не-заполненной буровым раствором полостью колонны бурильных труб. В результате этого в призабойной зоне происходит снижения давления до величины, соответствующей пластовому, и дополнительное уплотнение пакера, а попавший в пласт фильтрат промывочной жидкости вытесняется вверх и замещается пластовой гаэофлюидной смесью.

После установления пластового давления производят вскрытие и раз791970

15!

25

35

50

65 буриванне исследуемого коллектора (продуктивного горизонта).

Осевую нагрузку создают весом УБТ

Момент вращения передают с бурильной колонны через переводник 47, шлицевой патрубок 46, шлицевой хвостовик

45,. центральную трубу 44 и полую штангу 33, соединенные между собой муфтой 42, далее через деталь 22, шлицевое соединение и УБТ на промежуточный вал 3, распределительный диффуэор 2 и наружную трубу 7, т.е. на породоразрушающее долото.

Одновременно штанга 33 при своем вращении передает момент вращения через пальцы 35 поршневому кулачку

32. Так как корпус 29 насоса неподвижен (удерживается от вращения и осевого перемещения плашками-держателями 38), то встроенные в него рабочие пальцы 30 обеспечивают перемещение по синусоидальному пазу поршневого кулачка 32 и заставляют его совершать возвратно-поступательное движение вдоль полой штанги 33.

При движении поршневого кулачка 32 вверх происходит всасывание пластовой,жидкости через клапан 27 и запор; нение цилиндра насоса, а при ходе вниз — через клапан 28 — нагнетание промывочной жидкости (пластовой жидкости) во внутреннюю полость YET.

При этом промывочная жидкость через радиальные. отверстия в полой штанге

33 поступает в осевой канал, образуемый деталями 22, 19, 17, 18, 16, 15 и 3, воздействует на поршень 4, перемещает его вниз до упора вместе с клапаном 12 и одновременно открывает промывочное окно в гильзе 5.

Далее поток поступает по кольцевому зазору между наружной трубой 7 и корпусом 9 на забой скважины.

Образующийся при бурении шлак выносится с забоя восходящим потоком флюида, захватывается шламовой трубой

1, проходит через распределительный диффузор 2, отверстие в верхней крышке 11 и оседает в шламоприемном конт ей н ере.

После проходки установленного рейса прекращают вращение бурильной колонны, а следовательно,и подачу промывочной жидкости на забой скважины.

При этом на поршень 4 и клапан 12 перестает воздействовать перепад давления, вследствие чего пружина 13 возвращает последний в крайнее верхнее положение и герметизирует шламовую пробу, отобранную в пластовых условиях.

Затем осуществляют разгрузку и ос. вобождение пакера. Для этой цели производят закачку буровыми насосами промывочной. жидкости на забой скважины. При этом раствор поступает через отверстия в шлицевой муфте 42 и корпусе 36 под пакер, в результате уего происходит уравновешивание гидростатического давления, воздействующего на пакер сверху и снизу. После этого производят подъем колонны бурильных труб и извлечение бурильного инструмента с устройством на поверхность.

По мере подъема устройства буровой раствор изливается из бурильной колонны в скважину через радиальные отверстия в деталях 42 и 36,выполняющих роль сливного устройства.

На поверхности шламоприемную камеру (контейнер) с герметично закрытой пробой отсоединяют от устройства, замеряют величину пластового давления в контейнере, после чего пробу направляют на лабораторную обработку.

Применение изобретения исключает воздействие инфильтрации на информативность шламовых проб по газофлюидному, бактериальному и другим факторам, что позволяет установить истинную (природную) гаэофлюидонасыщенность коллектора и подсчитать запасы газа и нефти прямым объемным методом.

Формула изобретения

1. Устройство для исследОвания пластов горючих ископаемых, содержащее колонну бурильных труб с гидравлическим каналом, пробоприемный контейнер, пакер с корпусом и нажимным приспособлением, буровой снаряд с породоразрушающим долотом и механизм для создания депрессии в подпакерной зоне с управляемым.затвором, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности исследований эа счет исключения воздействия инфильтрации на информативность проб гарных пород, оно снабжено забойным механизмом подачи долота, выполненным в виде секции утяжеленных труб, связанной с бурильными трубами подвижным шлицевым соединением, а с корпусом пакера опорной пятой с воэможностью вращения, 2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью . создания приэабойной циркуляции флюида, оно снабжено погружным насосом, имеющим привод от колонны бурильных. труб.

3. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е e c я тем, что затвор выполнен в виде втулки, установленной в корпусе пакера и связанной подвижным илицевым соединением с бурильными трубами.

Источники информации,. принятые во внимание при экспертизе

1. Ягодкин В. В. и др. Глубинные герметические пробоотборники и их применение. Обзор, серия XI, ВИЭМС.

М., 1974, с. 51, рис. 17.

2. Авторское свидетельство СССР

9 583288, кл. E 21 В 49/00, 1977 (прототип).

791970

Фиг 4

Составитель В. векслер

Техред Т,Маточк а Корректор Й. Стец

Редактор Д. Павлова

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 9435/34 Тираж 626 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауюская наб., д. 4/5